同煤集团天然气置换方案探究与实践

大同华润燃气有限公司 杨驭东

郑州市政设计研究院有限公司 王 旭

关键字：人工煤气 天然气 改造 置换

0 引言

大同煤矿集团有限责任公司煤气厂(简称同煤)于 1988年建成投产开始供气，管网覆盖矿区、平旺乡西，云冈沟延伸至忻州窑矿，口泉沟延伸到大斗沟矿。虽然焦炉煤气相对价格较低，但是其热值低、杂质多，已经不能满足居民高品质生活的需求，近几年为减轻燃煤带来的污染，采用更为清洁高效的天然气已经迫在眉睫。

大同华润燃气有限公司于2016年8月开始为期一年的天然气置换与改造工作，针对本项目施工期短、任务重、施工难度大的特点，对供气区域进行了详细的调查研究，结合煤气管网的现状制定了相应的技术改造和置换方案。

1 同煤供气区域输配现状及燃气气源

1.1 输配现状

截止2015年底，同煤发展居民用户约8.83万户、商业用户78户、工业用户1户。年销售煤气总量4 745万m3。

同煤煤气输配系统主要有储配站、调压站、中低压两级管网组成(管材为铸铁管和钢管)。同煤储配站设5万m3湿式气柜1座，10万m3干气柜1座，调压站37座；现有压缩机7台，调压器60台；阀门 300多个，凝水缸 600多个。中低压管线全长289km，其中市政中压管线42 km，低压及庭院管线247 km。煤气厂中压管线向北进入矿区、向西沿河沟进入口泉沟矿区。中压管线运行压力级制为中压B，实际运行压力0.1 MPa。该运行压力远远不适应用户的需求，高峰时，出厂压力即使提高到0.12MPa，最远端的调压器进口压力也只有0.01MPa，不能满足用户灶前最低使用压力。

1.2 天然气气源与供应现状

大同华润燃气有限公司在同煤集团东南部建有西韩岭和落里湾2座门站。西韩岭门站建于2004年，气源来自陕京一线应县至大同的输气管线，年输气量2.0亿m3；2013年又建成落里湾门站，年输气量达6.0亿m3，该气源来自陕京一线、二线、西气东输干线、保德煤层气。这两路气源，完全可确保对置换区域内的用户供气。公司在同煤北部后山、东部校南街、泉辉路、文化街一带敷设了近10 km中压管线，管线已覆盖了同煤主要生活区 80%的面积。该区域内所有中压管线的运行压力级制为中压A(实际运行压力≥0.3 MPa)，远远高于同煤煤气0.1 MPa的输气压力，输配能力大幅度提高。

这些门站和管网的建设为此次安全、快速实现置换任务打下了坚实的基础。不仅能完全满足同煤地区近期天然气需求，同时也确保了未来天然气用户的发展需要。

2 天然气需用工况分析

2.1 天然气供气规模

天然气供气规模按照人工煤气与天然气热值进行折算。同煤人工煤气年供气量为4 745万m3，人工煤气热值约为 12.18 MJ/m3，天然气热值为32.68 MJ/m3(陕京一线天然气热值)，则天然气年供应量为1 768万m3。

2.2 用气不均匀系数

本工程供气对象主要为居民和商业用户，工业用户较少。由于城市商业用户和居民用户用气规律基本相同，商业用户与居民不均匀系数的变化规律也比较接近，为此它们的不均匀性可以合在一起考虑。工业用户用气一般比较均匀，用气不均匀系数小于居民和商业用户，且本工程工业用气量较少，因此，本工程工业用户用气不均匀系数不再单独考虑。

根据城市历年管道燃气供气统计数据，确定本工程月、日、时不均匀系数如下：

月不均匀系数Km＝1.30；

日不均匀系数Kd＝1.10；

时不均匀系数Kh＝2.90。

2.3 燃气计算流量的确定

计算流量大小，直接关系到燃气输配系统的经济性和可靠性。计算流量偏大，输配系统的金属耗量和基建投资都会增加；计算流量偏小，又会影响用户的正常、可靠用气，因而应合理确定燃气的计算流量。燃气的流量应按燃气计算月的高峰日小时最大用气量确定。

涉农企业指为农业生产活动的产前、产中和产后过程提供一条龙服务的经济实体，一般指从事农业生产活动、农产品加工、农产品销售服务等活动，如农场、饲料生产厂、农业科技咨询与信息服务公司等，间接提供与农业相关中介、农业信贷和农业科技等服务的企业。涉农企业在一定程度上将农业生产资源进行整合再分配，有效将分布散乱、信息闭塞的农户与市场连接起来，避免农户与市场脱节，是我国农业实现现代化的重要动力。

式中：Qh——小时流量，m3/h；

Qy——年用气量，m3/h；

Km、Kd、Kh——月、日、时不均匀系数。

具体数值代入(1)得：本工程高峰小时流量为0.84万m3/h。

3 人工煤气管网的改造方案

3.1 中压燃气管网压力

新建中压管网设计压力均按中压A设计，设计压力0.4 MPa。采用中压输送至小区、楼群或楼栋，经箱式调压器或柜式调压器调至低压入户，此种供气方式既利于减小管径、节约投资，同时低压入户安全性较好。

3.2 中压燃气管道改造方案

考虑到原有煤气管道设计压力较低(煤气中压管网供气压力为0.1 MPa)，腐蚀较为严重，违法建筑物占压，存在很大安全隐患，同时也缺乏完善的基础数据，根据对原有煤气管网及设施的安全评估的结果，对大部分中压煤气管网进行报废并重新敷设；在确保安全的前提下，局部利用市政中压老管道进行置换。

管网在施工的过程中，既考虑道路现状又要减少对市民出行的影响，市政中压管道采用地下直埋敷设与定向钻穿越，小区内的中压管道采用地下直埋敷设。中压燃气管道管材采用有焊接钢管、PE管(PE80 SDR11聚乙烯塑料管)。

3.3 小区低压燃气管道改造方案

小区户外低压燃气管道的材质多为铸铁管，腐蚀较为严重，存在很大安全隐患，因此对小区低压煤气管网全部重新敷设，楼前的低压管道全部采用钢管架空，其余户外低压管道采用 PE管(PE80 SDR11)直埋敷设。

原小区户内立管材质多为镀锌管，时间久了，管壁腐蚀变薄、变脆，容易漏气引发事故。对使用期限在五年内的户内立管进行安全评估，根据评估结果，在满足安全使用的前提下，可利用原管道更换燃气表进行置换。对使用期限在五年以上的户内立管全部报废，多层用户采用户外挂表方式，从户外表后到户内的燃气管道采用铝塑复合管连接，所有的铝塑复合管集成一束，统一安装在 PVC套管内，延墙壁向上架设。高层用户与无法挂表箱的多层用户，则采用燃气户外立管与户内安装燃气远传表的方式。

3.4 商业用户改造方案

工商业用户的管道因其特殊的工作环境，特别是餐饮行业，管道长期处于潮湿或水浸的环境中，极易腐蚀造成安全隐患，甚至引发重大安全事故。根据置换用户实际情况，所有工商业用户内的燃气管网全部重新敷设。

4 置换方案

4.1 置换区域

置换的区域可根据自然分片的小区进行，对于具备置换条件的用户区域可先期置换，未置换区域继续供应煤气。

4.2 置换前的准备工作

检查待置换送气管线有无被开挖、占压，检查阀门运行情况，是否能够正常开启、关闭，并将该段管线中端的阀门开启。确认置换管段复压合格没有其它安全隐患，确定放散点。

4.3 原煤气管道停气封堵吹扫

报废的煤气管网全部要吹扫。关闭调压站内进、出口阀门，对所置换区实施停气。当低压管内压力降为零时，拆除调压器主机，两端用法兰盲板进行封堵。拆除置换楼内的户内引入管阀门，用管帽封堵，并作好相关记录，一一核实，防止遗漏。全部封堵完成后方可进行吹扫。

放散点的设置在各楼栋管道的最远引入管端，尽可能选择室外有保温垛的引入管为放散点。放散管必须接出室外，保证接口紧固不脱落。

吹扫时，从调压站低压出口(汇管)注入氮气，管内压力不超 5 kPa，同时打开放散进行排空，一般注入8～10瓶氮气后，再接入空压机进行吹扫。

4.4 置换步骤

置换方式采用直接置换。置换过程分三个步骤：中压置换接线点至各调压箱(户外)，放散点为各调压箱的进口中压过滤器或压力表处，由最远处向来气方向依次进行置换；低压置换调压箱至用户表箱(户外)，放散点为各煤气表箱进口阀门后；户内置换用户表箱至用户灶具。

5 结语

经过为期一年多的紧张施工，2017年12月，大同市同煤集团煤气厂供气区域天然气置换工程圆满完成，8.83万居民告别了人工煤气，用上了清洁、高效、环保的天然气。既解决了人工煤气危旧管网的安全隐患，又推动了大同市能源结构调整，进一步改善了城市空气质量。