城镇燃气中压B管道提压运行方案

摘 要

摘要：分析了吉林市中压B燃气管道提压运行的必要性和可行性，探讨了提压运行方案及提压过程中的注意事项。关键词：中压燃气管道；提压运行；应急预案Scheme for Pressure Increasing
摘要：分析了吉林市中压B燃气管道提压运行的必要性和可行性，探讨了提压运行方案及提压过程中的注意事项。
关键词：中压燃气管道；提压运行；应急预案
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
    吉林市地下燃气管网始建于1989年，管材采用柔性机械接口灰铸铁管，输送人工煤气，设计压力为0.2MPa，运行压力为0.03～0.09MPa。1999年吉林市从四平市引进天然气后，置换了人工煤气，吉林市管道煤气总公司改制重组，由吉林市吉美天然气有限公司经营，中压管网管材以钢管为主、PE管为辅，设计压力为0.2MPa，运行压力为0.09MPa。2005年香港中华煤气有限公司收购吉林市吉美天然气有限公司后，成立了吉林港华燃气有限公司，其中压管网管材以PE管为主、钢管为辅，设计压力为0.4MPa，运行压力为0.09MPa。
    吉林港华燃气有限公司为了提高管网安全性，根据管网风险评估结果，从2005年起对城区吉林市管道煤气总公司输送人工煤气时期敷设的铸铁管道进行更新和改造，截至2010年5月，对所有在役25km中压铸铁管道采用开挖法和非开挖水平定向钻法、内插法相结合的方式进行了更新和改造工作。本文对中压燃气管道提压运行实践进行总结，探讨中压燃气管道提压运行方案及提压过程中的注意事项。
2 中压管网提压的必要性和可行性
2.1 管网提压的必要性
    吉林市从四平市引进天然气后，天然气应用领域不断拓展，管网不断延伸，管网末端用户高峰用气压力不能满足要求，如吉林西部鸿博御园小区和东部鸿博家园小区。另外，管网运行压力难以满足新发展的部分工业用户对供气压力及供气量的需求，如江南区域管网末端吉林省吴宇石化电力设备有限公司要求供气压力为20kPa，供气量为3000m3/h以上。
2.2 管网提压的可行性
   ① 中压管道状况
   吉林市城区燃气管网从开始建设起，其管网设计压力为0.2MPa，并以此施工及验收，强度试验压力为0.3MPa，严密性试验压力为0.23MPa。从2005年起建设的管网设计压力提高为0.4MPa，并对输送人工煤气时期敷设的25km铸铁管按设计压力为0.4MPa进行了更新改造。目前，吉林市中压管道管材为钢管、PE管，钢管的外防腐层为聚乙烯夹克或三层聚乙烯防腐层。2008年对埋地钢管进行了完整性检验，对外防腐层破损处进行挖掘修复，对牺牲阳极阴极保护失效的管段重新计算并补加牺牲阳极，确保管道处于保护状态。
    吉林市城区中压燃气管网的运行压力为中压B级、吉林市新吉美天然气有限公司门站输出0.09MPa和0.2MPa两种中压8压力级制的天然气。0.09MPa中压管道供给吉林市城区燃气用户，0.2MPa中压管道供给江北区域燃气用户。2009年中压铸铁管改造时，管网进行优化，将0.2MPa中压管道和0.09MPa中压管道联网，其间采用分隔阀有效分隔。
   ② 气源状况
   吉林市管道燃气气源为吉林市新吉美天然气有限公司建设的规格为DN 300mm、全长为208.67km、设计输气能力为30×104m3/d的天然气输气管道，起于中国石油化工集团公司东北分公司开采的四平公主岭梨树后五家户气田的八屋。输气管道投运后，虽然每年不断打新井、射新层，但是产量却连年萎缩，从未达到设计输气能力，产量不足和市场需求增加之间的矛盾十分突出，尤其是冬季气量严重不足，极大地制约了吉林市燃气事业的发展。
    中国石油化工集团公司在松辽盆地南部长岭腰英台发现气田，开发14口气井，产气规模为300×104m3/d，并从腰英台修建一条输气管道到四平后五家户气田的八屋，管道规格为DN 400mm，长度为115km，输气能力为9.0×108m3/a。2009年10月，这条输气管道建成投运，给吉林市提供了气源保障，吉林市迎来燃气事业快速发展的好时机。
    ③ 中压管网提压的可行性
    从管道状况和气源状况来分析，将0.09MPa中压管道提压至0.2MPa运行是可行的，也符合现行燃气相关规范。根据管网布局和分段阀门设置情况，将城区管网按照0.2MPa中压管道燃气流向划分成若干个区域，确定提压先后顺序，制定提压运行应急预案，分区域实施提压工作，确保此项工作安全可靠完成。
3 提压运行方案
    编制管网提压运行方案前，收集和分析了拟提压区域内管道的材质、规格及长度，阀门、凝水缸规格及数量，调压设施的规格及数量等资料，以及管道的设计压力、试压情况、投运时间、运行中事故和维修情况，铸铁管改造资料和管道完整性检测资料等。在此基础上结合公司现有的运行管理队伍及检测维修工具和仪器拥有情况，划分提压区域，编制提压运行方案。
3.1 总体目标
    中压管网提压运行是将目前中压管网压力从0.09MPa提压至0.2MPa运行，是一项安全性要求高、周期长的工作，以实现“零事故、一次性成功”为最终目标。零事故就是在管理层面上做好培训、执行和检查工作，在提压过程中更要耐心谨慎、安全操作、细心检查，确保不出任何事故；一次性成功就是要求员工在技术层面上对拟提压运行的中压燃气管道做好提压运行工程方案和相关技术准备，以确保一次性成功。
3.2 提压运行组织机构
    管网提压运行指挥部由公司分管运行副总经理任总指挥，分管工程副总经理任副总指挥。指挥部下设管网提压运行组、管网压力监控组、测漏、抢修预备组、风险管理组，另外公司相关职能部门如财务、采购、行政等管理部门按其职能给予配合。管网提压运行组，按工作职能具体划分为阀门操作小组、调压操作小组、提压抢修小组、管道测漏小组、图档资料小组等5个小组。管道测漏小组根据区域管网提压长度及现有测漏人员和测漏仪器工具情况，可具体划分为若干班组。管网提压运行组织机构见图1。
 

3.3 管网提压区域划分方案
    按照吉林市中压燃气管网现状和0.2MPa中压管网的燃气流向，综合考虑公司现有测漏、抢修人员和设备、仪器，以阀门将中压燃气管网从北向南、从东向西分隔成8个区域，确定0.2MPa中压气源控制阀门。中压管网提压区域划分见表1。
表1 中压管网提压区域划分
提压顺序
提压区域
管道长度/m
阀门数量/个
凝水缸数量/个
控制阀门
1
吉林大街-桃源路
7218
29
16
开1关2
2
解放北路-嫩江街
7816
40
17
开1关1
3
解放北路-天津街
5766
30
12
开1关3
4
东昌街-江湾路
10540
46
31
开2关1
5
江南区域
32848
138
69
开1关1
6
天津街-北京路
10726
54
40
开3关1
7
青岛街-市区西部
16258
72
38
开2关1
8
越山路-门站
10216
25
14
开2
3.4 管网提压运行操作方案
3.4.1管网提压前准备
    ① 检查门站调压器，满足提压运行要求，备好备品备件；
    ② 检查更换所有凝水缸抽水管铜球阀及阀门井两侧(包括直埋阀)的放散管铜球阀；
    ③ 管道巡线小组检查所有阀门，确保阀门能满足开启及关闭要求，并放上告示牌；
    ④ 检查对讲机通信状况，保证管网提压时通信正常；
    ⑤ 检查所有提压区域调压器、安全装置(包括紧急切断阀和超压放散阀)及远传系统，保证在提压运行时能达到正常工作要求；
    ⑥ 管道测漏小组准备必要的工具和足够的检测仪器；
    ⑦ 提压抢修小组准备一定数量的灭火器、防火衣、警告标志及围栏、警示灯、警示带等；
    ⑧ 提压运行前所有参与管网提压的人员开会布置工作任务，并对所有参与提压运行人员进行培训，使参加提压运行的每位工作人员全部理解和领会管网提升压力的意义、调压器基本原理、提压工作程序和基本操作步骤、纪律要求、注意事项、紧急情况应急处理等，按照方案要求进行实操演习及紧急情况演习不少于两次；
    ⑨ 填报“管网提压运行前工作完成检查表”及申请“管网提压运行工作许可证”。
3.4.2管网提压实施
    按照管网提压分区方案，本着“分区提压，分区测漏、及时抢修，逐步推进”的原则，按管道分布及供气路由，将提压区分片，制定相应实施方案，分区域提压。
   ① 提压流程
   a. 对中压B级提压区、中压B级未提压区的管道采用阀门实施有效分隔；
    b. 缓慢开启控制阀门控制提压速度和压力；
    c. 提压速度控制在1kPa/min，实施分级提压，即按0.15、0.20MPa等级逐步提高压力，在0.15MPa压力等级稳压1～2h。
    ② 提压泄漏检测技术要求[1]
    a. 按0.15、0.20MPa等级稳压阶段，对管道上所有凝水缸、阀门、调压设施等实施泄漏检测；
    b. 0.20MPa等级稳压阶段进行96h的监测，每隔8h由检测人员进行泄漏检测。
   ③ 提压工作程序
   a. 管网提压操作当日阀门操作小组、调压操作小组、提压抢修小组、管道测漏小组、图档资料小组按各自分工到达指定地点待命。
    b. 管网提压运行组各小组长电话检查人员就位情况，向现场指挥长汇报情况，并等待提压指令。
    c. 公司提压运行总指挥下达提压运行指令，阀门操作小组人员关闭提压区域分隔阀，有效分隔提压区域与非提压区域，开启阀门向提压区域输送压力为0.2MPa的天然气。
    d. 调压操作小组人员检查调压装置是否有紧急切断关闭的现象发生，如发生，根据情况采取适当措施恢复供气。
    e. 提压区域管网压力达到0.2MPa时，由现场指挥长下达管道巡检指令，管道测漏小组人员按照提压泄漏检测技术要求，对管道实施泄漏检测，重点放在运行时间超过5年的管道和所有阀门井及凝水缸上。
    f. 管道测漏小组人员巡检发现管道、阀门、凝水缸等漏气时要及时上报公司调度中心，由公司调度中心下达应急抢修指令，由提压抢修小组人员进行抢修。若出现突发事件影响到正常作业时，应及时上报总指挥或指挥部请求支援。
    g. 待最后一个区域提压时，由调度中心通知新吉美天然气有限公司门站，将门站出口压力提高至0.2MPa向管网输送天然气，实现市区管道的整体提压。
3.4.3应急处置
    应急处置程序是参与管网提压工作的部门或员工履行预案中规定职责和任务的行动指南[2]。对管网提压运行存在的潜在风险进行识别，制定相应的处置方案，并进行演练。一旦发生事故，能够临危不惧，正确指挥，按照处置方案有条不紊地展开抢险行动。
    ① 管网提压运行风险因素识别
    针对管网提压运行过程中可能出现或潜在的故障及其可能产生的后果，进行了定性的风险因素识别，见表2。
表2 管网提压运行风险因素识别
项目
可能的故障
可能的后果
地下管道
管道破裂、接口泄漏
引起火灾、爆炸
管道错误串通
管道破损、燃气泄漏、火灾、爆炸
阀门
关闭不严；
阀体泄漏；
阀门放散管和伸缩接头泄漏。
影响提压运行；
管道破损，燃气泄漏；
引起火灾、爆炸。
凝水缸
凝水缸缸体泄漏；
凝水缸抽水管泄漏。
燃气泄漏；
引起火灾、爆炸。
调压器
紧急切断阀关闭失灵；
皮膜破损，执行机构失灵；
调压柜(箱)法兰接口泄漏。
影响提压运行；
导致管道和燃气表损坏；
燃气泄漏、火灾或爆炸。
   ② 应急处置措施
   针对已确定的风险因素，按照其可能导致事故的途径和模拟事故状态，制定有针对性的预防措施，体现科学性和实用性相结合。根据工艺特点、操作规程等技术要求，制定了专项应急处置方案。
    a. 提压运行过程中监测发现凝水缸抽水管、阀门井放散管的阀门连接处微量或少量泄漏、调压装置的法兰接口微量或少量泄漏时，在保证机械通风驱散燃气的情况下，采用防爆工具紧固处理。
    b. 提压运行过程中监测发现调压装置的皮膜破损、执行机构失灵、紧急切断阀关闭失灵，造成调压装置出口压力升高时，关闭调压装置进出口阀门后检查处理。
    c. 提压运行过程中监测发现第a项中泄漏量大，管材破裂或焊缝开裂等原因导致大量泄漏，无法采取措施解决时，关闭0.2MPa中压气源控制阀及分段阀门，采用放散架点火放散。对人群安全构成威胁时，必须在指挥部统一指挥下，风险管理组在最短时间内划定警戒范围，并对与救援无关的人员进行紧急疏散。放散完成后，采用惰性气体置换，并开挖抢修。若涉及用户停气，则由客服部门告知用户，并按部门应急预案处理。
3.4.4注意事项
    ① 管网提压运行时各小组必须听从指挥，服从命令，做到统一指挥，协调配合；
    ② 管网提压运行前必须熟悉所辖范围内管网走向以及工作人员最佳行走路线；
    ③ 管网提压运行当日，遵照计划，准时到岗，做好一切准备工作；
    ④ 管网提压运行时所有人员必须遵守通信规定，不得随意占用通信设备；
    ⑤ 管网提压运行前后所有人员进驻现场、离开现场应通知现场指挥长；
    ⑥ 管网提压运行前应检查管道和阀门，发现漏气要及时处理；
    ⑦ 分段区域管网提压运行完成后，管道测漏小组应派人进行泄漏检测；
    ⑧ 管网提压运行时若出现突发事件影响到正常作业或超出自身控制能力，应及时上报管网提压运行总指挥或指挥部请求支援。
4 管网提压的运行优势
    此次提压工程历时90天，对吉林市城区101km的中压燃气管道实施提压，是一项探索性实践工作，检验了管网优化及铸铁管管网更新改造、水力计算校核等诸多工程技术问题。此次提压工程的成功实施，带来了管网运营的以下优势。
    ① 提高管网储气能力。提高中压管网压力，可直接增加约8000m3天然气的管容储气量，有效延长城区应急供应时间，可缓解城区居民用户及工商用户冬季和春节用气紧张局面。
    ② 上游同等供气条件下，门站向城区管网供气能力由原来的1.5×104m3/h，提高到3.5×104m3/h。
③ 赢得了用户市场。新发展工业用户用气量可达到2500×104m3/a，增加了企业经济效益。
    随着天然气市场的不断开拓，大工业用户的不断加入，用气量将会不断增长，本次提压中压B管网的压力必然还需要升高。将现有的按中压B设计、施工的管道进行全面评估，经专家评审，采用分段重新试压的方式逐步过渡到中压A，城区中压管网压力可提升到中压A级[3]。
5 结语
    起初使用人工煤气作为城市主气源的城市，接人天然气后都将面临着管网提压运行的问题。结合近远期城市燃气专项规划和用气负荷，确定燃气管网压力级制，对城镇燃气管网进行风险评价，确立风险级别[4]，合理改造老燃气管网设施[5]，编制可行的提压运行方案，通过精心组织、科学运作，管网提压运行是可以实现的。
参考文献：
[1] 朱琴君，李恒敬，王杏芳.城镇燃气中压管道提压运行的探讨[J].煤气与热力，2008，28(6)：B01-B04.
[2] 杨伟波.燃气企业事故应急预案编制的研究[J].煤气与热力，2007，27(1)：44-46.
[3] 杨永乐，康志刚，张亦军.天然气负荷的预测与输配系统的改造方案[J].煤气与热力，2002，22(8)：347-349.
[4] 席丹，万思春，王传惠.城镇燃气铸铁管网的简易风险评价及削减措施[J].城市燃气，2008(2)：18-20.
[5] 金昌浩，翟瑞隆.城镇燃气灰铸铁管网改造技术[J].煤气与热力，2009，29(11)：B01-B04.
 
(本文作者：金昌浩 关立峰 张大勇 曹威吉林港华燃气有限公司 吉林吉林 132011)