CNG供氣站管道安全設計探究

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本文作者：邢月萍 單位：晉城市煤氣開發(fā)利用中心

根據GB50028-2006第7．3．11的要求，cng供氣站本站總平面應分區(qū)布置，本工程站區(qū)分為生產區(qū)和生產輔助區(qū)。生產區(qū)由工藝裝置區(qū)、卸氣柱、壓縮煤層氣撬車區(qū)組成，壓縮煤層氣撬車固定車位最大儲氣總容積為8000m3，撬車固定車位四周有足夠的回車場地，生產區(qū)布置在站區(qū)以北。生產輔助區(qū)主要出入口布置于場區(qū)西南側，并在場區(qū)形成環(huán)形消防通道，場區(qū)中間設置固定車位3個，設置3個卸氣柱，減壓裝置和調壓裝置位于場區(qū)北側。新建建筑物有:值班室、控制室、變配電室、增熱室、維修間、門衛(wèi)、衛(wèi)生間等，布置在場區(qū)南側。場區(qū)四周設置高度2m的圍墻及車輛出、入口。出、入口道路與站外規(guī)劃路銜接，滿足人流疏散及車輛安全行駛。平面布置如圖1所示。根據GB50028-2006和GB50016-2010的相關要求，供氣站生產性質為甲類，建構筑物與站外建筑物的防火間距:明火或散發(fā)火花的地點25m，民用建筑25m，重要的公共建筑50m，站外道路15m，架空高壓線及通信線不小于電桿(塔)高度的1．5倍。站內工藝裝置區(qū)、卸氣柱、壓縮煤層氣撬車固定車位之間的防火間距、甲類建筑物與站內相鄰建筑物之間的防火間距均滿足GB50028-2006和GB50016-2010的有關規(guī)定。

工藝設計

1工藝流程

1)車載壓縮煤層氣釋放系統(tǒng)。壓縮煤層氣由撬車運至站內，撬車內20MPa的壓縮煤層氣分三路經過高壓軟管、卸氣柱進入減壓撬，減壓撬內設三路減壓回路，每路經兩級換熱、兩級減壓后降至0．2MPa～0．4MPa，再通過調壓器降至0．08MPa～0．1MPa，計量加臭后由中壓管道引送至站墻外。2)熱水循環(huán)系統(tǒng)。熱水循環(huán)系統(tǒng)的主要設備是熱水鍋爐、熱水泵、電子水處理器、除污器等，負責向CNG減壓釋放裝置中的換熱設備提供循環(huán)熱水以保證系統(tǒng)的正常工作。調壓后的煤層氣作為熱水鍋爐的燃料。3)工藝流程圖如圖2所示。

2主要設備

壓縮煤層氣撬車:2輛(V=4000標立方米)。減壓釋放裝置:選用撬裝設備，進口壓力P1=20MPa，出口壓力P2=0．2MPa～0．4MPa，Q=5000標立方米/小時，一臺套。流量計:Q=5000m3/h(帶溫度壓力補償)，1臺。調壓器:Q=5000標立方米/小時，進口壓力P1=0．2MPa～0．4MPa，出口壓力P2=0．08MPa～0．1MPa。調壓器:Q=100標立方米/小時，進口壓力P1=0．02MPa～0．2MPa，出口壓力P2=5000Pa～8000Pa，1臺。加臭裝置:1套。

中壓管道

1壓力級制

城鎮(zhèn)燃氣管道壓力分級及地下燃氣管道與建筑物、構筑物或相鄰管道之間水平凈距分別見表1，表2。根據大學和黨校提供的用戶的用氣壓力(0．01MPa)和將來使用管輸煤層氣的壓力(0．1MPa)均較低的情況，故公建用戶采用中壓一級調壓柜供氣方式，空調及鍋爐用戶采用專用調壓柜。中壓一級系統(tǒng)包括中壓干管、中壓支管、箱式或柜式調壓器、低壓管、戶內管等。中壓一級系統(tǒng)壓力級制如下(均為表壓):中壓管道起點壓力:0．08MPa～0．1MPa。中壓管道末點壓力:0．04MPa。調壓箱或調壓柜起點壓力:3150Pa。公建用戶灶具額定壓力:2000Pa。

2管材

根據晉城市的地質情況，新建1．8km中壓干管采用鋼管，管材選用Q235B焊接鋼管，應符合國標GB/T3091-2008要求。鋼管的優(yōu)點是強度、韌性和抗沖擊性都比較高，可承受較高的內壓力和外壓力，接口方便，內表面光滑，水力條件好。

4管道防腐

為延長管道使用壽命，強化管道防腐效果，埋地鋼管采用三層PE防腐，鋼管防腐等級為加強級。

4管道敷設

管道采用直埋，應埋設在土壤冰凍線以下，且車行道埋深不小于0．9m，非車行道埋深不小于0．6m，確定管道最小覆土厚度不小于0．9m。管道坡度不小于0．003，坡向凝水缸。

5管道附件設置

1)閥門及附件。為了便于維護管理和后續(xù)工程的進行，以及事故時減小停氣范圍，在下列地點設置閥門和附件:a．出站管道上設置閥門和絕緣接頭。b．至用戶支管起點設置閥門。2)凝水缸。為排除管道冷凝水及雜質，保證管道系統(tǒng)通暢，于管道改變坡向的轉折最低點每300m～500m設置一個凝水缸。

報警系統(tǒng)

減壓裝置在運行時由自帶控制系統(tǒng)的PLC自動控制。系統(tǒng)中所有自控閥門都由氣動執(zhí)行器負責打開和關閉，而氣動執(zhí)行器的動作則由PLC控制，并裝有手動緊急情況停止按鈕，觸發(fā)這些按鈕中的任何一個都會中止整個系統(tǒng)。一旦出現事故，自動控制系統(tǒng)將連鎖關閉整個系統(tǒng)使其停在安全位置上。站內設置可燃氣體檢測及泄漏報警裝置，報警濃度為可燃氣體爆炸下限的20%。

消防

根據GB50028-2006及GB50140-2005的相關規(guī)定，在站內每個壓縮煤層氣撬車處設置2個MFZ8手提式干粉滅火器;在每個卸氣柱處設置2個MFZ8手提式干粉滅火器;在減壓混氣裝置處設置2個MFZ8手提式干粉滅火器和2個MFT35推車式干粉滅火器;在輔助用房內設置2個MFZ8手提式干粉滅火器。1)由于煤層氣的易燃、易爆特性，且大量輸送煤層氣的設備、管道產生靜電火花等原因即可能導致燃燒和爆炸事故;如果管道、設備長期腐蝕，造成燃氣泄漏，在空氣中達到一定的濃度，遇火源也會發(fā)生爆炸事故。2)熱水鍋爐爆炸主要有超壓爆炸、熱水爐缺陷導致的爆炸以及嚴重缺水導致的爆炸三種形式。3)其他形式危險性分析。生產過程中由于有帶電設備及低壓電氣設備，生產操作過程中發(fā)生誤操作或漏電，就會引發(fā)觸電事故。建筑物所設避雷針及接地網如果發(fā)生故障，過電將會危及人身安全。

結語

從當地能源條件出發(fā)，合理利用、優(yōu)化能源結構，保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)能降耗，力求取得較好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益，促進城市燃氣事業(yè)的發(fā)展。車載壓縮煤層氣供氣站可以作為臨時供氣氣源，以解決一些急用氣用戶。本文以金村供氣站為例，通過對其燃氣工程設計方面應考慮的一些問題與大家共同探討。