淺議城市燃氣系統(tǒng)改造

文/高乃玲

淺議城市燃氣系統(tǒng)改造

文/高乃玲

高乃玲，唐山市燃氣集團有限公司

天然氣作為優(yōu)質燃料已被世界各國廣泛采用，特別是天然氣對環(huán)境保護所起的作用越來越被重視。隨著天然氣開發(fā)與輸送規(guī)模的不斷擴大，原人工燃氣逐漸被天然氣取代，而城市燃氣輸配系統(tǒng)的建造、擴建和改建過程要經(jīng)過很長一段時間，受城市規(guī)劃和建筑格局的限制，不可能進行大規(guī)模的市政改造工程，因此需要把原有的燃氣輸配系統(tǒng)進行改造改輸天然氣。

一、系統(tǒng)改造的必要性

原有輸配管網(wǎng)系統(tǒng)以及用戶表具、燃具等設施必須經(jīng)過必要的更新改造后方可利用。因為我國原有城市燃氣的氣源以人工燃氣為主，特別是煤制氣，在諸多性質上與天然氣存在較大區(qū)別。品質不同：人工煤氣含有焦油、塵粒、硫化氫、氨與奈等雜質，易沉積在管道與設備中，影響運行造成隱患，而天然氣是干氣，僅含少量硫與硫與硫化氫雜質，可認為是清潔燃料。壓力不同：人工燃氣氣源的供氣壓力一般為中壓B級，而天然氣供氣壓力可達4.0mpa甚至更高。熱值不同：人工燃氣的熱值低于天然氣，焦爐煤氣的熱值僅為天然氣的1/2左右。燃燒性質、參數(shù)不同：焦爐其與天然氣的密度、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、導熱系?shù)以及華白數(shù)、燃燒勢等均存在較大差異。

二、原有燃氣輸配系統(tǒng)改造與利用的原則

原有燃氣輸配系統(tǒng)改造要在技術可靠、經(jīng)濟合理的基礎上充分利用原有系統(tǒng)，包括各種設施，根據(jù)原系統(tǒng)質量、規(guī)模以及用氣的發(fā)展規(guī)劃，因地制宜分期分批淘汰原有系統(tǒng)。

（一）在城市老區(qū)以前設計的燃氣管道的壓力大都低于近期建造的管道的壓力，所以原有燃氣輸配系統(tǒng)引入天然氣后的運行壓力不能高于原管道的設計壓力。由于天然氣主要依靠高壓來實現(xiàn)長距離輸送，燃氣用戶的用氣性質和用氣量不同。為了充分利用天然氣壓能，降低管網(wǎng)的投資，提高輸配水平，針對不同情況進行不同處理，采用不同壓力級制的管網(wǎng)，新建天然氣中壓管網(wǎng)采用A級，有人工燃氣的中壓管網(wǎng)一般為B級，它們之間可由中—中壓調壓站連接。

（二）原有燃氣輸配系統(tǒng)改輸天然氣必須完成三項工作：①必須對全線輸配系統(tǒng)進行吹掃，然后進行燃氣泄漏與管道缺陷的安全性檢查。②根據(jù)檢查結果對原有管道與設備進行必要的修復、改造或更新，并按規(guī)范對原有管道進行壓力試驗，壓力合格后才能置換。③管網(wǎng)與用戶設施的天然氣轉換，應采用非開挖的檢查與施工方法，以減少對交通與環(huán)境的影響。當原有管道需要更換時，宜采用PE管內插，以減少開挖且不另占用管位。

（三）當原有燃氣輸配系統(tǒng)為設有區(qū)域調壓室的中低壓兩級系統(tǒng)時，應先改造再利用，增加過濾器。由于天然氣熱值高于人工燃氣，使低壓管網(wǎng)流量減少而壓降降低，因此可維持較低的調壓站出口壓力。但由于天然氣燃氣具額定壓力高于人工燃氣具的額定壓力，因此室外與室內低壓管道的運行壓力必然高于原管道的運行壓力，必須對管道、表具加強安全性檢測，選擇合理的調壓范圍。

（四）當轉輸干天然氣時，原有人工燃氣輸配管網(wǎng)設有的凝水缸由于其結構、形狀特殊，焊接質量很難保證，防腐也很難合格，是管道運行漏氣的主要部位，必須換掉?？刹糠直Ａ粲米龃祾叻派⒑吞烊粴廪D換作業(yè)時的排氣口。

（五）原有低壓儲氣罐，可用作負荷調峰的過渡性裝置，在達到使用年限前予與利用。

（六）人工燃氣含有水蒸氣和芳香烴等雜質成分，曾經(jīng)長期輸送人工燃氣的管道存有積水，腐蝕嚴重，當轉輸干天然氣時將導致原有管道和設備的各種形式的接口干縮而漏氣，可采用天然氣加濕的方法，或采取各種不影響供氣的有效方法進行修復。

（七）當原有人工燃氣輸配系統(tǒng)改造量大，又需盡快利用天然氣，還具有經(jīng)改造后適用于天然氣改制設備，可以考慮采用天然氣改制的方法生產(chǎn)人工煤氣，從而避免輸配系統(tǒng)和用戶用具的改造與轉換。

三、管道及設施的改造

由于人工燃氣含有水蒸氣和芳香烴，麻絲等等密封材料接觸水蒸氣膨脹而起到密封作用，橡膠圈也因吸附芳香烴而膨脹。因此人工煤氣以自身成分對密封件進行加濕。當改輸干天然氣時，將使各種密封材料干縮而造成漏氣。由于天然氣燃氣具額定壓力高于人工燃氣具的額定壓力，因此室外與室內低壓管道的運行壓力必然高于原管道的運行壓力。曾經(jīng)長期輸送人工燃氣的管道由于腐蝕或外力等因素造成管道壁厚變薄、變形、裂縫等缺陷，以及管道內積水、內壁雜質粘積，接口缺損等現(xiàn)象，當轉輸天然氣時，由于天然氣是干氣，壓力高于原人工燃氣，將導致原有管道收縮而引發(fā)的管道內應力加大，管道漏氣幾率加大。因此在改輸天然氣前，必須沿管線地帶、設備場所以及用戶處進行系統(tǒng)燃氣泄露檢測，對原管道系統(tǒng)進行缺陷檢查。根據(jù)檢測結果，本著技術經(jīng)濟合理的原則對原有管道系統(tǒng)進行必要的修復或更新。

（一）室內鍍鋅鋼管螺紋接口需更換為聚四氟乙烯帶或其他適用于天然氣的密封處理。在不停供氣狀況下可采用壓固帶進行擠壓密封，采用壓氣性密封劑使其滲入螺牙接口，粘合固化而起到密封作用，然后在其外部采用環(huán)氧樹脂封堵。

（二）鋼管法蘭接口：中低壓管道法蘭接口在天然氣運行過程中漏氣，一般是密封襯墊老化破損，墊片材質選用不適合天然氣，必須進行更換或修復。不停氣修復的方法是剪去襯墊的外周部分，用兩種粗細不同的金屬絲混雜包覆襯墊的外周，用樹脂填充金屬絲間隙，樹脂固化后形成密封層。

（三）管道的修復與更新：對于腐蝕或損傷嚴重的管道以及運行中需提高輸氣壓力的管道，必須加以修復或更新。為降低費用、減少噪聲和對交通的妨礙其發(fā)展方向是實現(xiàn)不開挖施工并使用新材料與新管材：

1、內層噴涂樹脂：對于低壓小口徑鋼管由壓縮空氣向管內吹噴環(huán)氧樹脂或抽吸管內空氣吸入環(huán)氧樹脂，使其涂敷在管道內壁，對于管徑大于100mm的管道，采用壓縮空氣壓入涂敷滑塊，滑塊移動使涂層均勻。

2、止漏套法：止漏套由兩層構成，外層為聚乙烯套，內層為丁基橡膠，其耐寒耐熱耐化學腐蝕，在重載荷反復作用下仍保持良好的密封性，特別適于庭院管和戶內管應急止漏處理。

3、翻轉內襯法：襯管由聚酯纖維織物上滾壓聚氨酯制成，內壁涂有熱固化環(huán)氧樹脂膠黏劑，放入管道后由空氣或水的壓力完成襯管翻轉粘貼。固化方式為加熱或加壓，一次施工長度可達150m，運行壓力可達0.4mPa。

4、內插PE管：直接內插法是選用外徑比需要更新管道內徑小的PE管對接成較長管段，由專用機械牽引插入需要更新的管內。加熱內插法是為使插入的PE管可通過彎管，在制管廠把PE管壓成扁平狀，纏繞在滾筒上，在施工現(xiàn)場由加熱器把PE管加熱，使其軟化并用壓型機壓成U形，由傳送機與牽引機在需要更新的管段兩端同時開動，把PE管插入管內，加熱加壓使PE管形狀復原并通過空氣與水冷卻，最后進行清管作業(yè)，插入的PE管外徑幾乎等同需要更新管內徑，一次插入可通過6個45°彎頭和一個90°彎頭，施工長度可達60m，插入速度為15m/min，與開挖換管相比費用減少50%。擠壓內插法：有擠壓機將PE管壓縮到原管徑的75%～85%后進行插管，內插后的PE管將在2～7內逐漸恢復到原管徑，也可采用2.5 mPa的水擴徑。

（四）調壓室的改造：原有人工燃氣多采用中低壓輸配系統(tǒng)，而調壓室多裝有雷諾式調壓器。輸天然氣時，除出口壓力進行調整外，須在進口處加裝過濾器，過濾精度為20um，以防干天然氣使原有管道壁上附著的雜質剝離后帶入調壓器，設置緊急切斷閥與出口壓力自動記錄儀。取消安全水封與脫萘裝置，并注意調壓器皮膜應為丁晴橡膠制成，以及旋塞閥密封油應適用于天然氣。

（五）原低壓儲罐的利用。原有人工燃氣輸配系統(tǒng)的儲氣設施一般為濕式儲罐。在新的天然氣系統(tǒng)中，天然氣若降至低壓儲存，再由壓縮機升壓輸入中壓管網(wǎng)，將造成大量電力消耗。宜設置引射器利用高壓或次高壓天然氣引射罐內低壓天然氣外供中壓管網(wǎng)，以節(jié)約能耗。天然氣進入濕式儲氣罐有加濕效果，如果需要保持干氣，可采用塑料浮球隔濕。

（六）計量表的更換。天然氣與原有燃氣因熱值差異而影響流量范圍，導致計量范圍不適用必須更換，皮膜應采用丁晴橡膠膜。

四、管線和設備的靜密封檢查修復

設備和管道的靜密封性能的改變，是造成輸配系統(tǒng)跑、冒、滴、漏的主要原因。由于天然氣與人工燃氣存在較大差異，原有系統(tǒng)改輸天然氣時必然影響靜密封的性能，為了得到可靠的靜密封在轉輸天然氣前必須對所有設備和管道的靜密封進行檢查、更換、試壓。重點是各種閥門。閥門的清洗和檢查，通常是把大蓋拆下，徹底清洗后進行檢查：閥體內外表面有無砂眼、粘砂、氧化皮、毛刺、縮孔及裂紋等缺陷；閥座與殼體結合是否牢固，有無松動脫落現(xiàn)象；閥芯與閥座是否吻合，密封面有無缺陷；閥桿與閥芯連接是否靈活可靠，閥桿有無彎曲，螺紋有無斷絲等缺陷；閥托與填料壓蓋是否配合適當；閥蓋法蘭的結合情況；填料、墊片、螺栓的材質是否符合使用要求；閥門開啟是否靈活。閥門的密封面缺陷（撞痕、壓傷、刀痕、不平等），當深度小于0.05mm時用研磨方法消除，當深度大于0.05mm時先補焊再研磨，研磨時必須在研磨表面涂一層研磨劑。閥門經(jīng)內部檢查修復后，按標準規(guī)定的試驗壓力進行強度及嚴密性試驗，通常是進行水壓試驗，以壓力不降，密封圈及填料無漏水即為合格。

五、結束語

在對原有燃氣輸配系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行安全性檢查、修復、改造、更新以及壓力試驗合格后，才能對輸配管網(wǎng)與用戶設施進行天然氣的轉換，即實施對原有燃氣系統(tǒng)用天然氣置換作業(yè)，才能保證轉輸后的運行安全，減少跑、冒、滴、漏的發(fā)生?！?/p>