促进我国燃气技术能力快速发展，推动我国城市现代化进程——中国市政工程华北设计研究总院有限公司燃气技术研究院

2015-12-23

中国市政工程华北设计研究总院有限公司燃气技术研究院（以下简称燃气研究院）是全国首个煤气设计研究机构，至今已有近六十余年的历史，是专业从事燃气技术课题研究和对外技术咨询服务的科研咨询部门，主要从事与燃气输配、燃烧相关的标准及规范编制管理、工程技术咨询服务、国家重点科研项目的规划研发、燃气相关产品的质量评定和检测等业务，拥有市政公用工程咨询综合甲级资质。设有“国家燃气用具质量监督检测中心”“建设部城市煤气技术发展中心”“ISO/TC161国际技术标准的归口单位”“住房和城乡建设部燃气标准技术委员会”“燃气学会应用专业委员会”和 “燃气学会两用炉专业委员会”。燃气研究院拥有全国领先的科研力量和研发实力，先后完成了多项国家科技支撑计划课题，自主攻关项目数十项，编制国家标准和行业标准四十多部，社会咨询项目近百项，取得了一大批研究成果，部分研究成果获得省部级科技进步奖。

燃气研究院现有科研人员60余人，其中中国工程院院士1人，教授级高级工程师5人，高级工程师20人，工程师19人。已完成国家科技课题任务十余个，自主攻关项目数十项，拥有众多专利技术和研究成果，各项成果均在工程实践中得到应用验证。近年来，以王启、李颜强为主要项目负责人的燃气研究院确立了当前以及今后相当长一段时间内的主要发展方向和研究重点，研发创新技术有多项。

一、发展方向与研究重点

1．城市燃气气源储配及应用关键技术

“十一五”国家科技支撑计划课题“城市燃气气源储配及应用关键技术（2006BAJ03B02）”成果属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的城镇化与城市发展领域，研究支撑城市燃气基础建设与高效运行的关键技术，开展了16项任务的研究，取得了9项技术成果。创新性地提出了城市多气源互换性与燃具适应域相结合的城市基准气确定方法；较全面精确地确定了二甲醚作为城镇燃气用的基本特性参数并形成了国家标准；提出了液化天然气场站建设和工艺优化技术指标；创建了在线辨识燃气负荷预测动态模型和水力工况在线动态模拟模型，实现了城市中压燃气管网监测调度集成；提出了将热力学的原理与经济学的理论相结合，以经济成本为目标函数寻优的天然气燃烧利用过程热经济学优化评估的方法。

该成果在宝鸡市燃气输配系统模拟与智能调控、临沂市久泰化工华星小区二甲醚供气工程、深圳市天然气多气源互换性研究、樱花卫厨有限公司配气工程、大连长兴岛LNG供气站等数十项工程中获得了应用，直接经济效益500万元，间接效益数十亿元，对燃气行业发展提供了有力的技术支撑。

2．城市市政管线安全评价技术条件研究

“城市市政管线安全评价技术条件研究（2006BAJ

16B03-06）”为“十一五”国家科技支撑计划课题“城市市政管线检测与安全评价技术研究”（2006BAJ16B03）的子课题，属于城市燃气技术领域。研究分析市政管线安全评价的标准化技术，提出市政管线安全评价的技术条件和评价技术指南。

（1）市政管线安全评价的标准化技术需求研究

准确把握国内外市政管线安全评价技术体系的成功经验与不足之处，分析了市政管线安全评价技术体系中存在的问题和需求。采用合理的系统分析方法进行分析研究安全评价相关技术条件，分析及评价相关指标体系对行业发展影响的基础研究。

（2）市政管线安全评价技术条件与指南研究

提出以故障树分析法为基础构架的定性、定量相结合的安全评价方法和程序，建立燃气管道安全评价基础评价模型与修正模型，形成完善的城市燃气管道安全评价技术体系，推出了严谨、科学的城市燃气管道安全评价技术条件和指南。

提出的“城市燃气管道安全评价指南”在济南安信泰燃气、济华燃气、泰山港华燃气等公司进行了推广应用，显著提升了企业对城市燃气管道的安全管理和监管水平，解决了企业在燃气管道安全和预警管理上的众多难题。通过评估燃气管道的危险状况，提前了解重大危险源，实施针对性的维护和改造，既降低了经济损失，又消除了事故隐患，提高了燃气管道安全预警管理能力，为企业节省了数百万的改造和投资费用。

3．城镇燃气埋地管道穿越不良地质设计研究

该成果属于城市燃气技术领域，通过研究我国对自然及次生灾害程度的等级划分方法，进行城镇燃气管道穿越不良地质等特殊区域或位置的设计技术和方法研究，系统总结历史的和成功的案例，形成立论有据，行之有效标准化设计做法，编制相关设计做法图集，用于指导设计和员工培训。成果将在不良地质中的燃气管道可能遇到的灾害情况总结在一起，对各种资料进行整理，形成集中的防灾减灾文件，更有利于设计人员快速掌握相关技术，快速提升设计水平。

该成果研究的意义在于将直接高效的指导工程设计，对于提高中国市政工程华北设计研究总院的设计效率和技术理论水平有明显帮助；成果用于员工的培训，提升技术人员整体的技术水平，维护其在燃气管道设计方面的技术权威地位；同时，该成果为推动行业标准化设计有十分重要的意义。

4．燃气采暖热水炉水阻力测试系统研究

该成果属于城市燃气技术领域，开发的燃气采暖热水炉水阻力测试系统，可以满足GB25034-2010《燃气采暖热水炉》国家标准中水阻力试验部分的要求。系统在开发过程中，将现代传感技术、计算机技术和控制技术进行了有机结合，实现了试验过程的完全自动化。系统依照标准要求，测量采暖炉采暖系统的自身阻力及其自身阻力下循环水泵压力差与流量的关系，并将测试的水泵压差流量曲线与厂家说明书中的水泵压差流量曲线作对比，防止以次充好，以小充大等现象的发生，更好的为产品质量把关。被测燃气采暖热水炉的热输入可为18～70 千瓦，气源可为天然气、液化石油气和人工煤气。该成果研制新装置1项，获得软件著作权1项。

目前已在国家燃气具质量监督检验中心采暖热水炉检测中应用，服务于上海双开、金美达、菲斯曼、阿里斯顿、林内、瑰都啦咪、博世、万家乐、万和等企业的燃气壁挂炉和热水器检测检测项目，已取得近百万的经济效益。

5．可燃液化气体工程设计技术研究

该项目成果属于城市燃气技术领域，参考和记黄埔地产有限公司委托挪威船级社（中国）有限公司对总容量等于5200立方米的LPG 储气库量化风险评价为例；同时对比部分发达国家的相关标准从风险角度，考虑储罐与周边居民区的安全距离，并与《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中所确定的最小间距进行对比，给出较为合理的安全距离推荐值。该项研究采用数学模型进行模拟和引入风险评估、风险管理理论，为制定国家标准《液化石油气厂站设计规范》中“大容积LPG储罐防火间距”的内容提供技术支撑。为《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中第8章全面独立修订提供依据。特别是对总容积大于5000立方米，小于10000立方米，且单罐容积大于1000立方米提出安全间距建议和风险降低措施，使LPG 储罐对外界的风险降低到可接受的水平，对于液化石油气的引入风险管理具有重要的意义。

项目研究对大容积LPG储罐进行风险水平分析和风险影响因素分析，一方面为国家标准《液化石油气厂站设计规范》的制订提供技术支撑，另一方面为液化石油气厂站的性能化设计、制定事故预防措施和事故应急救援预案等方面提供重要决策依据。如果该安全间距能够减小，在实际应用中既可保证安全使用又可大面积减小征地面积，减少投资，提高投资回报。在节能、环保等方面获得更高的经济和社会效益。对大容积LPG储罐进行风险水平分析和风险影响因素分析。

6．燃气标准规范研究

燃气标准规范研究属于城市燃气技术领域，主要围绕集成灶的电气安全、燃烧特性、燃烧热效率、室内空气质量等方面进行研究，提出相应的要求，并对试验方法进行论证。着重针对烟道防火的试验方法进行研究，从理论和实验的角度对试验方法进行论证；并借鉴吸油烟机标准中的思路，研究室内空气质量的测试方法。形成了CJ/T386-2012《集成灶》标准。该成果形成的集成灶产品标准，使企业有了更为准确的企业发展方向和目标，更有利于集成灶市场的规范，解决了质量良莠不齐的现象，市场认可度得到进一步的提升。

根据相关数据统计，2012年中国市场吸油烟机和灶具成套化需求量达到1300万套，并每年以15%左右的比例递增。可见未来集成灶的市场是非常大。该成果形成的CJ/T386-2012《集成灶》标准，已于2012年5月1日正式实施。依据该标准，国家燃气用具质量监督检验中心已完成集成灶检验22台，创收近15万元。2013年《燃气灶具许可证实施细则》的修订已将该标准列入范围；GB16410《家用燃气灶具》标准的修订也充分参考了该标准的具体内容。

7．海拔高度对燃气具燃烧性能的影响研究

该项研究属于城市燃气技术领域，系统、全面的进行了海拔高度对燃气具燃烧性能影响的实验研究，针对天然气灶具、液化石油气灶具和天然气热水器，分别对其热负荷、热效率、烟气中CO含量、一次空气系数和燃烧稳定性等参数进行了实际现场测试和实验分析，形成了第一手的技术数据资料文件，提出了海拔高度对燃气用具燃烧性能影响的变化规律，并分别在0 米、1100 米、1550 米、2000 米、3650 米 等5个不同海拔地区进行了大量的实地测试实验。实验得出的研究结论和基础成果可以为建立高原环境模拟实验室提供基础数据。形成的海拔高度对燃气具燃烧特性参数影响的基本理论及评价燃气具性能的方法，有利于整合燃气具行业的技术资源，促进燃气具产业发展。

目前已应用于中石油西南油气田分公司天然气研究院“天然气互换性技术研究”及“燃气具适应性技术研究”、中海油新能源投资有限公司“煤制天然气对燃气灶具的适用性测试与评价”等咨询项目；并服务于中山华帝、迪森、威能、史密斯、能率、北京庆东、方太、普田等燃气具在西藏、宁夏、青海等地区的40余项检测项目。直接经济效益二百余万元。

8．家用燃气燃烧器具电子控制器测试方法

该项研究属于城市燃气技术领域，依据CJ/T421-2013《家用燃气燃烧器具电子控制器》标准要求，对“家用燃气燃烧器具电子控制器测试方法”进行研究，提供一种燃气燃烧器具电子控制器在环仿真测试系统和控制器嵌入式软件测试方法，完成对电子控制器进行的性能测试。在我国首次实现燃气燃烧器具上电子控制器设备类的测试检验。家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统，由IPC、测试软件、数据采集控制箱组成。其中数据采集控制箱内部主要以USB4716和USB4751数据采集模块为中心，同时集成了A/D、D/A模拟信号模块，比例阀、控制器工作电压电流采集模块，DI/DO电平转换驱动模块，T/C频率输出模块，T/C频率输入测量模块。运行于IPC上的测试软件通过这些模块对控制器的信号进行采集和状态输出控制，从而达到测试控制器功能的目的。

项目研究中形成的测试方法和系统装置，已在国家燃气用具质量监督检测中心电子控制器测试项目中应用，为我国家用燃气燃烧器具电子控制器类产品测试提供了参考，提升了该中心燃气电子控制器的测试水平，解决了测试过程中的众多难题。同时，促使劣质产品更易检测出，市场更加规范。

9．完全预混燃气具燃烧性能的实验研究

该项目研究属于城市燃气技术领域，基于研发的实验测试系统，采用氢气、氮气、异丁烷三组分，利用等效指数配气法配制置换气，通过对选取的典型冷凝式壁挂炉、红外燃气灶等完全预混式燃气具样品，进行了燃烧性能的实验测试，确定了该类燃气具在不同燃烧方式和气质条件下，影响燃气互换性和燃具适应性的关键燃烧特性参数，由此完善了燃气互换性研究的技术条件。实验测定和明确提出了以“华白数、热值”两个指标参数，来表征和描述与完全预混燃气具互换相关的燃烧特性。并且研究表明，从互换性和适应性来看，传统的适应于大气式燃气具的华白数、燃烧势互换性指数组合，热值、燃气燃烧速度指数组合等不能作为完全预混燃气具的互换性指数。

该项目研究成果对我国传统互换性理论和指标参数提供了有益补充和修正，可用于指导行业实践和生产，具有科学意义和学术价值。为燃气运营企业、燃具生产企业、燃气具质检中心提供技术支持，对于燃气具的开发与检测研究，具有行业指导意义和应用价值。成果的应用或技术转让将产生很大的经济和社会效益。

10．城镇燃气分类和基本特性的实验研究

该研究属于城市燃气技术领域，针对城镇燃气分类和基本特性，综合不同国家或地区的现行相关技术标准和参数，研究GB13611-2006中燃气的各种特性参数，进行系列数据分析和模型研究，提出了燃烧势CP指数的使用条件和有限合理性。通过对家用燃气灶的界限气实验，分析了GB13611-2006中的各种界限气对燃气具燃烧性能的影响，提出了标准修订中要解决的关键问题。根据我国燃气现状和国际相关标准发展趋势，对GB13611-2006《城镇燃气分类和基本特性》标准的关键内容和资料性附录进行探讨，并对其中的燃气类别和特性指标控制参数进行了研究，提出了一些想法和建议，供修订时参考。建议将我国燃气划分为六大类，二甲醚纯气、液化气混空气、沼气单列归类；并采用燃气的华白数、热值这两个国际通用指标，对燃气进行分类和特性鉴别。同时实验研究认为，燃气互换性与燃气具燃烧方式有关；建议以甲烷、氢气、氮气三组分，配制人工煤气；以甲烷为主，采用甲烷、氮气、（商品）丙烷或丁烷，配制天然气。

该成果确定了燃气具在不同气质组分和使用条件下，影响燃气具热负荷、燃烧工况、使用性能（尤其是热效率）、烟气排放指标等关键燃烧特性参数，完善了燃气分类标准的技术条件，澄清现行标准中某些指数的使用条件和科学性，形成比较清晰的城镇燃气基本特性，有效评估我国燃气具的适应性现状和技术水平，为进行国标GB13611-2006《城镇燃气分类和基本特性》的修订，提供技术和实验基础。

11．确定燃气具燃烧特性区间的测试实验装置

该研究属于城市燃气技术领域，实现了高精度、宽流量配气和燃具极限燃烧工况的迅速响应，创立了动态、实时进行燃具燃烧特性区间测试的实验模式，提出了极限工况测试的实验方法和技术流程。开发了燃气具燃烧特性区间测试燃烧装置，能够进行城市内燃气具“多气源、多燃烧工况或多指数配气”的实验测试。建立了城市燃气互换性测试实验系统与装置，提供了燃气具质量测试和性能测试的实验平台。实验确定了燃气具的气质适应域，形成了城市燃气的互换域，提出了实验研究城市燃气互换性的技术方法和路线。

研究成果已应用于樱花卫厨测试用配气系统设计、深圳市天然气多气源互换性研究、老板电器股份有限公司测试配气技术与系统等咨询项目，技术咨询直接收益二百余万元。测试装置直接销售收入一百余万元，设备已经销售至我国高校及燃气具生产企业。企业应用本成果，能够提升燃气具的气质适应性，推动了产品的升级换代和技术更新。

二、加强国际合作与学术交流，注重人才培养

近几年来，“国家燃气用具质量监督检验中心”与世界各国和地区的燃气用具行业加强合作交流，与国际多个行业组织质检机构建立了质量检验互认关系。与日本的“燃气用具检查协会（JIA）”开展燃气用具的认证、管理、技术交流和人员培训；与美国的UL认证机构和北美洲的 CSA认证机构开展中国燃气用具出口美国或北美的认证工作，与意大利的IMQ认证机构有着业务往来和技术合作和人员的培训，并开展中国燃气用具出口欧洲的CE认证，为中国燃气用具企业提供了方便快捷的本地化服务，为中国燃气用具出口架起了一道桥梁；与香港机电工程署合作，为中国大陆燃气用具进入香港提供检测服务，进行质量把关，确保大陆的燃气用具质量良好。与美国标准化联盟合作对中国和美国的燃气行业标准进行交流和交换，使燃气行业更多地了解美国标准，提高了我国的标准的编制水平。此外与澳大利亚、荷兰、法国、韩国、中国台湾地区等都有着广泛的技术交流。

燃气研究院与西安交大、天津城市建设大学合作培养硕士研究生，先后培养了数十名硕士研究生。同时，注重本单位青年人员的成长，创造学习和深造的机会，请国内外技术专家讲课，派送年轻同志到国外学习。此外，为燃气用具生产企业培养技术骨干和检测人员，为行业的质量检验机构提供学习条件，促进全国燃气行业的共同发展。与天津大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、天津城市建设大学等高等院校合作，将“国家燃气用具质量监督检验中心”作为大学生实习基地，为提高大学生的实践经验提供服务。目前，博士后工作站已经投入运行。

回首燃气研究院走过的六十多年科研路，为了燃气事业，燃气研究院的科技工作者们继续行走在科研事业的顶峰，探索着燃气工程的高深奥秘，为我国的城市现代化进展贡献着他们的力量。

专家简介

王启，男，1959年生，中国市政工程华北设计研究总院燃气技术研究院院长，国家燃气用具质量监督检验中心常务副主任，住建部城镇燃气标准化技术委员会秘书长。中国城市燃气学会常务理事，副秘书长、应用委员会主任、燃气供热专业委员会主任，我国城市燃气技术专家，天津城建学院硕士生导师（兼职），天津大学博士生导师（兼职），曾获天津市五一劳动奖章，天津市城建系统科技先进工作者等。1982年毕业于哈尔滨建工学院，到华北设计院工作以来，一直从事城市燃气的设计、研究、检验、管理等工作，具有丰富的理论基础和实践工作经验。主持完成多项国家、省部级科研项目，获多项省部级科研奖，撰写科技论文数十篇、专业著作两部，主编、参编国家和行业标准规范十多篇。

李颜强，男，1982年毕业于重庆建筑工程学院以来，在中国市政工程华北设计研究总院从事燃气工程设计、科研和技术管理工作。现任总工程师、总工办主任，研究员级高工。先后完成包括燃气规划、可行性研究、工程设计在内的数十项燃气工程设计和工程咨询任务；完成多项国家下达的燃气科研任务。所承担的工作多次获得国家或省部级的奖励，其中，重庆天然气改扩建工程头塘储配站工程获国家优秀设计金奖，深圳天然气利用工程获詹天佑土木工程奖。1998年，被天津市总工会授予“95”立功奖章；2005年，被授衔天津市城市燃气工程专家；2006年被聘为天津市建委专家委员会专家，重庆市设计专家咨询委员会成员；2007年始享受政府特殊津贴的；2012年被评为天津市优秀科技工作者。2013年被天津市授予勘察设计大师称号。主持编写、修订了《城镇燃气技术规范》和《城镇燃气设计规范》，参加《全国城市利用天然气规划》和《全国燃气管网改造规划》的编制。