淺析航空煤油長輸管道內(nèi)雜質(zhì)產(chǎn)生的原因及應(yīng)對

郭云光 肖明沅

中國航空油料有限責(zé)任公司福建分公司

一、長輸管道概況

華東地區(qū)某機(jī)場油庫采用管道輸送航空煤油，油料通過油船從煉油廠運(yùn)送至碼頭，然后管輸至中轉(zhuǎn)油庫油罐，再通過25.6km的長輸管道（管徑為273mm）輸送到機(jī)場油庫內(nèi)的儲存罐，最后輸送至機(jī)坪加油管網(wǎng)。長輸管道從中轉(zhuǎn)油庫至機(jī)場油庫的途中穿越了山丘、河道、農(nóng)田等復(fù)雜地貌地形，修建和維護(hù)的難度都較大。

二、長輸管道內(nèi)的雜質(zhì)組成及危害

在管道投運(yùn)的初期，位于機(jī)場油庫內(nèi)的管道末端預(yù)過濾器與過濾分離器常常發(fā)生壓差超標(biāo)的情況，開啟預(yù)過濾器與過濾分離器進(jìn)行檢查清洗時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有較多的固體雜質(zhì)。通過檢驗(yàn)和分析，這些經(jīng)過長輸管道末端過濾器過濾出的固體雜質(zhì)成分有鐵銹、焊渣、泥沙等。這些雜質(zhì)會造成以下危害：

1.增加油品質(zhì)量出現(xiàn)問題的風(fēng)險(xiǎn)。飛機(jī)使用的航空煤油對潔凈度要求非常高，油料在加注進(jìn)入飛機(jī)的過程中，盡管在多道過濾器的阻隔及油罐的沉降措施控制下，確保油料能夠符合有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但雜質(zhì)含量增高是有可能導(dǎo)致航空煤油的“固體顆粒物含量”這一指標(biāo)升高，從而增加油品質(zhì)量出現(xiàn)問題的風(fēng)險(xiǎn)。

2.縮短過濾分離器內(nèi)聚結(jié)濾芯的使用壽命，增加更換的頻次。機(jī)場油庫長輸管道投運(yùn)初期的過濾分離器聚結(jié)濾芯更換頻次達(dá)到三個(gè)月一次，而正常狀態(tài)下（壓差不超標(biāo)）通常是十二個(gè)月進(jìn)行一次更換，從而提高了企業(yè)的運(yùn)營成本。

3.損壞管道及附屬設(shè)備。在管道運(yùn)行中，管道雜質(zhì)隨油品高速流動時(shí)，對管道內(nèi)壁形成切削，會減小管壁厚度，降低管材耐壓強(qiáng)度以及管線的運(yùn)行壓力，而影響管道的輸送能力[1]。雜質(zhì)還會積聚在管道閘閥的凹槽中，造成閥門閘板關(guān)閉不嚴(yán)；如果雜質(zhì)進(jìn)入到油泵中，還會造成油泵機(jī)械密封腔堵塞等設(shè)備故障。

三、長輸管道內(nèi)雜質(zhì)產(chǎn)生的原因

1.施工過程產(chǎn)生

由于管道全部在戶外，管道建設(shè)過程中,環(huán)境條件惡劣,施工難度較大。雖經(jīng)過施工階段的清管、輸水測試等措施,但由于管道相對較長，且坡度、彎曲等部位較多，極有可能致使施工過程中進(jìn)入管道內(nèi)的雜質(zhì)清理不徹底。

2.管道內(nèi)壁的鐵銹

由于管道建設(shè)周期較長，這樣管道內(nèi)表面就容易發(fā)生銹蝕。管道內(nèi)壁未做防腐且未輸油的情況下，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，腐蝕數(shù)率按照0.01 mm/a計(jì)算[2]，那么這段長度為25.6km、直徑為273mm的管道理論上一年會產(chǎn)生鐵銹約1.6t。

而管道投產(chǎn)運(yùn)行后，輸送的航空煤油中含有水、抗靜電添加劑等成分，對長輸管道會產(chǎn)生一定的腐蝕作用。在管道的低點(diǎn)，會積存一部分的水分、鐵銹和泥沙，也會造成管道內(nèi)壁腐蝕。

3.中轉(zhuǎn)油庫油罐底部的雜質(zhì)

航空煤油從油船上輸送至中轉(zhuǎn)油庫的10000m3拱頂錐底油罐后，還需經(jīng)過一段時(shí)間的沉降，才可繼續(xù)輸送至機(jī)場油庫。在這段時(shí)間中，航空煤油中的固體雜質(zhì)沉降至油罐底部。而根據(jù)規(guī)范要求，油罐一年開啟檢查一次，根據(jù)內(nèi)部潔凈實(shí)際情況確定是否進(jìn)行清洗，最長不超過3年必須清洗一次。由于該中轉(zhuǎn)油罐的發(fā)油泵出油口在油罐底部，航空煤油輸送至機(jī)場油庫時(shí)，沉降在底部的雜質(zhì)有可能被泵吸出，隨著油料一起進(jìn)入到長輸管道內(nèi)。

四、減少長輸管道內(nèi)固體雜質(zhì)的措施

目前，針對民用航空燃料的長輸管道的輸送管理已有多個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括《民用航空燃料長輸管道輸送質(zhì)量控制》MH/T6080-2012、《民用航空燃料長輸管道清管作業(yè)規(guī)程》MH/T6093-2013，這更加規(guī)范了民用航空燃料的長輸管道的安全管理，企業(yè)安全管理人員應(yīng)嚴(yán)格按照各類法規(guī)要求，具體結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，采取有效措施減少長輸管道內(nèi)的固體雜質(zhì)。

1.選擇合適的清管方式，對長輸管道全程進(jìn)行徹底清理。該機(jī)場油庫采用了通球法對25.6km的長輸管道全程進(jìn)行了徹底清理，清理出較多的鐵銹等雜質(zhì)。該油庫長輸管道在投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)較多固體雜質(zhì)后，進(jìn)行了兩次通球清管作業(yè)，分別用水和空氣作為球形清管器的推動介質(zhì)。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)清管器的選擇和適合的清管作業(yè)方案十分重要，必須根據(jù)管道直徑、長度、內(nèi)壁銹蝕情況來綜合考慮，否則在清管作業(yè)過程中會發(fā)生清管器卡阻、破損等情況。相比與水，用空氣作為推動介質(zhì)具有節(jié)省費(fèi)用、減少作業(yè)時(shí)間、不需排水等優(yōu)點(diǎn)。而隨著清管作業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來又出現(xiàn)了“智能清管器”等先進(jìn)清管設(shè)備，使得清管作業(yè)實(shí)施起來更加便捷有效。

2.加強(qiáng)設(shè)備的日常檢查監(jiān)控與維護(hù)保養(yǎng)。航空煤油在儲運(yùn)過程中要接觸到多種設(shè)備，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要做好檢查和監(jiān)控。在接收油料時(shí)，要檢查油船的儲油船艙潔凈度，防止油料收到污染。對中轉(zhuǎn)油庫油罐要定期檢查監(jiān)控，及時(shí)清理油罐底部雜質(zhì)。密切監(jiān)控長輸管道末端的預(yù)過濾器、過濾分離器的壓差數(shù)值，數(shù)值一旦接近或超過允許的臨界值，立即清理過濾器并更換濾芯。

3.合理安排管道輸油頻次,調(diào)整輸油量,通過攪動、沖刷使管道內(nèi)部分雜質(zhì)隨油流帶出。流速過低或者過高都會對管道產(chǎn)生不利的影響,流速過低,油料中的雜質(zhì)容易沉淀在設(shè)備中;流速過高，一方面管道內(nèi)的雜質(zhì)會隨著油料高速流動而損傷內(nèi)壁，另一方面沉積在管道底部的雜質(zhì)會被帶入到管道末端的設(shè)備內(nèi),造成過濾器堵塞等情況。

五、長輸管道安全運(yùn)行管理的幾個(gè)建議

1.在施工、檢修過程中應(yīng)注意嚴(yán)格按照規(guī)范要求，做好管道的保護(hù)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。在管道建設(shè)過程中,應(yīng)科學(xué)計(jì)劃鋼管的運(yùn)輸、存放等環(huán)節(jié),盡量縮短管道暴露在大氣中的時(shí)間。在管道建設(shè)過程中,應(yīng)規(guī)范作業(yè),避免將泥沙、焊渣等外部雜質(zhì)帶進(jìn)管道。在管道建設(shè)期間,業(yè)主應(yīng)對板材、管材制造商提出更為科學(xué)合理的板材、管材抗大氣腐蝕的控制指標(biāo)。[3]在設(shè)備檢修過程中，如進(jìn)行閥門拆卸、部件更換甚至閥體更換等作業(yè)時(shí)，要對管道進(jìn)行有效防護(hù)，作業(yè)后對管道進(jìn)行檢查，防止雜物進(jìn)入或遺留。

2.管道內(nèi)部進(jìn)行防腐處理。早期有的長輸管道建設(shè)時(shí)未進(jìn)行內(nèi)壁防腐處理，在投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)，一方面由于長輸管道建設(shè)周期許多都超過一年，建設(shè)周期中管道內(nèi)壁就已經(jīng)會產(chǎn)生較多的鐵銹；另一方面有的管道并未時(shí)刻充滿油料，例如在進(jìn)行管道檢修或設(shè)備更換時(shí)，這樣會加速內(nèi)壁產(chǎn)生鐵銹。因此，即使是輸送成品油管道內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理是十分必要的。

3.定期進(jìn)行清管作業(yè)。成品油管道在正常運(yùn)行一段時(shí)間后應(yīng)根據(jù)管道運(yùn)行情況安排時(shí)間進(jìn)行通球清管,清除管內(nèi)雜質(zhì)及管壁結(jié)垢。[4]清管作業(yè)是對長輸管道內(nèi)部清理較為徹底的一種措施，雖然它對于這種小口徑的航空煤油輸送管道而言，具有成本高、操作復(fù)雜等特點(diǎn)，但對于管道內(nèi)雜質(zhì)較多的情況，還是一種直接有效的措施。在清管作業(yè)實(shí)施前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，選擇合適的清管設(shè)備和清管方案，以實(shí)現(xiàn)最佳效果。

目前清管器按照結(jié)構(gòu)和功能的不同，主要有芯軸式清管器、泡沫清管器、整體鑄造清管器、清管球、智能清管器，[5]應(yīng)根據(jù)管道長度、輸送介質(zhì)及腐蝕情況選擇最適合的清管方式。

4.對于中轉(zhuǎn)油庫——機(jī)場油庫這樣兩庫轉(zhuǎn)輸?shù)臉I(yè)務(wù)模式，在進(jìn)行輸油作業(yè)時(shí)應(yīng)確保通信暢通、準(zhǔn)確，輸油前后做好確認(rèn)，輸油過程中做好壓力、流量、油罐液位的監(jiān)控。有條件的企業(yè)可以安裝遠(yuǎn)程停泵或遠(yuǎn)程切換罐系統(tǒng)，增強(qiáng)應(yīng)急處置能力，確保輸油安全。

5.重視管道內(nèi)的微生物污染。如果在管道等儲運(yùn)設(shè)備中具備合適的溫度、水分條件，那么某些微生物從外界進(jìn)入后就極有可能在內(nèi)部迅速繁殖，從而污染燃油并損害燃油儲運(yùn)設(shè)備。在日常工作中需要密切監(jiān)控長輸管道附屬設(shè)備（如過濾分離器、聚結(jié)濾芯）的微生物污染情況。

[1]李仕.固體雜質(zhì)對成品油長輸管道設(shè)備的損傷及防范措施[J].化工設(shè)備與管道,2008,45,(2):48-51.

[2]高庭禹,張?jiān)鰪?qiáng).蘭成渝成品油管道內(nèi)雜質(zhì)的成因與分析[J].油氣儲運(yùn),2006,25,(10):52-54.

[3]宋飛,朱峰,潘紅梅,孟賀學(xué).蘭成渝管道雜質(zhì)來源分析[J].油氣儲運(yùn),2010,29,(5):381-383.

[4]楊筱蘅.油氣管道安全工程[M].北京:中國石化出版社,2005.

[5]韓志廣,笪京,方圓.淺談油氣管道清管技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014,(03):49.