燃?xì)饧訚窦夹g(shù)解決因城市氣源轉(zhuǎn)換造成管網(wǎng)泄漏的方案

摘 要

摘要：文章闡述了城市氣源轉(zhuǎn)換時(shí)因天然氣與人工煤氣組分不同所導(dǎo)致的舊燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏問題，探討了天然氣加濕的的必要性，介紹了加濕劑的選用和加濕流程.根據(jù)燃?xì)鈸p耗率等數(shù)據(jù)的統(tǒng)
摘要：文章闡述了城市氣源轉(zhuǎn)換時(shí)因天然氣與人工煤氣組分不同所導(dǎo)致的舊燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏問題，探討了天然氣加濕的的必要性，介紹了加濕劑的選用和加濕流程.根據(jù)燃?xì)鈸p耗率等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，說明了天然氣加濕技術(shù)的有效性。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)猓晦D(zhuǎn)換；鑄鐵管網(wǎng)；泄漏；加濕
1 前言
    天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、清潔、高效的能源，因其資源豐富并能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，將成為21世紀(jì)的能源主力。隨著西氣東輸一、二線的貫通，很多城市從將從原來使用的人工煤氣置換成天然氣。氣源的轉(zhuǎn)換給原有煤氣鑄鐵管道帶來了許多安全隱患。而徹底改造城市燃?xì)夤芫W(wǎng)難度大、實(shí)施時(shí)間長(zhǎng)，如何渡過目前這個(gè)瓶頸難關(guān)、順利實(shí)現(xiàn)天然氣置換是我們面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。
2 氣源轉(zhuǎn)換帶來的鑄鐵管網(wǎng)安全隱患
    鑄鐵管因其使用壽命長(zhǎng)，耐腐蝕、無需防腐等優(yōu)點(diǎn)，在早期城市管網(wǎng)建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，我國(guó)大多數(shù)城市都經(jīng)歷了使用鑄鐵管網(wǎng)輸送人工煤氣的燃?xì)獍l(fā)展過程。
    由于人工煤氣具有一定的含濕量和微量的芳香烴成分，原鑄鐵管網(wǎng)的承插接口或機(jī)械接口處的密封材料(麻絲或橡膠)吸收微量芳香烴后適度膨脹，因此能保證其在輸送人工煤氣的過程中的密封性能。置換為天然氣后，由于天然氣中幾乎不含有水蒸氣和芳香烴成分，密封材料就會(huì)因失去水蒸氣或芳香烴類物質(zhì)，干燥收縮降低密封性能，造成接口處燃?xì)庑孤瑥亩a(chǎn)生安全隱患并帶來大量搶修工作。同時(shí)，管網(wǎng)接口的持續(xù)泄漏，也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和燃?xì)馄髽I(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
    長(zhǎng)年輸送人工煤氣的鑄鐵管內(nèi)壁黏附有焦油、硫化物、灰塵和鐵銹等沉積物，置換為天然氣后，干燥環(huán)境下，這些沉積物會(huì)隨燃?xì)獾牧鲃?dòng)在管道內(nèi)飛揚(yáng)，并堆積于閥門、調(diào)壓器、設(shè)備及管道彎頭處，造成設(shè)備故障和管道阻塞，降低流通能力，影響正常運(yùn)行。
3 使用燃?xì)饧訚窦夹g(shù)的必要性
    解決因氣源轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的鑄鐵管網(wǎng)安全問題，最直接有效的方法就是將鑄鐵管全部更換為鋼管或PE管。但由于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模龐大，且大部分鑄鐵管集中在人口稠密、交通繁忙、商業(yè)繁榮的中心地區(qū)，若對(duì)管道進(jìn)行更換，不僅投資巨大，實(shí)施過程時(shí)間長(zhǎng)、難度大，且短時(shí)間內(nèi)更換全部鑄鐵管是不現(xiàn)實(shí)的，同時(shí)對(duì)尚未達(dá)到使用年限的管道過早更換會(huì)造成資源浪費(fèi)。
    部分城市在引入天然氣后，仍保持人工煤氣的生產(chǎn)，將生產(chǎn)的人工煤氣(或水煤氣)與天然氣按一定比例進(jìn)行摻混使用。采用這種方法輸送的管道燃?xì)馀c原來的人工煤氣相比，仍含水分和芳香烴類物質(zhì)，因此可延緩鑄鐵管的改造時(shí)間，但由于長(zhǎng)時(shí)間維持制氣廠所需的人力及資金投入可能會(huì)遠(yuǎn)高于管網(wǎng)改造的費(fèi)用，絕非長(zhǎng)久之計(jì)。
    天然氣加濕工藝是自動(dòng)向燃?xì)夤艿乐屑尤霛舛染鶆虻臐裎秳?，?ldquo;干”燃?xì)廪D(zhuǎn)換成“濕”燃?xì)猓瑥亩３忠欢ǖ暮亢秃瑹N量，使之適應(yīng)鑄鐵管網(wǎng)輸送。這種方法可有效地解決管道泄漏和飛灰問題，是天然氣轉(zhuǎn)換過程中延緩更換鑄鐵管道的一種有效過渡方法。天然氣加濕工藝具體有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
    (1) 工藝安裝簡(jiǎn)單、不破壞任何管網(wǎng)設(shè)施；
    (2) 可以利用現(xiàn)有的輸送人工煤氣的管道直接輸送天然氣，提早大規(guī)模使用天然氣的時(shí)間；
    (3) 延長(zhǎng)原有管網(wǎng)的使用壽命，充分利用原有管網(wǎng)的殘值；
    (4) 可以延遲換管時(shí)間，有充足的時(shí)間對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行逐步改造，減小施工壓力，合理規(guī)劃項(xiàng)目投資期，降低成本。
4 加濕工藝及加濕劑的選用
4.1 加濕劑的選用
    加濕劑的選擇應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：價(jià)格便宜，來源廣；單位體積加濕劑的燃?xì)馓幚砹看?；?duì)管道和設(shè)備沒有腐蝕作用也不產(chǎn)生堵塞；對(duì)燃?xì)獾娜紵阅軟]有影響；填料對(duì)加濕劑較敏感，即能在較低的加濕劑飽和度上使填料達(dá)到膨脹要求；對(duì)人身健康和環(huán)境沒有負(fù)面影響。
    (1) 水：
    選用水蒸氣進(jìn)行加濕，加濕劑便宜且來源廣，但是存在以下缺陷：
    水對(duì)麻絲接頭的作用非常明顯，但水對(duì)橡膠制品作用比較緩慢，一般認(rèn)為沒有作用。
    設(shè)備昂貴且體積龐大，操作復(fù)雜；
    冬天氣溫較低時(shí)，管網(wǎng)中容易產(chǎn)生凝結(jié)水；
    作用范圍相對(duì)較??；
    影響天然氣的熱值。
    (2) 油類：
    ① 芳香烴類：在法國(guó)常用三甲基苯這種芳香烴類物質(zhì)，由于橡膠對(duì)芳香烴相當(dāng)敏感，因此對(duì)此類加濕劑的用量控制要求非常嚴(yán)格。加量過多會(huì)導(dǎo)致橡膠材料過度膨脹，從固定位置上脫落，不僅不能防止泄漏，反而會(huì)加重泄漏量。
    ② 油漆溶劑油：它是介于汽油與煤油之間的石油餾分。無色透明液體，芳香烴含量在10%～20%，降低了橡膠對(duì)加濕劑的敏感性，更容易控制，減少橡膠材料的過度膨脹，因此很安全。
4.2 加濕工藝
    宜春深燃天然氣有限公司自2010年2月開始使用溶劑油加濕劑對(duì)天然氣進(jìn)行加濕，溶劑油加濕工藝設(shè)備主要由控制器、儲(chǔ)藥罐、加濕泵、各閥門組、壓力表及加濕噴嘴等組成，工藝如圖1所示：
 

    加濕設(shè)備安裝在天然氣輸配站或調(diào)壓站內(nèi)，右天然氣中壓管道中軸線處安裝霧化噴嘴，管道內(nèi)笮合理的運(yùn)行壓力，加濕劑隨燃?xì)饬髁孔兓幢壤厝耄苯禹樔細(xì)饬鲃?dòng)方向噴出。設(shè)計(jì)獨(dú)特的霧化噴嘴，可使加濕劑迅速霧化，與燃?xì)鈸交炀鶆颍鋭蚺c燃?xì)夤艿赖拿芊獠牧舷嘟佑|，恢復(fù)燃?xì)夤艿烂艽啦牧系拿芊庑阅堋?/span>
    由于燃?xì)獾牧髁坑斜容^明顯的高峰和低谷時(shí)段，因此如何根據(jù)燃?xì)饬髁康淖兓刂萍訚駝┑淖⑷腩l率和數(shù)量是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。我公司使用沈陽光正公司提供的設(shè)備和加濕劑，現(xiàn)運(yùn)行良好，通過廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)和自己實(shí)踐摸索，確定加濕劑加入標(biāo)準(zhǔn)為20mg/m3天然氣，根據(jù)燃?xì)饬髁亢图訚駱?biāo)準(zhǔn)計(jì)算泵的單行程輸出量：泵的單行程輸出量計(jì)算舉例如下：
   燃?xì)饬髁?0～15000m3/h，加濕標(biāo)準(zhǔn)=20mg/m3，泵的工作頻率=0～50次/分，泵的單行程輸出量=50～500mg，泵的單行程輸出量：15000×20÷(50×60)=100mg/次。當(dāng)燃?xì)饬髁?0時(shí)，泵的工作頻率=0，設(shè)備自動(dòng)停止加濕。
    通過計(jì)算，設(shè)置控制器參數(shù)，實(shí)施加濕操作，我公司參數(shù)如下：
   設(shè)置泵的最高工作頻率：50次/分；
   設(shè)置最大燃?xì)饬髁浚?000m3/h
   設(shè)置加濕標(biāo)準(zhǔn)：20mg/m3
   設(shè)置泵的單行程輸出量：30mg/次
   設(shè)置加濕運(yùn)行模式：自動(dòng)
   選擇工作泵：A泵
   設(shè)置液位報(bào)警點(diǎn)：20%
   設(shè)置打印時(shí)間間隔：8小時(shí)，開始時(shí)間為控制器打印設(shè)置時(shí)間。
 

    日常操作時(shí)還應(yīng)注意二點(diǎn)：天然氣流量過小的時(shí)候，要采取分時(shí)段加濕或定時(shí)加濕，加濕結(jié)束后關(guān)閉加濕閥防止天然氣回灌；天然氣壓力變化過大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行壓力補(bǔ)償加濕或在操作中避免低壓小流量運(yùn)行。
5 加濕技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果驗(yàn)證及經(jīng)濟(jì)性分析
5.1 應(yīng)用結(jié)果驗(yàn)證
    我公司2010年2月使用加濕技術(shù)時(shí)擁有干管鑄鐵閥門約61座，鑄鐵管網(wǎng)總長(zhǎng)度84.8km，調(diào)壓站(箱)15個(gè)；日供氣能力約2.3萬m3。下面的一組圖表反映的是我公司2009-2010年加濕前后管網(wǎng)搶修及各月燃?xì)赓彙N氣量及氣損統(tǒng)計(jì)情況：
 

    從圖表中明顯看出，2010年2月前因濕氣-干氣的轉(zhuǎn)換造成的管網(wǎng)接口泄漏多、搶修頻繁，氣量損耗大。使用燃?xì)饧訚窦夹g(shù)后，管網(wǎng)搶修次數(shù)從平均每月12次大幅度減少到每月4.3次，加大了管網(wǎng)運(yùn)行的安全系數(shù)，氣損率也從加濕前的月平均11.4%降低到5.85%，效果十分顯著。
5.2 經(jīng)濟(jì)性分析
   (1) 設(shè)備投資概算
   該工藝流程簡(jiǎn)單，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，每套投資為：
   計(jì)量泵：2萬元
   流量計(jì)：5萬元
   儲(chǔ)罐及過濾器：2萬元
   噴頭及連接管道：2萬元
   控制箱：3萬元
   安裝費(fèi)：1萬元
   合計(jì)：15萬元。
    (注：該工藝為國(guó)內(nèi)設(shè)備，投資遠(yuǎn)低于國(guó)外的天然氣加濕設(shè)備的投資。)
   (2) 運(yùn)行費(fèi)用概算
   該設(shè)備為全自動(dòng)加濕設(shè)備，無需專門投入運(yùn)營(yíng)成本，全年采購加濕劑成本及維護(hù)成本共計(jì)2萬元左右。
    (3) 經(jīng)濟(jì)分析
    加濕前平均氣損率11.4%，加濕后2010年3-8月期間，綜合氣損率降為5.85%。加濕后半年累計(jì)供氣量為491.35萬m3，銷氣量為462.58萬m3，累計(jì)減少氣損量為27.25萬m3。累計(jì)減少天然氣采購成本約為95.37萬元，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
6 結(jié)論
    通過上述的分析論證，我們認(rèn)為，在燃?xì)夤芫W(wǎng)的中壓部位安裝噴霧加濕設(shè)備，向天然氣中添加加濕劑能夠解決城市氣源轉(zhuǎn)換后出現(xiàn)的鑄鐵管道接口泄漏問題，解決了重大的安全隱患，并有效控制氣損率。而且采用的噴霧加濕工藝簡(jiǎn)單，投資經(jīng)濟(jì)，且運(yùn)行成本低。綜上所述，使用燃?xì)饧訚窦夹g(shù)，解決了城市氣源轉(zhuǎn)換帶來的鑄鐵管網(wǎng)安全運(yùn)行問題，為實(shí)現(xiàn)城市天然氣順利置換保駕護(hù)航。
 
        (本文作者：羅燦保 丁誼玉 宜春深燃天然氣有限公司 江西宜春 336000)