浅谈输气管道站场、阀室CDP文件的实施和应用

贯彻阀室CDP文件, 必须更新设计理念, 理解并遵循新的设计要求。新版CDP文件对简化放空系统做出了很大的改变, 根据管道规模、环境特点, 选择不同的设计方案, 做到经济实用。以下对基础参数选取、工艺方案比选、调峰分析、事故工况分析和放空系统来进行剖析。

一、基础参数选取:

1.粗糙度:管内壁粗糙度应按有内涂层为10, 无内涂层为30来考虑;

2.总传热系数常用K值:管径1219mm, K值为1.48;管径1016mm, K值为1.56;管径900~600mm, K值为1.6~1.7;

3.管道设计压力习惯取值:输气管线4 MPa, 6.3 MPa, 7.5 MPa, 8.4 MPa, 10 MPa, 12MPa;城镇燃气管线4 MPa, 2.5 MPa, 1.6 MPa, 0.8 MPa, 0.4 MPa。

二、工艺方案比选:

1.根据设计规模输气量、设计压力、管道长度等, 按经济流速 (5~10m/s) 初选至少3个管径方案进行比选;

2.通过工艺计算测算各管径的管道钢耗、站场布置、功率消耗、电耗或气耗、投资、运行费用、费用现值;

3.按费用现值优选推荐管径, 说明推荐理由;

4.大口径、长距离管道还应进行压比比选;

5.短距离、无中间压气站设置的, 只进行投资及技术条件比选论证。

三、调峰分析:

输气管线均应考虑季节调峰, 即管道均应满足季节调峰需求。一般应按任务输气量进行管径比选、按设计输气量进行复核;

支干线、支线管道或专供管道宜考虑日调峰的适应性, 可按高月均日进行管径比选, 按高月高日进行复核。与储气库联系的应联合进行系统调峰分析;

计算管道末端储气能力及对调峰适应性分析。

四、事故工况分析:

假设管道事故工况, 动态分析管道某处断裂后, 计算下游用户压力降到最低可用值的持续时间。并应分别画出计算结果图、计算结果列表, 并阐述其结论。具有压气站的管道, 应提供逐站失效工况分析。

五、放空系统

站场放空立管一般不设点火功能, 地方政府部门要求站场点火放空时, 应按手动外传火设计点火功能, 一般不设爆破片、阻火器和传火管。

1.有关标准规范未明确规定站场放空必须点火, 《输气管道工程设计规范》GB50251第3.4.6条, 放空气体应经放空立管排入大气, 并应符合环境保护和安全防火要求。《输气和配气管道系统》ASME31.8第A843.3条, 输气站内泄压放空气体一般不采取就地排放, 均引入同等压力的放空管线并送到输气站以外的放空立管放空。

2.国外一般均无点火系统, 采用冷放空。国内站场输气管道压气站放空一般点火, 分输站有设置点火和不点火的。据统计中国石油5个公司运营的158条管道, 管径范围φ108~1219mm, 管道总长度21499km, 共有站场553座, 总运营里程为11.3656×104k m/a, 共放空850次, 平均75次/104k m/a。使用了放空的站场共235座, 占站场总数的42%, 其中点火放空的有137座, 占总数的58%。

3.2012年10月26日西气东输郑庄阀室放空, 现场观测放空管20m, 放空天然气均在以上。约1000m以外向地面扩散, 20m以下无气流。现场检测放空管周围20m天然气浓度约50PPM。 (风速2m/s, 估计速率2.8×104m3/h) , 远低于爆炸极限, 因此是安全的。

4.利用模拟软件计算不同放空速率下, 放空火炬一定范围内的热辐射强度, 见下表:

(其中, 4k W/m2为20s后人体暴露的部位产生疼痛, 可能造成皮肤二度烧伤, 不会造成死亡的辐射强度)

模拟结果说明热辐射强度与放空速率有关。计算条件下, 放空速率200×104m3/h, 热辐射影响175m.放空速率20、25×104m3/h时, 热辐射均达到4k W/m2。站场冷放空和点火放空都能做到安全, 站场放空可不点火。站场放空立管和外部设施的间距应计算后确定。

5.北美输气管道大部分采用不点火直接放空, 部分地区的政府鼓励直接放空, 主要原因是对周边居民影响小。当周边有噪音要求时, 临时安装消音器进行放空;政府要求点火放空时, 租用移动式放空火炬或移动式焚烧炉点火放空。

阀室放空使用频率较低, 且为手动放空, 考虑吸纳国外标准规定及应用经验, 有措施保障在紧急情况下协防管道中天然气时, 可不设固定放空立管。结合国内管道运行管理现状, 如阀室设放空立管, 阀室放空立管与线路截断阀的距离仅需考虑安装和操作需求。阀室放空立管不点火, 不设独立放空区。

摘要：《输气管道工程线路阀室技术规定》总结了近期输气管线设计、建设的经验, 吸纳了近几年的科研和科技发展成果, 对于指导输气管线设计, 推动输气管道科技进步具有重要意义。

关键词：CDP文件,站场放空系统