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门站后超高压燃气管道设计
来源:煤气与热力杂志 | 作者:青海中油燃气工程有限公司 | 发布时间: 2023-11-08 | 141 次浏览 | 分享到:

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气管道

1   概述

根据《城镇燃气管理条例》,门站之后的燃气管道属于城镇燃气管理范畴,执行GB 500282006《城镇燃气设计规范》(2020年版)(简称GB 50028)等相关规范,而GB 500286.1.1条明确规定其适用于压力不大于4.0 MPa的城镇燃气室外输配工程设计,即不适用于超高压燃气管道设计。为促进城乡燃气高质量发展,预防和减少燃气安全事故,保证供气连续稳定,住房和城乡建设部和国家市场监督管理总局联合发布了GB 550092021《燃气工程项目规范》(简称GB 55009),其第5.1.1条将输配管道压力分级的依据由设计压力调整为国际通用的最高工作压力,分级也从7级增加到8级,即增加了超高压燃气管道,自此,门站之后建设超高压燃气管道便有了唯一的国家规范依据。但GB 55009属于强制性工程建设规范,与其相配套的通用技术类规范并未及时修订,给现阶段超高压燃气管道设计带来一定的困扰。

2   压力分级

GB 500286.1.6条按照设计压力将城镇燃气管道分为7级,把门站后燃气管道压力适用范围定为不大于4.0 MPa,未对超高压燃气管道的压力分级进行规定。

GB 550095.1.1条按照最高工作压力将燃气输配管道分为8级,其中,把最高工作压力大于4.0 MPa的输配管道定义为超高压管道,上限压力未做规定。

住房和城乡建设部组织编制的《城镇燃气输配工程设计规范》(征求意见稿)(简称《输配规范》)第3.0.8条按照设计压力将城镇燃气管道分为8级,其中,超高压燃气管道的设计压力(记为p)范围为4.0 MPap6.3 MPa,即上限压力为6.3 MPa

上海市工程建设规范DGJ 08-102-2003《城镇高压、超高压天然气管道工程技术规程》(简称DGJ 08-102)第3.1.1条规定城镇超高压燃气管道的设计压力范围为4.0 MPap6.4 MPa,即上限压力为6.4 MPa

由上可知,各标准规范对城镇燃气管道分级的方法、分级数量、超高压燃气管道压力范围并不统一。因此,从规范效力和今后的发展趋势来看,笔者认为,在编制或修订与GB 55009相配套的通用技术类规范时,可将超高压燃气管道分为4.0 MPap6.3 MPap>6.3 MPa两档,分别称为超高压A管道、超高压B管道,提高可操作性,以便更好地指导设计。

3   管道间距

3.1  保护范围和控制范围

《城镇燃气管理条例》第三十三条规定:县级以上地方人民政府燃气管理部门应当会同城乡规划等有关部门按照国家有关标准和规定划定燃气设施保护范围。在GB 55009实施之前,部分城市划定了燃气管道的保护范围和控制范围,但不同城市划定的范围各不相同。GB 55009对输配管道及附属设施的保护范围和控制范围进行了统一规定,其第5.1.6条规定高压及高压以上输配管道及附属设施的最小保护范围应为外缘周边5.0 m范围内的区域;第5.1.7条规定高压及高压以上输配管道及附属设施的最小控制范围应为外缘周边5.0~50.0 m范围内的区域;第5.1.8条明确在保护范围内不得:建设建筑物、构筑物或其他设施;进行爆破、 取土等作业;倾倒、排放腐蚀性物质;放置易燃易爆危险物品;种植根系深达管道埋设部位可能损坏管道本体及防腐层的植物;其他危及燃气设施安全的活动。除保护范围和控制范围之外有关间距的问题,GB 55009未做详细规定,笔者理解为由与其相配套的通用技术类规范具体明确。

3.2  GB 50028间距要求

GB 500286.1.1条条文说明阐述,对于大城市如经论证在工艺上确实需要且在技术、设备和管理上有保证,在门站后也可敷设压力大于4.0 MPa的管道。城镇压力大于4.0 MPa的管道设计宜按GB 502512015《输气管道工程设计规范》(简称GB 50251)并参照本规范高压A4.0 MPa)管道的有关规定执行。根据2020年《城镇燃气设计规范》国标管理组给某设计单位“关于设计压力5.0 MPa高压燃气管道适用于《城镇燃气设计规范》的咨询函”的回复,也明确了门站后设计压力为5.0 MPa的高压燃气管道属于城镇燃气工程,其设计应符合GB 50028的有关规定。

GB 500286.4.11条、第6.4.12条、第6.4.13条规定了地下燃气管道与建构筑物之间的水平净距要求,注明了当燃气管道压力与表6.4.116.4.12中值不相同时,可采用直线方程内插法确定水平净距,但没有说明是否可以采用直线方程内插法确定超高压输配管道的水平净距。因此,笔者认为在新的替代标准发布之前,超高压输配管道与建构筑物之间的水平净距符合GB 500284.0 MPa管道与建构筑物之间水平净距的有关规定即可。

3.3  《输配规范》间距要求

《输配规范》第5.3.3条、第5.3.4条、第5.3.7条规定了超高压地下燃气管道与建构筑物之间的水平净距要求,笔者通过验算发现,该水平净距实际上就是GB 500286.4.116.4.124.0 MPa管道与建筑物之间的水平净距乘以超高压管道的设计压力与4.0 MPa之比,并圆整得出。

3.4  DGJ 08-102间距要求

DGJ 08-1025.5.1条、第5.5.3条规定了超高压地下燃气管道与建构筑物之间的水平净距要求,属于早期的地方标准,对规范编制和在门站后建设超高压燃气管道有一定的参考和推动作用。

通过对比《输配规范》、GB 50028DGJ 08-102对门站后超高压地下燃气管道与建构筑物之间的水平净距要求,得出各规范对超高压燃气管道间距的规定差别较大。根据GB 50028和《输配规范》的编制理念,超高压燃气管道间距控制有两种指导思想:一是提高管道的自身安全,二是控制管道与其他建构筑物的水平净距。提高管道自身安全是从积极的方面预防事故发生,在设计、施工等各个环节都按要求做到的条件下可以保障管道的安全,但实际上管道难以做到绝对不出现事故,从国内外的实践看也是如此。造成燃气管道事故的主要原因有:外力作用下的损坏,设备、管材及焊接缺陷,操作失误,管道腐蚀及其他原因。外力作用下的损坏常常和法制不健全、管理不严有关,很难彻底解决;设备、管材和焊接缺陷以及操作失误应该避免,但很难杜绝;管道长期敷设在地下,内、外腐蚀情况缺乏有效的检测,使用后的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。城市是人群集聚之地,地下设施复杂,交通频繁,燃气管道压力越来越高,管径越大,遭到破坏后的影响也就更大1

因此,适当控制超高压燃气管道与建筑物的距离,是当发生事故时将损失控制在较小范围、减少人员伤亡的一种有效手段。但从实际情况来看,城镇燃气管道敷设区域各类管线错综复杂、管位日渐紧张,一味地扩大建构筑物和管道之间的距离不仅不能防止事故发生,而且会使管位选择难度加大并影响城镇空间充分利用,因而采取措施提高管道自身安全性来预防事故发生并适当缩小水平间距的理念更符合现阶段的发展需求2

参照GB 321672015《油气输送管道完整性管理规范》第6.1.3.2款式(1),天然气管道事故的潜在影响半径与管道外直径成正比、与最大允许操作压力的2次方根成正比,即管道的外直径越大、压力越高,潜在影响半径就越大。因此,结合以上分析,笔者认为超高压地下燃气管道与建构筑物之间的水平净距应根据管径、压力和自身安全性等综合确定更为科学。在条件允许时控制水平净距,在条件不允许时采取安全措施提高管道自身安全性以适当减小水平净距。

4   工程案例

2014年,长三角地区某县级市城燃企业为了满足城市各类用气并供应大型工业企业和燃气电厂,在门站后投资建设了6.3 MPa超高压燃气管道,其中DN 400 mm管道5.8 kmDN 300 mm管道22 km。该管道在门站之后,理应属于城镇燃气公用管道,但超过了GB 50028的适用范围,对于该执行什么规范困扰了设计团队很久。最后采用征求规范管理组、政府主管部门的意见以及多次组织召开专家论证会的方式,确定了采用GB 50028GB 50251相结合的形式,并按照其中要求更为严格的条款执行。管道与建筑物的水平净距按照GB 500286.4.124.0 MPa管道与建筑物之间的水平净距乘以6.3 MPa4.0 MPa之比,并圆整确定,获得了政府主管部门和专家的认可,顺利取得了省发改革委立项核准批复、省住建厅初步设计批复,并取得了规划、国土、安监、环保等部门的批复备案文件,使该项目的审批程序合理合法。

该项目在当时没有明确设计依据的特殊情况下,突破了传统设计理念的限制,能够成功建设投产,为类似项目的设计、审批、验收等提供了借鉴经验,也对标准规范制定过程中在城镇燃气管道设计压力分级中增加超高压燃气管道有一定的借鉴和推动作用。

5   建议

①在修编与GB 55009相配套的通用技术类规范时,建议将超高压燃气管道分为4.0 MPap6.3 MPap>6.3 MPa两档,即超高压A管道、超高压B管道。

②按档细化门站后超高压燃气管道间距控制要求,建议根据管径、压力和管道自身安全性等综合确定水平净距,在条件允许时控制水平净距,在条件不允许时采取安全措施增强管道自身安全性以适当减小水平净距。

③在与GB 55009相配套的通用技术类规范修订发布之前,建议门站后超高压燃气管道按照GB 50028并参照《输配规范》控制管道间距,并采取一定的安全措施增强管道自身安全性。