天然气长输管道阀室冷放空风险分析与控制措施
2018-08-20陈伟
陈伟
摘 要：本文对天然气长输管道阀室放空的问题进行了研究，分析了管道阀室冷放空的危害，梳理了气体扩散的影响因素，提出了阀室冷放空风险控制措施，旨在不断提高天然气管道安全运营及管理水平。
关键词：天然气；长输管道；阀室冷放空
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.077
1 引言
天然氣长输管道阀室的放空系统是管道线路阀室的重要组成部分，主要有放空阀组、放空管路以及放空立管组成。在天然气长输管道系统中阀室有着十分重要的作用，不仅在事故发生时利用阀室截断来气，同时也保障管道改造及维护工作安全进行。在放空作业中，一旦放空方式不当很容易导致放空事故的发生。
2 阀室冷放空主要危害分析
阀室冷放空作业危险性很大，稍有疏忽即可引发重大事故，不仅影响到天然气的正常输配，同时也给民众造成重大的生命和财产损失。其危害性主要体现在以下几点：
首先，放空天然气本身具有高压和易燃易爆的特性。比如在区域内发生严重的爆炸事故，对周围民众及建筑设施造成无可挽回的损失。
其次，冷放空气体火焰燃烧产生的热辐射具有很大的危险性。比如天然气放空扩散后，在可燃区域内遇外部火源发生着火、放空过程中遇雷电而着火。
第三，冷放空气体对周围环境容易造成不利影响。比如，泄露天然气对土壤、水体及空气环境造成污染，不仅隐蔽而且不易控制和治理。
3 气体扩散主要影响因素
阀室冷放空气体扩散主要受到以下因素的影响：
（1）放空速率。放空速率的影响取决于放空初始压力以及阀门初始开度，通常随着放空作业的进行逐渐减小。放空时，天然气与周围大气发生对流扩散，随着放空速率的增大，对流扩散的距离和范围也将增大。
（2）风速风向。气体在空气中扩散路径的直接影响因素是风和湍流，对于气压、气温、湿度、云况等气相因素也是通过引发风和湍流来影响气体扩散的。当风速增大时，气体扩散剧烈，浓度下降速率加快，同时风速越大，大气湍流越强，对天然气的输送力度也越强。而天然气扩散的方向则主要受制于风向。
（3）立管出口压力。气体喷射速度随着立管出口压力的增大而增大。初期放空压力较高时，天然气流速较大，其与大气极易发生对流扩散，随着放空作业进行，立管出口压力不断降低，天然气与大气的对流扩散将逐渐减弱。
（4）大气因素。天然气在大气中的扩散还与大气的稳定情况有关。大气的稳定度越高，天然气的扩散越远，扩散面积越大。
（5）地理地形及建筑物。天然气长输管道途径众多区域，不同的地理地形及建筑设施等障碍物也会对天然气扩散造成影响。比如当放空立管的距离在一定范围内，障碍物越高，气体扩散受到的阻碍越大；比如在山谷中，放空气体的扩散会受到局部区域封闭环流的阻碍。另外障碍物表面情况的不同也会对气体扩散造成影响。
4 阀室冷放空风险控制措施
（1）降低放空压力。管道阀室冷放空作业前要采取措施进行管段降压，尽量在较低的放空初始压力和放空量基础上进行立管排放。对于多个阀室同时放空作业时，要综合考虑每个阀室的放空量，确定管存量在不同阀室放空作业过程中的分配。如果管段下游有压气站可利用压缩机进行抽吸降压。如果没有压气站，可利用管段下游低压用户来降低放空管段的压力或者采用移动式压缩机进行抽气降压。
（2）控制放空流量。放空时，操作人员要通过调节阀门来尽量维持恒定的放空流量。对Ф813/Ф914/Ф1016/Ф1219，32km的天然气管道进行放空，放空初始压力为6MPa，管道上下游同时进行放空，放空时间控制在12h之内。为了满足安全和环保的要求，放空气量必须通过调节节流截止放空阀的开度严格控制，DN800线路截断阀室的放空气量不得超过40000m?/h，DN350线路截断阀室的放空气量不得超过12000m?/h。放空流量计算结果如表1：
（3）选择合适的放空立管。对于同一放空流量，放空立管的口径不同将导致排放流速不同。放空立管口径越小，气体排放流速越高，立管近1米处噪音越大。放空立管尽可能布置在截断阀室最小频率风向的上风侧，同时充分考虑交通以及征地的方便。放空立管中心与阀室间净距不小于40m。对Ф1016/Ф1219，32km的天然气管道作为研究对象，进行阀室放空计算如表2：
5 结语
我国天然气管道阀室数量较多，所处地形多种多样，影响阀室放空作业的外部因素复杂多变，加上长输管道内的天然气本身具有高压、易燃易爆等特性，由立管直接排放天然气的过程具有一定风险。为避免放空事故的发生，减少经济损失及人员及环境的破坏，管道管理部门应充分考虑到各种危险因素，采取相应的措施，将各种危险源扼杀在摇篮里。
参考文献：
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