天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)高效的清潔能源和化工原料，具有巨大的資源潛力，目前已進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，也對(duì)城市燃?xì)廨斉涮岢龈叩募夹g(shù)要求，包括可靠的接收來(lái)氣、有效的計(jì)量、輸配管材的選定及監(jiān)控切斷、燃?xì)馊霊簟?/div>
2 燃?xì)廨斉涔庵黧w
城市燃?xì)夤庵黧w主要包括：城市居民生活用氣、商業(yè)用氣(含賓館、餐飲、娛樂、醫(yī)療、教育、福利等)、工業(yè)用氣、燃?xì)饪照{(diào)及能源用氣、燃?xì)馄囉脷?、中小?ldquo;油改氣”電廠用氣等。城市燃?xì)庖话阃ㄟ^中壓輸配系統(tǒng)供氣，設(shè)計(jì)壓力0.15—0.3兆帕；燃?xì)馄?、大中型工業(yè)用氣、分布式能源系統(tǒng)用氣一般通過次高壓輸配系統(tǒng)供氣，設(shè)計(jì)壓力l.6兆帕；中小型“油改氣”電廠用氣一般通過高壓及以上壓力級(jí)別輸氣系統(tǒng)供氣，設(shè)計(jì)壓力5.0兆帕。
天然氣的應(yīng)用技術(shù)相對(duì)成熟，但目前各主要城市燃?xì)夤こ讨校加龅搅巳細(xì)廨斔碗S樓層增高，附加壓力減小，達(dá)到一定高度時(shí)，會(huì)使室內(nèi)低壓燃?xì)夤艿雷枇p失超過允許值，這種供氣方式建筑物層高一般不應(yīng)超過6～8層。如果采用樓棟調(diào)壓能使可供氣能力有所增強(qiáng)，但對(duì)于城市中20～30層的高層建筑，顯然是不適合。與此同時(shí)，也需考慮遠(yuǎn)期使用天然氣，附加壓力會(huì)使高層燃具灶前壓力增高，不穩(wěn)定，達(dá)到一定高度必然使灶前壓力超過允許值。因此，以研究城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)較為成熟的深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)，結(jié)合深圳市高層建筑管道的特點(diǎn)，采用儲(chǔ)氣調(diào)峰以利用次高壓管網(wǎng)為主，中壓(B)輸送，中壓(B)進(jìn)戶，戶內(nèi)調(diào)壓的思路，很好地實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定供氣目標(biāo)。
3 城市然氣輸配系統(tǒng)
3．1 門站
天然氣門站是城市天然氣輸配系統(tǒng)的門戶。負(fù)責(zé)接收來(lái)自長(zhǎng)輸管線分輸站的天然氣，經(jīng)過濾、計(jì)量、調(diào)壓、加臭后輸送至城市高壓管網(wǎng)或城市中壓輸配管網(wǎng)。門站安全、可靠地接收來(lái)氣，連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行和準(zhǔn)確的計(jì)量，對(duì)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的保證安全供氣有著關(guān)鍵性的作用。
3．2 計(jì)量與分析
傳統(tǒng)的計(jì)量方法包括：孔板節(jié)流、渦輪、旋進(jìn)旋渦、羅茨等?？装骞?jié)流計(jì)量精度高，但流量比較小(僅1：4)，安裝要求高(前20倍管徑、后10倍管徑)，目前已很少采用。而渦輪及旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是近幾年來(lái)普遍采用的計(jì)量裝置，計(jì)量精度高，安裝容易(前5倍管徑、后3倍管徑)，但流量比不大(為1：20)。
目前大多數(shù)城市門站采用了國(guó)際上最先進(jìn)的四通道超聲波流量裝置，計(jì)量精度高，流量比可達(dá)l：60以上。安裝容易(前10倍管徑、后5倍管徑)。且在門站首次配備了分析小屋。所謂“分析小屋”就是在現(xiàn)場(chǎng)配備了天然氣氣質(zhì)分析裝置，并同時(shí)將進(jìn)站天然氣的壓力、溫度、流量及成分、熱值等參數(shù)匯總傳至中心控制室。以達(dá)到“熱量計(jì)價(jià)”的目標(biāo)。
3．3 監(jiān)控式調(diào)壓切斷技術(shù)
城市然氣工程門站的調(diào)壓器、監(jiān)控器、超壓切斷閥以及放散閥等設(shè)備是工藝流程中最主要的設(shè)備。其選型及參數(shù)控制的設(shè)定對(duì)保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、下游設(shè)備和管網(wǎng)的安全保護(hù)非常重要。根據(jù)“連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠、分期實(shí)施、便于操作”的原則，城市然氣工程門站工藝采用了目前燃?xì)鈭?chǎng)站工藝設(shè)計(jì)中最安全可靠的“串并聯(lián)監(jiān)控、前置獨(dú)立超壓切斷，微量放散加全流量先導(dǎo)放散”的技術(shù)路線，全部設(shè)備均采用意大利進(jìn)口飛奧原裝設(shè)備。
根據(jù)工藝流程及配置，在串并聯(lián)監(jiān)控、前置獨(dú)立超壓切斷的前提條件下，調(diào)壓器出口壓力與切斷壓力設(shè)定值是不同的。
3．3．1串聯(lián)監(jiān)控監(jiān)控調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值高于該路工作調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值。在正常情況下，工作調(diào)壓器向下游管路供氣，監(jiān)控調(diào)壓器處于熱備份狀態(tài)，一旦工作調(diào)壓器發(fā)生故障，整站的出口壓力升高，當(dāng)升高值達(dá)到監(jiān)控調(diào)壓器設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控調(diào)壓器開始工作并穩(wěn)定地向下游管路供氣；當(dāng)工作調(diào)壓器修復(fù)并投運(yùn)，出口壓力恢復(fù)原狀，監(jiān)控調(diào)壓器重新關(guān)閉并繼續(xù)處于熱備份狀態(tài)。若升高過快或監(jiān)控調(diào)壓器同時(shí)發(fā)生故障，出口壓力繼續(xù)升高值達(dá)到超壓切斷閥的設(shè)定值時(shí)，切斷閥關(guān)閉切斷該路，從而起到安全保護(hù)作用。切斷閥關(guān)閉后需人工復(fù)位打開。
3．3．2并聯(lián)監(jiān)控除滿足串聯(lián)監(jiān)控要求外，每路的工作調(diào)壓器設(shè)定值依次下降。有兩種工況控制模式：
3．3．2．1正常運(yùn)行工況調(diào)節(jié)：當(dāng)下游用氣低峰時(shí)，用氣量較小，門站出口壓力較高，第一路單路工作即可滿足供氣需要，其他各路處于熱備份狀態(tài)。當(dāng)下游用氣量逐步增加，門站出口壓力逐漸降低，當(dāng)降至第二路工作調(diào)壓器的設(shè)定壓力時(shí)，第二路工作調(diào)壓器開啟向下游管路供氣，當(dāng)下游用氣量進(jìn)一步增加，門站出口壓力也進(jìn)一步降低，當(dāng)降至第三路工作調(diào)壓器的設(shè)定壓力時(shí)，第三路工作調(diào)壓器開啟向下游管路供氣。依次類推。相反，當(dāng)下游用氣量逐步減少，門站出口壓力逐漸回升，各路依次關(guān)閉，最后第一路單路工作即可滿足供氣需要，其他各路又處于熱備份狀態(tài)。
3．3．2．2事故工況調(diào)節(jié)：一旦第一路的工作調(diào)壓器及監(jiān)控調(diào)壓器發(fā)生了故障，整站的出口壓力升高，一直升高至第一路超壓切斷閥的壓力設(shè)定值時(shí)，該路切斷閥切斷；隨后出口壓力降低，當(dāng)降低至第二路工作調(diào)壓器設(shè)定壓力值時(shí)，第二路工作調(diào)壓器開始正常工作向下游管路供氣。此時(shí)，可關(guān)閉第一路調(diào)壓器前、后球閥，將該管路內(nèi)氣體排空，對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行維修。
為保證由于工作調(diào)壓路的調(diào)壓器故障而引起的出口壓力升高，不會(huì)導(dǎo)致備用調(diào)壓路緊急切斷閥切斷，每路的切斷閥設(shè)定值依次增加。當(dāng)運(yùn)行路發(fā)生事故，導(dǎo)致出口壓力過高(出口壓力達(dá)到運(yùn)行路的切斷壓力)，由于切斷閥的反應(yīng)速度<0.3秒，高速截?cái)噙\(yùn)行路，而備用路的切斷閥設(shè)定壓力要高于運(yùn)行路切斷閥的設(shè)定值，因此，當(dāng)運(yùn)行路切斷時(shí)，運(yùn)行路的出口壓力沒有達(dá)到備用路的切斷閥的設(shè)定壓力，備用路的切斷閥不發(fā)生作用，繼續(xù)供氣。
門站調(diào)壓前放散是預(yù)防上游場(chǎng)站輸入壓力超標(biāo)的安全保護(hù)裝置。由于上述工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓后超壓切斷的安全要求，因此各路出口匯管上設(shè)置的安全放散閥，只是一種安全雙保險(xiǎn)措施。而各路的微量放散僅僅是對(duì)調(diào)壓設(shè)備的投運(yùn)調(diào)試、精度穩(wěn)定發(fā)揮作用，不承擔(dān)系統(tǒng)的安全保護(hù)工作。
上述運(yùn)行工況狀態(tài)均有信號(hào)傳送到站控及中控系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可及時(shí)了解出口壓力變化、各路的啟閉狀態(tài)、故障設(shè)備及切斷狀態(tài)等，協(xié)調(diào)各門站及調(diào)壓站的流量分配并及時(shí)指揮工作人員修復(fù)故障設(shè)備、開啟切斷閥等。與傳統(tǒng)的調(diào)壓工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備配置相比有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
a、全部實(shí)現(xiàn)了“運(yùn)行穩(wěn)定、控制安全、調(diào)度自動(dòng)，確保供氣”的要求，同時(shí)減少人工操作工作量。避免誤操作的發(fā)生。
b、由于逐級(jí)降壓，盡管對(duì)調(diào)壓裝置的通過能力沒有影響，但管線起點(diǎn)壓力的降低，對(duì)管線通過能力將有所削弱。因此，并聯(lián)監(jiān)控的回路不宜過多，原則上不應(yīng)超過3路。
c、各級(jí)壓力設(shè)定級(jí)差視調(diào)壓器和切斷閥的穩(wěn)定精度而定，級(jí)差越大，最后一路的調(diào)壓出口壓力越低，對(duì)管道的通過能力影響越大。反之，級(jí)差越小，各路的調(diào)壓設(shè)備啟閉越頻繁，系統(tǒng)穩(wěn)定性越差。根據(jù)意大利飛奧設(shè)備穩(wěn)定精度，上海飛奧推薦的設(shè)定級(jí)差為5％。
特別值得注意的是工作調(diào)壓器與監(jiān)控調(diào)壓器有本質(zhì)區(qū)別，工作調(diào)壓器是升壓關(guān)閉，降壓開啟工作；而監(jiān)控調(diào)壓器是升壓開啟工作，降壓全通熱備。
3．4 城市然氣輸送管線
3．4．1管道材質(zhì)及成型技術(shù)
天然氣次高壓管網(wǎng)是深圳市天然氣輸配系統(tǒng)的主動(dòng)脈。根據(jù)我國(guó)的具體情況及管道建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合國(guó)內(nèi)鋼管的供貨能力及價(jià)格，按照安全、經(jīng)濟(jì)、方便的原則，次高壓管道宜采用L360材質(zhì)，且：
3．4．1．1DN500鋼管：宜采用直縫雙面埋弧焊鋼管，UOE成型工藝技術(shù)。
3．4．1．2 DN400鋼管：宜采用直縫雙面埋弧焊鋼管，JCOE成型工藝技術(shù)。
3．4．1．3 DN300鋼管：宜采用直縫高頻電阻焊鋼管(ERW)。
3．4．1．4無(wú)論選用何種成型工藝技術(shù)，建議在管材選用采購(gòu)時(shí)，必須滿足以下技術(shù)要求：
a板材宜采用寶鋼、鞍鋼等國(guó)內(nèi)骨干鋼廠的優(yōu)質(zhì)板材；
b成型前，所有板材需l00％超聲波檢驗(yàn)；
c水壓前，成型管焊縫100％超聲波檢驗(yàn)；
d成型管100％水壓擴(kuò)徑及強(qiáng)度試驗(yàn)；
e水壓后，成型管焊縫100％超聲波檢驗(yàn)、100％X射線檢驗(yàn)；管端焊縫100％磁粉檢驗(yàn)；
f管道成型廠家最好應(yīng)具備配套管件(彎頭、三通、異徑管等)的制作能力，以便于結(jié)合工程實(shí)際情況，控制產(chǎn)品采購(gòu)質(zhì)量、保證工程進(jìn)度、協(xié)調(diào)售后服務(wù)。
g管道成型廠家最好應(yīng)具備三層PE防腐層的制作能力，以減少運(yùn)輸成本、防止管道及防腐層在運(yùn)輸、裝卸過程的損傷。
3．4．2電液聯(lián)動(dòng)閥室
3．4．2．1天然氣線路閥門的設(shè)置原則：截?cái)嚅y之間最大間距不大于5公里；截?cái)嚅y的位置盡量選擇在交通方便、地形開闊、地形較高的地方，以方便生產(chǎn)管理和防止水浸；長(zhǎng)度超過l 00米的支線均應(yīng)在起點(diǎn)處設(shè)置閥門；穿越大型河流、鐵路以及定向鉆等特殊地段應(yīng)增設(shè)閥門；兩個(gè)相鄰閥門關(guān)閉后，受其影響的次高壓支線數(shù)不大于2條，受影響的一個(gè)調(diào)壓站的用戶由相鄰調(diào)壓站通過中壓管道系統(tǒng)供氣，可確保供氣的安全穩(wěn)定；兩個(gè)相鄰閥門關(guān)閉后，中間管段的放空時(shí)間小于30分鐘。
3．4．2．2天然氣線路上常用的切斷閥為球閥和閘閥兩種類型。相比而言，球閥具有承壓較高，密封可靠，通過能力大，阻力小，啟閉控制靈活，體積適當(dāng)，開關(guān)速度快，安裝高度低，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)外天然氣管線上被普遍采用。
4 結(jié)論
城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)重要的、復(fù)雜的工程。無(wú)論是舊有管網(wǎng)改造還是新建管線，在進(jìn)行城市燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需全面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，達(dá)到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)布局合理、規(guī)范、安全、維護(hù)方便的目的，也可大大減少投資費(fèi)用。
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