城鎮(zhèn)燃?xì)庵袎築管道提壓運行方案

摘 要

摘要：分析了吉林市中壓B燃?xì)夤艿捞釅哼\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(guān)鍵詞：中壓燃?xì)夤艿溃惶釅哼\行；應(yīng)急預(yù)案Scheme for Pressure Increasing
摘要：分析了吉林市中壓B燃?xì)夤艿捞釅哼\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(guān)鍵詞：中壓燃?xì)夤艿?；提壓運行；應(yīng)急預(yù)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?xì)夤芫W(wǎng)始建于1989年，管材采用柔性機(jī)械接口灰鑄鐵管，輸送人工煤氣，設(shè)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(jìn)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(jīng)營，中壓管網(wǎng)管材以鋼管為主、PE管為輔，設(shè)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?xì)庥邢薰荆渲袎汗芫W(wǎng)管材以PE管為主、鋼管為輔，設(shè)計壓力為0.4MPa，運行壓力為0.09MPa。
    吉林港華燃?xì)庥邢薰緸榱颂岣吖芫W(wǎng)安全性，根據(jù)管網(wǎng)風(fēng)險評估結(jié)果，從2005年起對城區(qū)吉林市管道煤氣總公司輸送人工煤氣時期敷設(shè)的鑄鐵管道進(jìn)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(nèi)插法相結(jié)合的方式進(jìn)行了更新和改造工作。本文對中壓燃?xì)夤艿捞釅哼\行實踐進(jìn)行總結(jié)，探討中壓燃?xì)夤艿捞釅哼\行方案及提壓過程中的注意事項。
2 中壓管網(wǎng)提壓的必要性和可行性
2.1 管網(wǎng)提壓的必要性
    吉林市從四平市引進(jìn)天然氣后，天然氣應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，管網(wǎng)不斷延伸，管網(wǎng)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(qū)和東部鴻博家園小區(qū)。另外，管網(wǎng)運行壓力難以滿足新發(fā)展的部分工業(yè)用戶對供氣壓力及供氣量的需求，如江南區(qū)域管網(wǎng)末端吉林省吳宇石化電力設(shè)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(wǎng)提壓的可行性
   ① 中壓管道狀況
   吉林市城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)從開始建設(shè)起，其管網(wǎng)設(shè)計壓力為0.2MPa，并以此施工及驗收，強(qiáng)度試驗壓力為0.3MPa，嚴(yán)密性試驗壓力為0.23MPa。從2005年起建設(shè)的管網(wǎng)設(shè)計壓力提高為0.4MPa，并對輸送人工煤氣時期敷設(shè)的25km鑄鐵管按設(shè)計壓力為0.4MPa進(jìn)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(jìn)行了完整性檢驗，對外防腐層破損處進(jìn)行挖掘修復(fù)，對犧牲陽極陰極保護(hù)失效的管段重新計算并補(bǔ)加犧牲陽極，確保管道處于保護(hù)狀態(tài)。
    吉林市城區(qū)中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)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(qū)燃?xì)庥脩簦?.2MPa中壓管道供給江北區(qū)域燃?xì)庥脩簟?009年中壓鑄鐵管改造時，管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，將0.2MPa中壓管道和0.09MPa中壓管道聯(lián)網(wǎng)，其間采用分隔閥有效分隔。
   ② 氣源狀況
   吉林市管道燃?xì)鈿庠礊榧质行录捞烊粴庥邢薰窘ㄔO(shè)的規(guī)格為DN 300mm、全長為208.67km、設(shè)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(tuán)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(chǎn)量卻連年萎縮，從未達(dá)到設(shè)計輸氣能力，產(chǎn)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(yán)重不足，極大地制約了吉林市燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展。
    中國石油化工集團(tuán)公司在松遼盆地南部長嶺腰英臺發(fā)現(xiàn)氣田，開發(fā)14口氣井，產(chǎn)氣規(guī)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(guī)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?xì)馐聵I(yè)快速發(fā)展的好時機(jī)。
    ③ 中壓管網(wǎng)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(xiàn)行燃?xì)庀嚓P(guān)規(guī)范。根據(jù)管網(wǎng)布局和分段閥門設(shè)置情況，將城區(qū)管網(wǎng)按照0.2MPa中壓管道燃?xì)饬飨騽澐殖扇舾蓚€區(qū)域，確定提壓先后順序，制定提壓運行應(yīng)急預(yù)案，分區(qū)域?qū)嵤┨釅汗ぷ?，確保此項工作安全可靠完成。
3 提壓運行方案
    編制管網(wǎng)提壓運行方案前，收集和分析了擬提壓區(qū)域內(nèi)管道的材質(zhì)、規(guī)格及長度，閥門、凝水缸規(guī)格及數(shù)量，調(diào)壓設(shè)施的規(guī)格及數(shù)量等資料，以及管道的設(shè)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(chǔ)上結(jié)合公司現(xiàn)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(qū)域，編制提壓運行方案。
3.1 總體目標(biāo)
    中壓管網(wǎng)提壓運行是將目前中壓管網(wǎng)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(xiàn)“零事故、一次性成功”為最終目標(biāo)。零事故就是在管理層面上做好培訓(xùn)、執(zhí)行和檢查工作，在提壓過程中更要耐心謹(jǐn)慎、安全操作、細(xì)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(shù)層面上對擬提壓運行的中壓燃?xì)夤艿雷龊锰釅哼\行工程方案和相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備，以確保一次性成功。
3.2 提壓運行組織機(jī)構(gòu)
    管網(wǎng)提壓運行指揮部由公司分管運行副總經(jīng)理任總指揮，分管工程副總經(jīng)理任副總指揮。指揮部下設(shè)管網(wǎng)提壓運行組、管網(wǎng)壓力監(jiān)控組、測漏、搶修預(yù)備組、風(fēng)險管理組，另外公司相關(guān)職能部門如財務(wù)、采購、行政等管理部門按其職能給予配合。管網(wǎng)提壓運行組，按工作職能具體劃分為閥門操作小組、調(diào)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(jù)區(qū)域管網(wǎng)提壓長度及現(xiàn)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(wǎng)提壓運行組織機(jī)構(gòu)見圖1。
 

3.3 管網(wǎng)提壓區(qū)域劃分方案
    按照吉林市中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)現(xiàn)狀和0.2MPa中壓管網(wǎng)的燃?xì)饬飨?，綜合考慮公司現(xiàn)有測漏、搶修人員和設(shè)備、儀器，以閥門將中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)從北向南、從東向西分隔成8個區(qū)域，確定0.2MPa中壓氣源控制閥門。中壓管網(wǎng)提壓區(qū)域劃分見表1。
表1 中壓管網(wǎng)提壓區(qū)域劃分
提壓順序
提壓區(qū)域
管道長度/m
閥門數(shù)量/個
凝水缸數(shù)量/個
控制閥門
1
吉林大街-桃源路
7218
29
16
開1關(guān)2
2
解放北路-嫩江街
7816
40
17
開1關(guān)1
3
解放北路-天津街
5766
30
12
開1關(guān)3
4
東昌街-江灣路
10540
46
31
開2關(guān)1
5
江南區(qū)域
32848
138
69
開1關(guān)1
6
天津街-北京路
10726
54
40
開3關(guān)1
7
青島街-市區(qū)西部
16258
72
38
開2關(guān)1
8
越山路-門站
10216
25
14
開2
3.4 管網(wǎng)提壓運行操作方案
3.4.1管網(wǎng)提壓前準(zhǔn)備
    ① 檢查門站調(diào)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(cè)(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(guān)閉要求，并放上告示牌；
    ④ 檢查對講機(jī)通信狀況，保證管網(wǎng)提壓時通信正常；
    ⑤ 檢查所有提壓區(qū)域調(diào)壓器、安全裝置(包括緊急切斷閥和超壓放散閥)及遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，保證在提壓運行時能達(dá)到正常工作要求；
    ⑥ 管道測漏小組準(zhǔn)備必要的工具和足夠的檢測儀器；
    ⑦ 提壓搶修小組準(zhǔn)備一定數(shù)量的滅火器、防火衣、警告標(biāo)志及圍欄、警示燈、警示帶等；
    ⑧ 提壓運行前所有參與管網(wǎng)提壓的人員開會布置工作任務(wù)，并對所有參與提壓運行人員進(jìn)行培訓(xùn)，使參加提壓運行的每位工作人員全部理解和領(lǐng)會管網(wǎng)提升壓力的意義、調(diào)壓器基本原理、提壓工作程序和基本操作步驟、紀(jì)律要求、注意事項、緊急情況應(yīng)急處理等，按照方案要求進(jìn)行實操演習(xí)及緊急情況演習(xí)不少于兩次；
    ⑨ 填報“管網(wǎng)提壓運行前工作完成檢查表”及申請“管網(wǎng)提壓運行工作許可證”。
3.4.2管網(wǎng)提壓實施
    按照管網(wǎng)提壓分區(qū)方案，本著“分區(qū)提壓，分區(qū)測漏、及時搶修，逐步推進(jìn)”的原則，按管道分布及供氣路由，將提壓區(qū)分片，制定相應(yīng)實施方案，分區(qū)域提壓。
   ① 提壓流程
   a. 對中壓B級提壓區(qū)、中壓B級未提壓區(qū)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(wěn)壓1～2h。
    ② 提壓泄漏檢測技術(shù)要求[1]
    a. 按0.15、0.20MPa等級穩(wěn)壓階段，對管道上所有凝水缸、閥門、調(diào)壓設(shè)施等實施泄漏檢測；
    b. 0.20MPa等級穩(wěn)壓階段進(jìn)行96h的監(jiān)測，每隔8h由檢測人員進(jìn)行泄漏檢測。
   ③ 提壓工作程序
   a. 管網(wǎng)提壓操作當(dāng)日閥門操作小組、調(diào)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(dá)指定地點待命。
    b. 管網(wǎng)提壓運行組各小組長電話檢查人員就位情況，向現(xiàn)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(dá)提壓運行指令，閥門操作小組人員關(guān)閉提壓區(qū)域分隔閥，有效分隔提壓區(qū)域與非提壓區(qū)域，開啟閥門向提壓區(qū)域輸送壓力為0.2MPa的天然氣。
    d. 調(diào)壓操作小組人員檢查調(diào)壓裝置是否有緊急切斷關(guān)閉的現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)生，根據(jù)情況采取適當(dāng)措施恢復(fù)供氣。
    e. 提壓區(qū)域管網(wǎng)壓力達(dá)到0.2MPa時，由現(xiàn)場指揮長下達(dá)管道巡檢指令，管道測漏小組人員按照提壓泄漏檢測技術(shù)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(fā)現(xiàn)管道、閥門、凝水缸等漏氣時要及時上報公司調(diào)度中心，由公司調(diào)度中心下達(dá)應(yīng)急搶修指令，由提壓搶修小組人員進(jìn)行搶修。若出現(xiàn)突發(fā)事件影響到正常作業(yè)時，應(yīng)及時上報總指揮或指揮部請求支援。
    g. 待最后一個區(qū)域提壓時，由調(diào)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(wǎng)輸送天然氣，實現(xiàn)市區(qū)管道的整體提壓。
3.4.3應(yīng)急處置
    應(yīng)急處置程序是參與管網(wǎng)提壓工作的部門或員工履行預(yù)案中規(guī)定職責(zé)和任務(wù)的行動指南[2]。對管網(wǎng)提壓運行存在的潛在風(fēng)險進(jìn)行識別，制定相應(yīng)的處置方案，并進(jìn)行演練。一旦發(fā)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(wǎng)提壓運行風(fēng)險因素識別
    針對管網(wǎng)提壓運行過程中可能出現(xiàn)或潛在的故障及其可能產(chǎn)生的后果，進(jìn)行了定性的風(fēng)險因素識別，見表2。
表2 管網(wǎng)提壓運行風(fēng)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(zāi)、爆炸
管道錯誤串通
管道破損、燃?xì)庑孤?、火?zāi)、爆炸
閥門
關(guān)閉不嚴(yán)；
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?xì)庑孤?/span>
引起火災(zāi)、爆炸。
凝水缸
凝水缸缸體泄漏；
凝水缸抽水管泄漏。
燃?xì)庑孤?/span>
引起火災(zāi)、爆炸。
調(diào)壓器
緊急切斷閥關(guān)閉失靈；
皮膜破損，執(zhí)行機(jī)構(gòu)失靈；
調(diào)壓柜(箱)法蘭接口泄漏。
影響提壓運行；
導(dǎo)致管道和燃?xì)獗頁p壞；
燃?xì)庑孤⒒馂?zāi)或爆炸。
   ② 應(yīng)急處置措施
   針對已確定的風(fēng)險因素，按照其可能導(dǎo)致事故的途徑和模擬事故狀態(tài)，制定有針對性的預(yù)防措施，體現(xiàn)科學(xué)性和實用性相結(jié)合。根據(jù)工藝特點、操作規(guī)程等技術(shù)要求，制定了專項應(yīng)急處置方案。
    a. 提壓運行過程中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)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(diào)壓裝置的法蘭接口微量或少量泄漏時，在保證機(jī)械通風(fēng)驅(qū)散燃?xì)獾那闆r下，采用防爆工具緊固處理。
    b. 提壓運行過程中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)調(diào)壓裝置的皮膜破損、執(zhí)行機(jī)構(gòu)失靈、緊急切斷閥關(guān)閉失靈，造成調(diào)壓裝置出口壓力升高時，關(guān)閉調(diào)壓裝置進(jìn)出口閥門后檢查處理。
    c. 提壓運行過程中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)第a項中泄漏量大，管材破裂或焊縫開裂等原因?qū)е麓罅啃孤?，無法采取措施解決時，關(guān)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(gòu)成威脅時，必須在指揮部統(tǒng)一指揮下，風(fēng)險管理組在最短時間內(nèi)劃定警戒范圍，并對與救援無關(guān)的人員進(jìn)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(yīng)急預(yù)案處理。
3.4.4注意事項
    ① 管網(wǎng)提壓運行時各小組必須聽從指揮，服從命令，做到統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)配合；
    ② 管網(wǎng)提壓運行前必須熟悉所轄范圍內(nèi)管網(wǎng)走向以及工作人員最佳行走路線；
    ③ 管網(wǎng)提壓運行當(dāng)日，遵照計劃，準(zhǔn)時到崗，做好一切準(zhǔn)備工作；
    ④ 管網(wǎng)提壓運行時所有人員必須遵守通信規(guī)定，不得隨意占用通信設(shè)備；
    ⑤ 管網(wǎng)提壓運行前后所有人員進(jìn)駐現(xiàn)場、離開現(xiàn)場應(yīng)通知現(xiàn)場指揮長；
    ⑥ 管網(wǎng)提壓運行前應(yīng)檢查管道和閥門，發(fā)現(xiàn)漏氣要及時處理；
    ⑦ 分段區(qū)域管網(wǎng)提壓運行完成后，管道測漏小組應(yīng)派人進(jìn)行泄漏檢測；
    ⑧ 管網(wǎng)提壓運行時若出現(xiàn)突發(fā)事件影響到正常作業(yè)或超出自身控制能力，應(yīng)及時上報管網(wǎng)提壓運行總指揮或指揮部請求支援。
4 管網(wǎng)提壓的運行優(yōu)勢
    此次提壓工程歷時90天，對吉林市城區(qū)101km的中壓燃?xì)夤艿缹嵤┨釅?，是一項探索性實踐工作，檢驗了管網(wǎng)優(yōu)化及鑄鐵管管網(wǎng)更新改造、水力計算校核等諸多工程技術(shù)問題。此次提壓工程的成功實施，帶來了管網(wǎng)運營的以下優(yōu)勢。
    ① 提高管網(wǎng)儲氣能力。提高中壓管網(wǎng)壓力，可直接增加約8000m3天然氣的管容儲氣量，有效延長城區(qū)應(yīng)急供應(yīng)時間，可緩解城區(qū)居民用戶及工商用戶冬季和春節(jié)用氣緊張局面。
    ② 上游同等供氣條件下，門站向城區(qū)管網(wǎng)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(fā)展工業(yè)用戶用氣量可達(dá)到2500×104m3/a，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
    隨著天然氣市場的不斷開拓，大工業(yè)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(wǎng)的壓力必然還需要升高。將現(xiàn)有的按中壓B設(shè)計、施工的管道進(jìn)行全面評估，經(jīng)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(qū)中壓管網(wǎng)壓力可提升到中壓A級[3]。
5 結(jié)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(wǎng)提壓運行的問題。結(jié)合近遠(yuǎn)期城市燃?xì)鈱ｍ椧?guī)劃和用氣負(fù)荷，確定燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力級制，對城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行風(fēng)險評價，確立風(fēng)險級別[4]，合理改造老燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施[5]，編制可行的提壓運行方案，通過精心組織、科學(xué)運作，管網(wǎng)提壓運行是可以實現(xiàn)的。
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(本文作者：金昌浩 關(guān)立峰 張大勇 曹威吉林港華燃?xì)庥邢薰?吉林吉林 132011)