城镇超高压天然气管道的选线.pdf

第 2 5卷第 9期 2 0 0 5年 9月 煤 气 与 热 力 GAS ＆ HEAT Vo1 ． 2 5 NO ． 9 Se p． 20 0 5 劫 爨 设 计 与 计 算 甏 ％ 乏 城镇超高压天然气管道的选线 王 蓉 泉 州市城 乡规 划局 总工程师 办公 室 ，福 建 泉州 3 6 2 0 0 0 摘要 分析 了天然气管道的危险性 ， 讨论 了超高压天然气管道的安全设计原则以及超 高压 天然气管道从城镇穿过时对城 市规划和建设的影 响， 提 出了城镇超高压 天然 气管道 选线的建议及 安 全技 术措 施 。 关键词 城镇天然气管道 ； 超高压管道； 选线 中图分类号 T U 9 9 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 4 1 6 2 0 0 5 0 9 0 0 3 0 0 4 Ro ut e Cho o s i n g o f Ci t y Ul t r a- h i g h Pr e s s u r e Na t u r a l Ga s Pi pe l i ne W ANG Ro n g G e n e r a l E n g i n e e r O ffic e o fU r b a n a n d R u r a l P l a n n i n g B u r e a u o fQ u a n z h o u C i t y ， Q u a n z h o u 3 6 2 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c t Th e da n g e r o f n a t u r a l g a s p i p e l i n e i s a n a l y z e d．Th e s a f e t y d e s i g n p rin c i p l e o f u l t r a h i g h p r e s s u r e n a t u r a l g a s p i p e l i n e a n d i t s i n flu e n c e o n t he u r b a n p l a n n i n g a n d c o n s t r u c t i o n wh e n p a s s i n g t h r o u g h t o wn s a r e d i s c u s s e d． S o me s u g g e s t i o n s o n r o u t e c h o o s i n g o f u l t r a h i g h p r e s s u r e n a t ur a l g a s p i p e l i n e i n t o wn a n d t h e s afe t y t e c h n i c a l me a s ur e s a r e p u t f o r wa r d． Ke y wor d s c i t y na t u r a l g a s pi p e l i n e； u l t r a h i g h p r e s s u r e p i p e l i n e； r o u t e c h o o s i n g 西气东输、 近海 天然气 的利 用、 俄气南 输和广 东 、 福建等地进 口液化天然气等项 目， 将根本改变我 国城市燃气发展的面貌 ， 标志着我 国城市燃气的天 然气时代 已经来临。随着新材料 、 新设备、 新工艺 、 电子计算机技术以及通信技术的发展， 采用大口径、 高钢级钢管高压长距离输送天然气已呈现强劲的发 展趋势 j 。一般情况 下， 管道 输气压力越 高， 越 能 充分利用管道储气能力和高压 能量 ， 减小管径以及 减少城市储 气调峰设施 ， 从而 大大节省工程造 价。 但随之而来 ， 会引起燃 气管道 的安全 问题。天然气 是易燃 、 易爆物质 ， 在 高度压缩状态下 ， 管道一旦发 生破裂或断裂 ， 天然气将 在短 时间内快速大量泄漏 扩散 ， 容易造成爆炸和大范围的火 灾。特别是在人 口密度较高地区， 这类破坏事故极易造成严重 的灾 害性后果。因此 ， 在高压燃气管道选线 中， 应综合考 虑技术 、 经济 、 安全等因素 ， 作 出合理的规划。 由于我国人 口众多 、 地面建筑物较密集 ， 尤其是 在经济较发达的城乡一体化发展迅 速的地 区， 在进 行超高压 压力大于 4 ． 0 MP a 天然气管道选线时， 很有可能面临穿越城镇 、 村庄等问题。 目前 ， 泉州地 区天然气利用工程中就存在着这样的 困扰 ， 直径为 8 1 3 I n to、 输气压力为 7 ． 3 MP a的超高压天然气管道 初步预选择穿过泉州中心城 区约 3 0 k m长的线路方 案 。这种线路方案将对城市的安全 、 管理以及城市 规划 、 建设与发展产生较大影响。本文对超高压天 然气管道选线进行讨论。 1 天然气管道危险性分析 燃气管道及其 附属设施是一个 十分 复杂的系 统 ， 包含了复杂的管道 自身结构和地面环境 ， 在输送 燃气出现事故时存在着爆炸 、 火灾等危 险性。高压 3 0 维普资讯 第 9期 王蓉 城镇超 高压天然 气管道 的选线 第 2 5卷 天然气管道对周围的破坏形式为 管道破裂或断裂 造成天然气泄漏 ， 在一定环境或外界条件下泄漏气 体被引燃甚至造成剧烈爆炸和大面积燃烧 ， 对距现 场一定范围 内的人员和建 构 筑物造成伤害 和破 坏。 国内外近 5 0 a 输气管道建设和使用经验证明 ， 在实际中并不存在绝对安全的管道， 不论设计 时多 么谨慎 ， 维护多么仔细， 总有在偶然情况下管道破坏 的事件发生_ 2 J 。造成管道破坏的主要原因是 外 力作用下的损坏 ， 管材 、 设备及施工缺陷， 管道腐蚀 ， 操作失误 ， 地质灾 害及其他原 因。外力作用下的损 坏常常和法制不健全 、 管理不严等有关 ， 解决方法尚 难到位 ； 管材 、 设备和施工中的缺陷以及操作失误应 该避免 ， 但也很难杜绝 ； 管道长期埋 于地下 ， 目前城 镇燃气行业对管内、 外腐蚀情况缺乏有效的检测手 段和先进设备 ， 使管道在使用后质量得不到有效及 时的监控 ， 时间一长就会给安全带来 隐患。 1 9 7 1年 5月， 四川威 远 一成 都 天然 气管 道 由于腐蚀破裂 而导致爆炸燃烧 ， 造成 2 4人伤亡 ， 直接经济损失高达 7 0 0 01 0 元 。据统计 ， 1 9 7 1年 5月至 1 9 8 6年 2月间 ， 四川天然气管网因腐蚀导致 爆炸燃烧事故 8 3起 。输气 管道失效往往会导致更 严重的灾难性 的后果 ， 裂纹扩 展越长 ， 后果就越严 重。1 9 8 9年前苏联乌拉尔 山发生 的一次输气管 道 爆裂事故 ， 形成迄今 为止全世界最长的输气管道裂 纹 长度约 1 3 k m ， 损失非常惨重 ， 造成 了 1 0 2 4人 伤亡。 地质灾 害也是输气管 道的重要 隐患。四川 自 贡 一成 都 输气 干线建成后 ， 1 9 8 1年夏 天就遇 到了一场大暴雨 ， 黄石板地段发生滑坡 ， 危及到当地 管道安全 ， 滑坡地段难于修复， 为 了安全起见 ， 管道 被迫改线 。 地震诱发 的次生灾害所 造成的损失也是 巨大 的。1 9 2 3年 日本关东地区发生 8 ． 2级大地震 ， 燃气 管道断裂造成的火灾延续 3天 2夜 ， 整个横滨市被 付之一炬 ， 东京市也被毁掉 2 ／ 3 ， 损失极其惨重 。 过去的实例与经验表 明， 燃气管道的安全 问题 应引起足够重视 ， 尤其是城镇 的超高压天然气管道 更要慎重， 否则引起 的严重后果将难以预料。 2 城镇超高压管道安全设计原则 在输气管道建设 中管道安全保证有两种指导思 想 ①控制管道 自身的安全性。如美国联邦法规 4 9 号 1 9 2 部分 气体管输最低安全标准 ， 它的原则是 严格控制管道及其构件的强度 和严密性 ， 并贯穿从 管道设计 、 设备材料选用 、 施工 、 生产 、 维护到更新改 造的全过程。用控制管道强度来确保管道 系统 的安 全， 从而对周围建 构 筑物提供安全保证。②控制 安全距离 ， 如前苏联大型管线设计标准 。它除对管 道系统强度 有一定 要求 外 ， 还控 制管 道与周 围建 构 筑物的距离， 以此对周围建 构 筑物提供安全 保证 。 控制管道 自身安全是从积极的方面预防事故发 生 ， 只要在系统各个环节都按要求做 到的条件下就 可以保障管道安全。实际上管道难 以做到绝对不会 出现事故， 而城市又是人群集聚之地， 交通频 繁、 地 下设施复杂 ， 燃气管道压力越高 ， 一旦破坏 ， 危害越 大。因此 ， 适当控制高压燃气管道与建 构 筑物的 距离 ， 是当发生事故时将损失控制在较小范围内， 保 护人身安全的一种有效手段 。 我国现行的 输气管道工程设计规范 以下 简称 输规 采用的是前一种指导思想 ， 即控制管 道 自身 的安全性 ， 采用强度安全法， 根据管道所经过 地 区人类的活动使管道本身应力水平降低的状况来 增加管道 的壁厚 ， 以强度 保证 管道 和管道 周 围建 构 筑物的安全。此外 ， 还规定 了长输管道不得穿 越城镇 ， 但 管道 与建 构 筑物 之问 的安全距 离在 输规 中没有具体规定 。 现行 城镇 燃气 设计 规范 以下 简称 燃 规 是综合了管道安全保证的这两种指导思想 ， 在 吸收和引用了国外发达国家的有关规范和我 国 输 规 成果后 ， 以控制管道 自身的安全性 、 主动预防事 故发生为主， 且考虑 到城市人员密集等特殊情况 以 及我国实际情况 ， 规定 了应适当控制管道与周 围建 构 筑物的距离 ， 一旦发生事故 时使恶性事故尽量 减少或将损失尽量控制在较小范围内。 燃规 对高压燃气管道进入城镇四级地区 我 国城镇供气区一般为 四级地 区 未 硬性 限制 ， 只 是规定不宜进入城市 四级地 区， 不宜从县 城 、 卫 星 城 、 镇或居民居住区 中问通 过。如此规定是 因为规 范还考虑到了一些特殊情况 ， 如 有的要求燃气压力 为高压 A的用户 例如燃气电厂 就在 四级地 区内， 高压燃气管道不得不从此通过 ， 否则就不能供气或 非常不合理。 以上两部设计规范均不提倡高压及超高压燃气 31 维普资讯 第9 期 煤 气 与 热 力 第2 5 卷 管道穿过城镇 ， 在有条件的情况下 ， 均应在城镇外围 越野敷设 ， 即使是 在特殊 情况下 ， 不 得不 穿过 时， 燃规 规定管道 自身 的安全性和安全距离必须严 格控制 。 3 超高压管道对城市规划建设的影响 为确保城镇超高压天然气管道 的安全性 ， 根据 燃规 中有关规定 ， 高压 A地下燃气管道当受条件 限制需要进入或通过城 区时 ， 与建筑物外 墙面之 间 的水平净距不应 小于 3 0 m。 燃规 中虽然没有规 定超高压燃气管道与建 构 筑物之间的水平净距 ， 但更高压力的管道不应比压力相对较低管道距离建 构 筑物更近 ， 因此超高压燃气管道与建 构 筑物 之间的安全间距不应小于这个数值。又根据中华人 民共和国国务院第 3 1 3号令 石油天然气管道保 护 条例 2 0 0 1年 8月 2日颁布 中的有关规定 ， 在天 然气管道中心线两侧各 5 0 m范围内， 禁止任何单位 和个人修筑大型建 构 筑物工程 ， 以免危及天然气 管道及其附属设施 的安全。另外 ， 对超高压天然气 集输管道与建 构 筑物的防火间距 ， 原油和天然 气工程设计防火规范 G B 5 0 1 8 3 - - - 9 3 也作 了相应 规定 超高压天然气管道与 1 0 0人 以上的居 民区、 村 镇、 工矿企业 、 仓库 、 变电站所 的间距为 7 5 m。在城 市 中要满足 以上要求的安全间距 ， 则 势必会对城市 合理规划 、 建设造成较大影响。 ①对城市规划的影响 由于城市天然气事业近几年才得到迅猛发展 ， 在编制燃气规划过程 中， 在保证燃气工程经济性 和 安全 眭的同时， 应结合城市 总体规划和有关专业规 划 ， 从城市总体布局的高度研究天然气管道线路走 向， 以最大 限度地减 少对城市 规划实施 的干扰 。 一 般情况下 ， 超高压天然气管道应避开城市 中心区 ， 尤其不要穿过城市人 口密集且 已具有一定开发规模 的地区以及城市重点 发展地 区， 以免造成这部分 区 域城市建设无法按规划实施 。另外 ， 如果穿过城镇 的超高压天然气管道过长 ， 还会严重影响城 市的用 地布局 ， 例如 管道穿过总体规划原定位为豪华居住 区的区域 、 管道沿线控制带 内规划有人 流较集 中的 大型服务设施等。 ②对城市建设的影响 首先 ， 安全间距大 ， 则拆迁工程量大， 建设造价 会大幅度增加 ； 同时随着土地征用难度加大 ， 项 目前 期的建设速度也会 受到影响。其次 ， 对地块 周边地 3 2 区将来的开发建设限制性会增强 ， 土地产 出率会大 大降低 ， 不利于城市土地 的集约化使用。超高压天 然气管道在城镇的敷设要求又较高 ， 则近期实施可 操作性较差， 远期也不利于城市建设的发展 。 ③对道路及其他管线的影响 燃气管 网是城市市政基础设施 的重 要组成部 分 ， 一般沿规划道路敷设 ， 以便 于使用 、 维护管理及 事故抢修 。另外 ， 城市道路下市政管线多 ， 各类管线 又有 自己的使用及安全要求 。鉴于城镇超高压天然 气管道在安全方 面的特殊要求 ， 因此它与沿线道路 以及其他管线之间的综合协调就显得格外重要。超 高压天然气 管道在与其他管线进 行管线综 合布置 时 ， 应充分保证各 自的安全性 ， 且应保证不是 同电位 保护的两根管道之 间有足够间距 。这样， 既要满足 它们的使用 、 安全要求 ， 又不影响城市地下管线的建 设发展， 无疑又增添了复杂性和危险度。 4 建议 合理地确定超高压天然气管道走向及路线 ， 是 系统运行可靠性、 安全性 和经济性 的重要保证。通 过以上的分析及根据有关规范规定 ， 对超高压天然 气管道线路选择提出如下建议 ①根据管道所经过地 区地理与地质情况 、 技 术标准， 考虑地形地貌 、 施工难度 、 地区等级等因素 ， 可进行多种线路方案 的研究与 比选 ， 对各种方案做 出正确分析和评价后 ， 从 中选 出一个较优方案。这 样可以提高方案决策的严谨性和科学性 。 ②对穿过城镇的超高压天然气管道线路方案 要慎重对待 ， 一般应尽量避绕。当受条件限制管 道 必须通过时 ， 应结合采取 的工 程措施 ， 选择合理 位 置， 尽量缩短通过城 区的长度 ， 以保证施工 的可行性 及使用的安全性。 ③为了保证管道从建设到将来整个运行期 间 的安全 ， 在常规设计基础上 ， 应对管道所经过的重点 地区作灾害风险评估 ， 在评估基 础上再对管道设计 进行改进 。这项工作会有助于通过考虑管道风险来 优化设计 ， 从而在不降低管道安全性 的条件下制定 较经济的方案 。 ④选线是一项政策性和技术性很强的工作 ， 要正确处理与地方各方面的关系。当线路通过城镇 规划区时 ， 必须征得当地主管部门同意 ， 并应采取切 实有效的防范和保护措施。这些措施包括 a ． 采用优质钢管， 提高防腐等级。 维普资讯 第 9期 王 蓉 城镇超 高压天然 气管道的选线 第 2 5卷 b ． 增加管道壁厚。 c ． 增加覆盖层厚度。 d ． 特殊管段采用套管。 e ． 关键设 备 如 阀门等 严把 质量关 ， 严 格筛 选 。 f ． 采用先进 的 自控系统 如 S C A D A系统 。 。 g ． 增加管道检测的密度和频率 。 5结语 天然气项 目的实施对我 国能源结构调整 、 环境 保护 、 基础设施 的改善 等带来 了 良好 的发展机遇 。 由于城镇超高压天然气管道工程 的设计工作起步不 久 ， 在法规和技术规范 、 管道选线与安全 、 管 材和设 备选用 、 运行维护管理 以及政府 的监管等方 面提 出 了一系列新 的课题 ， 这些还需要不断深入地研究和 探索。 参 考文 献 [1 ] 蒋浩， 李昌兵， 卢成刚， 等．城镇高压燃气焊接钢管的 选用[ J ] ．煤气与热力， 2 0 0 4， 2 4 5 2 6 7 2 6 8 ． [ 2] 郑茂盛 ， 周根树， 赵新伟， 等．现役油气管道安全性评 价研究现状[ J ] ．石油工程建设 ， 2 0 0 4， 3 0 1 1 6 ． [ 3] 杨秀丽， 钱文斌 ， 朴贞花．高中压煤气管网事故分析 [ J ] ．煤气与热力， 1 9 9 7 ， 1 7 5 2 22 3 ． [ 4] 彭荣华， 杨明平， 李国斌 ， 等．大 口径高压燃气管道断 裂因素分析及防止措施 [ J ] ．煤气与热力 ， 2 0 0 3 ， 2 3 9 5 3 6 5 3 9 ． [ 5] G B 5 0 2 5 1 2 0 0 3 ， 输气管道工程设计规范[ S ] ． [ 6] G B 5 0 0 2 8 - -- - 9 3 ， 城镇燃气设计规范 2 0 0 2年版 [ S ] ． [ 7] 李永威， 戚大明， 李华琴， 等．城镇超高压天然气管线 设计中有关问题的探讨 [ J ] ．煤气与热力， 2 0 0 2 ， 2 2 2 1 6 41 6 7 、 1 7 1 ． [ 8] 蒋浩 ， 卢成刚．高压管道储气在燃气输配系统的使用 条件[ J ] ．煤气与热力， 2 0 0 3 ， 2 3 1 1 6 6 3 6 6 5 ． [ 9] 曾力， 张广煜．天然气长输管线 S C A D A系统[ J ] ．煤 气与热力 ， 2 0 0 2 ， 2 2 2 1 6 01 6 3 ． [ 1 O ] 曾力， 张广煜， 应佐萍．S C A D A系统在城市燃气供应 中的应用[ J ] ．煤气与热力 ， 2 0 0 2， 2 2 3 2 64 2 6 5 ． 作者简 介 王蓉 1 9 7 6一 ， 理工程师 ， 硕 士 ， 管理与研究工作。 电话 0 5 9 5 2 2 1 7 7 5 7 8 E m a i l h u ma o 4 1 6 3． n e t 收稿 日期 2 0 0 5 0 2 0 2 女， 湖北汉川人， 助 从事城市燃气工程技 术 工程 信息 新余钢铁公 司4 01 0 4 t ／ a活性石灰回转窑工程简介 新余钢铁有限公司规划新建一条年产 4 01 0 t ／ a 活性石灰回转窑生产线。工程拟分二期 实施 ， 一期建 设 2 01 0 t ／ a规模， 公共辅助设施在一期工程 中全部 完成。公共辅助设施有 供配电设施、 给排水设施 、 燃 气管 网、 通 风 除 尘设 施 、 热 力设施 。 原料 条件 石灰 石 为二 级 品 以上 ， 各 组 分 的质 量 分数 为 W C a O 5 2 ％ ， W S i O ， 1 ． 5 ％ ， W H， O 3 ％ 。粒度 为 1 5～ 4 0 m m。 燃料条件 转炉煤 气， 低热值约7 1 0 0 k J ／ m 。 工艺流程与设备 原料场面积约 5 0 0 m ， 采用行车上料， 配备 5 t 行车 2台； 石灰石入炉前进行清洗和 筛 分， 设备能力为 5 0 t ／ h ； 采用斜桥小车上料 ， 配备 2台小车； 采用竖式预热器， 液压推杆进料 ； 回转 窑采用双支 撑传动， 回转窑外壳采用 3 O～3 5 m m厚优质钢板制造 ； 成品仓共 2个 5 0 0 t 石灰仓 1 个 ， 2 0 0 t 粒度 8 mm 粉灰仓 1 个 ； 成品提 升小车 2台。烟 气采用布袋除尘， 上料 区和成品区等扬尘点采用布 袋除尘。 主要技术经济指标 回转窑活性石灰 日产量大于6 0 0 t ／ d ， 石灰活性度大于 3 6 0 m l ， 窑体大修周期大于5 a ， 回转窑单位质量石灰热耗指标小于4 ． 8 G J ／ t ， 电耗指标 小于4 0 k W h ／ t ， 环保指标达到 国际水平。 该工程于2 0 0 5年 7月开工， 预计 2 0 0 6年 1月建成投产。 工程总承 包单位 邯郸新兴重型机械有限公 司。 江西新余钢铁公司设计院曹武供稿 33 维普资讯