城鎮燃氣中壓B管道提壓運行方案

摘 要

摘要：分析了吉林市中壓B燃氣管道提壓運行的必要性和可行性，探討了提壓運行方案及提壓過程中的注意事項。關鍵詞：中壓燃氣管道；提壓運行；應急預案Scheme for Pressure Increasing
摘要：分析了吉林市中壓B燃氣管道提壓運行的必要性和可行性，探討了提壓運行方案及提壓過程中的注意事項。
關鍵詞：中壓燃氣管道；提壓運行；應急預案
Scheme for Pressure Increasing Operation of Medium-pressure B City Gas Pipeline
JIN Changhao，GUAN Lifeng，ZHANG Dayong，CAO Wei
Abstract：The necessity and feasibility for pressure increasing operation of medium-pressure B gas pipeline in Jilin City are analyzed.The scheme for pressure increasing operation and the realters to which attention should be paid during pressure increasing are explored.
Key words：medium-pressure gas pipeline；pressure increasing operation；emergency plan
1 概述
    吉林市地下燃氣管網始建于1989年，管材采用柔性機械接口灰鑄鐵管，輸送人工煤氣，設計壓力為0.2MPa，運行壓力為0.03～0.09MPa。1999年吉林市從四平市引進天然氣后，置換了人工煤氣，吉林市管道煤氣總公司改制重組，由吉林市吉美天然氣有限公司經營，中壓管網管材以鋼管為主、PE管為輔，設計壓力為0.2MPa，運行壓力為0.09MPa。2005年香港中華煤氣有限公司收購吉林市吉美天然氣有限公司后，成立了吉林港華燃氣有限公司，其中壓管網管材以PE管為主、鋼管為輔，設計壓力為0.4MPa，運行壓力為0.09MPa。
    吉林港華燃氣有限公司為了提高管網安全性，根據管網風險評估結果，從2005年起對城區吉林市管道煤氣總公司輸送人工煤氣時期敷設的鑄鐵管道進行更新和改造，截至2010年5月，對所有在役25km中壓鑄鐵管道采用開挖法和非開挖水平定向鉆法、內插法相結合的方式進行了更新和改造工作。本文對中壓燃氣管道提壓運行實踐進行總結，探討中壓燃氣管道提壓運行方案及提壓過程中的注意事項。
2 中壓管網提壓的必要性和可行性
2.1 管網提壓的必要性
    吉林市從四平市引進天然氣后，天然氣應用領域不斷拓展，管網不斷延伸，管網末端用戶高峰用氣壓力不能滿足要求，如吉林西部鴻博御園小區和東部鴻博家園小區。另外，管網運行壓力難以滿足新發展的部分工業用戶對供氣壓力及供氣量的需求，如江南區域管網末端吉林省吳宇石化電力設備有限公司要求供氣壓力為20kPa，供氣量為3000m3/h以上。
2.2 管網提壓的可行性
   ① 中壓管道狀況
   吉林市城區燃氣管網從開始建設起，其管網設計壓力為0.2MPa，并以此施工及驗收，強度試驗壓力為0.3MPa，嚴密性試驗壓力為0.23MPa。從2005年起建設的管網設計壓力提高為0.4MPa，并對輸送人工煤氣時期敷設的25km鑄鐵管按設計壓力為0.4MPa進行了更新改造。目前，吉林市中壓管道管材為鋼管、PE管，鋼管的外防腐層為聚乙烯夾克或三層聚乙烯防腐層。2008年對埋地鋼管進行了完整性檢驗，對外防腐層破損處進行挖掘修復，對犧牲陽極陰極保護失效的管段重新計算并補加犧牲陽極，確保管道處于保護狀態。
    吉林市城區中壓燃氣管網的運行壓力為中壓B級、吉林市新吉美天然氣有限公司門站輸出0.09MPa和0.2MPa兩種中壓8壓力級制的天然氣。0.09MPa中壓管道供給吉林市城區燃氣用戶，0.2MPa中壓管道供給江北區域燃氣用戶。2009年中壓鑄鐵管改造時，管網進行優化，將0.2MPa中壓管道和0.09MPa中壓管道聯網，其間采用分隔閥有效分隔。
   ② 氣源狀況
   吉林市管道燃氣氣源為吉林市新吉美天然氣有限公司建設的規格為DN 300mm、全長為208.67km、設計輸氣能力為30×104m3/d的天然氣輸氣管道，起于中國石油化工集團公司東北分公司開采的四平公主嶺梨樹后五家戶氣田的八屋。輸氣管道投運后，雖然每年不斷打新井、射新層，但是產量卻連年萎縮，從未達到設計輸氣能力，產量不足和市場需求增加之間的矛盾十分突出，尤其是冬季氣量嚴重不足，極大地制約了吉林市燃氣事業的發展。
    中國石油化工集團公司在松遼盆地南部長嶺腰英臺發現氣田，開發14口氣井，產氣規模為300×104m3/d，并從腰英臺修建一條輸氣管道到四平后五家戶氣田的八屋，管道規格為DN 400mm，長度為115km，輸氣能力為9.0×108m3/a。2009年10月，這條輸氣管道建成投運，給吉林市提供了氣源保障，吉林市迎來燃氣事業快速發展的好時機。
    ③ 中壓管網提壓的可行性
    從管道狀況和氣源狀況來分析，將0.09MPa中壓管道提壓至0.2MPa運行是可行的，也符合現行燃氣相關規范。根據管網布局和分段閥門設置情況，將城區管網按照0.2MPa中壓管道燃氣流向劃分成若干個區域，確定提壓先后順序，制定提壓運行應急預案，分區域實施提壓工作，確保此項工作安全可靠完成。
3 提壓運行方案
    編制管網提壓運行方案前，收集和分析了擬提壓區域內管道的材質、規格及長度，閥門、凝水缸規格及數量，調壓設施的規格及數量等資料，以及管道的設計壓力、試壓情況、投運時間、運行中事故和維修情況，鑄鐵管改造資料和管道完整性檢測資料等。在此基礎上結合公司現有的運行管理隊伍及檢測維修工具和儀器擁有情況，劃分提壓區域，編制提壓運行方案。
3.1 總體目標
    中壓管網提壓運行是將目前中壓管網壓力從0.09MPa提壓至0.2MPa運行，是一項安全性要求高、周期長的工作，以實現“零事故、一次性成功”為最終目標。零事故就是在管理層面上做好培訓、執行和檢查工作，在提壓過程中更要耐心謹慎、安全操作、細心檢查，確保不出任何事故；一次性成功就是要求員工在技術層面上對擬提壓運行的中壓燃氣管道做好提壓運行工程方案和相關技術準備，以確保一次性成功。
3.2 提壓運行組織機構
    管網提壓運行指揮部由公司分管運行副總經理任總指揮，分管工程副總經理任副總指揮。指揮部下設管網提壓運行組、管網壓力監控組、測漏、搶修預備組、風險管理組，另外公司相關職能部門如財務、采購、行政等管理部門按其職能給予配合。管網提壓運行組，按工作職能具體劃分為閥門操作小組、調壓操作小組、提壓搶修小組、管道測漏小組、圖檔資料小組等5個小組。管道測漏小組根據區域管網提壓長度及現有測漏人員和測漏儀器工具情況，可具體劃分為若干班組。管網提壓運行組織機構見圖1。
 

3.3 管網提壓區域劃分方案
    按照吉林市中壓燃氣管網現狀和0.2MPa中壓管網的燃氣流向，綜合考慮公司現有測漏、搶修人員和設備、儀器，以閥門將中壓燃氣管網從北向南、從東向西分隔成8個區域，確定0.2MPa中壓氣源控制閥門。中壓管網提壓區域劃分見表1。
表1 中壓管網提壓區域劃分
提壓順序
提壓區域
管道長度/m
閥門數量/個
凝水缸數量/個
控制閥門
1
吉林大街-桃源路
7218
29
16
開1關2
2
解放北路-嫩江街
7816
40
17
開1關1
3
解放北路-天津街
5766
30
12
開1關3
4
東昌街-江灣路
10540
46
31
開2關1
5
江南區域
32848
138
69
開1關1
6
天津街-北京路
10726
54
40
開3關1
7
青島街-市區西部
16258
72
38
開2關1
8
越山路-門站
10216
25
14
開2
3.4 管網提壓運行操作方案
3.4.1管網提壓前準備
    ① 檢查門站調壓器，滿足提壓運行要求，備好備品備件；
    ② 檢查更換所有凝水缸抽水管銅球閥及閥門井兩側(包括直埋閥)的放散管銅球閥；
    ③ 管道巡線小組檢查所有閥門，確保閥門能滿足開啟及關閉要求，并放上告示牌；
    ④ 檢查對講機通信狀況，保證管網提壓時通信正常；
    ⑤ 檢查所有提壓區域調壓器、安全裝置(包括緊急切斷閥和超壓放散閥)及遠傳系統，保證在提壓運行時能達到正常工作要求；
    ⑥ 管道測漏小組準備必要的工具和足夠的檢測儀器；
    ⑦ 提壓搶修小組準備一定數量的滅火器、防火衣、警告標志及圍欄、警示燈、警示帶等；
    ⑧ 提壓運行前所有參與管網提壓的人員開會布置工作任務，并對所有參與提壓運行人員進行培訓，使參加提壓運行的每位工作人員全部理解和領會管網提升壓力的意義、調壓器基本原理、提壓工作程序和基本操作步驟、紀律要求、注意事項、緊急情況應急處理等，按照方案要求進行實操演習及緊急情況演習不少于兩次；
    ⑨ 填報“管網提壓運行前工作完成檢查表”及申請“管網提壓運行工作許可證”。
3.4.2管網提壓實施
    按照管網提壓分區方案，本著“分區提壓，分區測漏、及時搶修，逐步推進”的原則，按管道分布及供氣路由，將提壓區分片，制定相應實施方案，分區域提壓。
   ① 提壓流程
   a. 對中壓B級提壓區、中壓B級未提壓區的管道采用閥門實施有效分隔；
    b. 緩慢開啟控制閥門控制提壓速度和壓力；
    c. 提壓速度控制在1kPa/min，實施分級提壓，即按0.15、0.20MPa等級逐步提高壓力，在0.15MPa壓力等級穩壓1～2h。
    ② 提壓泄漏檢測技術要求[1]
    a. 按0.15、0.20MPa等級穩壓階段，對管道上所有凝水缸、閥門、調壓設施等實施泄漏檢測；
    b. 0.20MPa等級穩壓階段進行96h的監測，每隔8h由檢測人員進行泄漏檢測。
   ③ 提壓工作程序
   a. 管網提壓操作當日閥門操作小組、調壓操作小組、提壓搶修小組、管道測漏小組、圖檔資料小組按各自分工到達指定地點待命。
    b. 管網提壓運行組各小組長電話檢查人員就位情況，向現場指揮長匯報情況，并等待提壓指令。
    c. 公司提壓運行總指揮下達提壓運行指令，閥門操作小組人員關閉提壓區域分隔閥，有效分隔提壓區域與非提壓區域，開啟閥門向提壓區域輸送壓力為0.2MPa的天然氣。
    d. 調壓操作小組人員檢查調壓裝置是否有緊急切斷關閉的現象發生，如發生，根據情況采取適當措施恢復供氣。
    e. 提壓區域管網壓力達到0.2MPa時，由現場指揮長下達管道巡檢指令，管道測漏小組人員按照提壓泄漏檢測技術要求，對管道實施泄漏檢測，重點放在運行時間超過5年的管道和所有閥門井及凝水缸上。
    f. 管道測漏小組人員巡檢發現管道、閥門、凝水缸等漏氣時要及時上報公司調度中心，由公司調度中心下達應急搶修指令，由提壓搶修小組人員進行搶修。若出現突發事件影響到正常作業時，應及時上報總指揮或指揮部請求支援。
    g. 待最后一個區域提壓時，由調度中心通知新吉美天然氣有限公司門站，將門站出口壓力提高至0.2MPa向管網輸送天然氣，實現市區管道的整體提壓。
3.4.3應急處置
    應急處置程序是參與管網提壓工作的部門或員工履行預案中規定職責和任務的行動指南[2]。對管網提壓運行存在的潛在風險進行識別，制定相應的處置方案，并進行演練。一旦發生事故，能夠臨危不懼，正確指揮，按照處置方案有條不紊地展開搶險行動。
    ① 管網提壓運行風險因素識別
    針對管網提壓運行過程中可能出現或潛在的故障及其可能產生的后果，進行了定性的風險因素識別，見表2。
表2 管網提壓運行風險因素識別
項目
可能的故障
可能的后果
地下管道
管道破裂、接口泄漏
引起火災、爆炸
管道錯誤串通
管道破損、燃氣泄漏、火災、爆炸
閥門
關閉不嚴；
閥體泄漏；
閥門放散管和伸縮接頭泄漏。
影響提壓運行；
管道破損，燃氣泄漏；
引起火災、爆炸。
凝水缸
凝水缸缸體泄漏；
凝水缸抽水管泄漏。
燃氣泄漏；
引起火災、爆炸。
調壓器
緊急切斷閥關閉失靈；
皮膜破損，執行機構失靈；
調壓柜(箱)法蘭接口泄漏。
影響提壓運行；
導致管道和燃氣表損壞；
燃氣泄漏、火災或爆炸。
   ② 應急處置措施
   針對已確定的風險因素，按照其可能導致事故的途徑和模擬事故狀態，制定有針對性的預防措施，體現科學性和實用性相結合。根據工藝特點、操作規程等技術要求，制定了專項應急處置方案。
    a. 提壓運行過程中監測發現凝水缸抽水管、閥門井放散管的閥門連接處微量或少量泄漏、調壓裝置的法蘭接口微量或少量泄漏時，在保證機械通風驅散燃氣的情況下，采用防爆工具緊固處理。
    b. 提壓運行過程中監測發現調壓裝置的皮膜破損、執行機構失靈、緊急切斷閥關閉失靈，造成調壓裝置出口壓力升高時，關閉調壓裝置進出口閥門后檢查處理。
    c. 提壓運行過程中監測發現第a項中泄漏量大，管材破裂或焊縫開裂等原因導致大量泄漏，無法采取措施解決時，關閉0.2MPa中壓氣源控制閥及分段閥門，采用放散架點火放散。對人群安全構成威脅時，必須在指揮部統一指揮下，風險管理組在最短時間內劃定警戒范圍，并對與救援無關的人員進行緊急疏散。放散完成后，采用惰性氣體置換，并開挖搶修。若涉及用戶停氣，則由客服部門告知用戶，并按部門應急預案處理。
3.4.4注意事項
    ① 管網提壓運行時各小組必須聽從指揮，服從命令，做到統一指揮，協調配合；
    ② 管網提壓運行前必須熟悉所轄范圍內管網走向以及工作人員最佳行走路線；
    ③ 管網提壓運行當日，遵照計劃，準時到崗，做好一切準備工作；
    ④ 管網提壓運行時所有人員必須遵守通信規定，不得隨意占用通信設備；
    ⑤ 管網提壓運行前后所有人員進駐現場、離開現場應通知現場指揮長；
    ⑥ 管網提壓運行前應檢查管道和閥門，發現漏氣要及時處理；
    ⑦ 分段區域管網提壓運行完成后，管道測漏小組應派人進行泄漏檢測；
    ⑧ 管網提壓運行時若出現突發事件影響到正常作業或超出自身控制能力，應及時上報管網提壓運行總指揮或指揮部請求支援。
4 管網提壓的運行優勢
    此次提壓工程歷時90天，對吉林市城區101km的中壓燃氣管道實施提壓，是一項探索性實踐工作，檢驗了管網優化及鑄鐵管管網更新改造、水力計算校核等諸多工程技術問題。此次提壓工程的成功實施，帶來了管網運營的以下優勢。
    ① 提高管網儲氣能力。提高中壓管網壓力，可直接增加約8000m3天然氣的管容儲氣量，有效延長城區應急供應時間，可緩解城區居民用戶及工商用戶冬季和春節用氣緊張局面。
    ② 上游同等供氣條件下，門站向城區管網供氣能力由原來的1.5×104m3/h，提高到3.5×104m3/h。
③ 贏得了用戶市場。新發展工業用戶用氣量可達到2500×104m3/a，增加了企業經濟效益。
    隨著天然氣市場的不斷開拓，大工業用戶的不斷加入，用氣量將會不斷增長，本次提壓中壓B管網的壓力必然還需要升高。將現有的按中壓B設計、施工的管道進行全面評估，經專家評審，采用分段重新試壓的方式逐步過渡到中壓A，城區中壓管網壓力可提升到中壓A級[3]。
5 結語
    起初使用人工煤氣作為城市主氣源的城市，接人天然氣后都將面臨著管網提壓運行的問題。結合近遠期城市燃氣專項規劃和用氣負荷，確定燃氣管網壓力級制，對城鎮燃氣管網進行風險評價，確立風險級別[4]，合理改造老燃氣管網設施[5]，編制可行的提壓運行方案，通過精心組織、科學運作，管網提壓運行是可以實現的。
參考文獻：
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[3] 楊永樂，康志剛，張亦軍.天然氣負荷的預測與輸配系統的改造方案[J].煤氣與熱力，2002，22(8)：347-349.
[4] 席丹，萬思春，王傳惠.城鎮燃氣鑄鐵管網的簡易風險評價及削減措施[J].城市燃氣，2008(2)：18-20.
[5] 金昌浩，翟瑞隆.城鎮燃氣灰鑄鐵管網改造技術[J].煤氣與熱力，2009，29(11)：B01-B04.
 
(本文作者：金昌浩 關立峰 張大勇 曹威吉林港華燃氣有限公司 吉林吉林 132011)