天然气调压与安全的探讨

天然气调压与安全的探讨有些中小城镇的天然气工程由于缺少技术支持和管理经验，资金短缺，不能像大型城镇的天然气工程那样，进行充分论证和精心设计，而往往是在没有合理统筹规划和工程设计的情况下匆匆上马，工艺过程不理想，设备配置比较简化，更没有能力步建设耗资巨大的用于专门储气调峰的设施，以至于不可避免地在运行*作和设备安全等方成存在这样或那样的弊端和隐患。本文对有关问题进行探讨。1分输站、门站的布局和工艺设计1.1方案确定天然气分输站和门站功能的确定、设备配置以及分输管道的设计压力等技术方案，一定要结合门站选址以及两站间的地理环境和距离等实际情况进行。中小城镇天然气工程分输站和门站的布局和工艺设计，基本上有以下两种方案。（1）门站*近分输站，相对远离市区，基本上没有分输管道，但门站到城镇管网的输气干管较长。这种情况下，通常采用的方案为：分输站不需要压力控制，仅设关断和管道超压保护。分输管道可按输气管道的要求设计，多采用与长输管道相同的压力等级。在城镇门站中，要求具备压力调节、安全切断和安全放散等功能，门站中调压设备承压能力必须与长输管道选取相同的压力等级，调压器的工作能力要保证在长输管道的最低运行压力下，能够满足城镇高峰用气的需求，储气调峰可以完全由上游承担。（2）门站远离分输站，尽量*近市区，分输管道较长，但门站到城镇管网的输气干管较短。这种情况下多采用以下方案：分输站设压力控制，并配备相应的安全切断和安全放散等装置。分输管道按城市燃气管道的要求进行设计，其设计压力采用城市燃气管道允许的等级（尽可能高一些为好）.但是，城镇燃气部门上出于安全考虑，在门站同样也要配备压力调节及相应的安全切断和安全放散等装置。这种情况下，确定调压器工作能力的进口压力尽力尽可能低一些，这样，可利用的分输管道和上游长输管道的储气调峰能力就越大。1.2方案比较与第二种方案相比，第一种方案工程的总投资少，并且可以充分地利用长输管道的储气功能，城市管网设计压力等级可选范围也更大些，这对下游城市管网工程的实施更为有利，因此尽可能优先选用。但是，有的中小城镇天然气工程不是按以上的方案进行实施，常常出现以下几种不合理的状况：①分输站和门站虽然相邻，但各自都配置了调压设备，形成二级调压系统；②分输站没有调压功能，门站调压系统的前端（进气端）压力等级却低于长输管道压力等级，门站调压进口有可能出现超压的危险，形成了事故隐患；③两站调压设备选型时，用于调压能力计算的进口压力取值不合理，有的为了减小调压器和配套设备的规格，取值过高，造成调压器配置过小。2调压系统安全装置2.1调压系统安全装置的要求由于安全装置的合理配置对城镇燃气输配系统的安全稳定运行具有至关重要的意义，不仅选用的安全装置本身必须性能可*，而且配置方案也要功能齐全，只有如此，才能确保系统的运行安全和事故的零概率。由于我国现行的《城镇燃气设计规范》（以下《规范》）对调压站安全装置的配置只作了一些原则性的要求，对安全装置的配置数量、性能和关闭泄漏量没有明确的规定，我们建议在《规范》没有做出明确具体规定的情况下，安全装置的选型和配置可以参照国外标准，并结合实际情况，适当地提高档次，并在工程的验收中严格把关。2.2德国调压系统安全装置配置的有关规定2.2.1调压器进口压力P1为0.01~0.4MPA时（1）主安全装置配备同时具有在规定的超压P0和欠压PU值下动作的安全切断阀，或者配备具有在最大进口压力p1下放散量达到调压系统能通过的最大流量QMAX的安全放散阀。（2）辅助安全装置配备满足调压器系统本身可能的泄漏流量的放散量的安全放散阀，或者配备满足调压设备因温度变化，造成系统气体膨胀时需求进行泄压的放散量的安全放散阀。2.2.2调压器进口压力P1为0.4~10MPA时（1）主安全装置包括绝对必要的和必要的主安全装置①绝对必要的主安全装置：配备在规定的超压PO和欠压PU下都能动作的安全切断阀；②必备、要的主安全装置（视进出口压差而异）。配备只在规定的超压PO下动作的安全切断阀（见图1A）。或者，配备调压器（见图1B）。或者，配备满足调压器在最大时口压力P1下放散量通过能力QMAX的的安全放散阀（见图1C）。（2）辅助安全装置配备满足保证调压站加热系统安全要求的安全切断阀，或者配备满足调压产系统因温度变化导致介质膨胀时进行泄压需求的放散量的安全放散阀，或者配备满足调压器关闭过程中出现超压现象时进行放散要求的安全放散阀。3调压器对管道储气调峰的影响按照《城镇燃气设计规范》要求，对来气压力较高的天然气系统宜采用管道储气方式，这对用管道储气调峰能力有很大关系，因此，管道储气调峰不是单纯加大输气管道管径就能解决问题。管道储气是压气储气的一种，调用管道储气的过程是使上游管道降压过程，允许的压力降越大，可用的调峰气量就越多；另一方面，随着上游管道压力的下降，调压器的通过能力能否满足调峰时的用气负荷。这就在调压站设计中，进行调压器选型时提出了一个重要的课题—调压器进出口的设计压力和调压站的最大工作能力如何确定。如果简单地按上游工艺提供压力参数、下游的高峰用气负荷以及下游管网的允许运行压力进行调压器选型，忽略了用气高峰对管道调峰的需求以及管网工况可能的变化，就不能充分发挥管道调峰的功能。因此，我们提出一个有利于管道调峰能力的设计思路，（1）调压站的设计流通能力不低于下游用气高峰负荷。（2）调压站的上下游和设计压差取上下游的最小差压，即：①调压站的下游压力=下游管网的设计压力；②调压站的上游压力=下游管网的设计压力+调压器的最小启动压差+调压器工作压差的裕度。多数调压器的最小启动压差为0.05MPA（视调压器的类型而不同），调压器工作差压的裕度要尽量小一些，根椐实际情况可以取0.05~0.10MPA。应该指出，这样做，调压器的规模必须加大或对调压站通过能力留有发展余地。有时为了避免在高进口压力和用气低谷时调压器出现不稳定现象，需要减小调压器规格和尺寸，采用增加调压器数量的方法来达到增加调压站通过能力的目的，因此导致调压站的占地和投资相应增加，但是，由此可以取得充分利用管道储气调峰能力的效果。