淺析淮北煤礦鍋爐“氣代煤”項目建設(shè)

宿州中燃城市燃氣發(fā)展有限公司 張陽東 寇玉林 張 釗

泗縣中燃城市燃氣發(fā)展有限公司 馮 飛

宿州市位于安徽省東北部的淮北平原，是長三角城市群、中原經(jīng)濟區(qū)重要節(jié)點；位于宿淮蚌都市圈、宿淮城市組群，是安徽區(qū)域中心城市之一。伴隨安徽省整體融入長三角和長三角一體化發(fā)展國家戰(zhàn)略的實施，各級政府對大氣環(huán)保工作提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。燃煤鍋爐“氣代煤”方案的實施，可以從根本上緩解冬季供暖期較為嚴重的大氣污染問題[1]。宿州市政府持續(xù)推行的“氣代煤”措施，有效地緩解了冬季大氣污染指數(shù)的上升?；幢泵弘娂瘓F的蘆嶺、朱仙鎮(zhèn)、桃園等礦區(qū)位于宿州市規(guī)劃區(qū)周邊，均屬于“禁煤區(qū)”，原有的燃煤鍋爐需限期關(guān)閉、整改。在這些煤礦鍋爐“氣代煤”項目建設(shè)中，基本確定：燃氣鍋爐由淮北煤電集團采購，所在煤礦負責(zé)安裝；配套燃氣管網(wǎng)和應(yīng)急調(diào)峰氣源設(shè)施由宿州中燃城市燃氣發(fā)展有限公司負責(zé)實施、完善。

煤炭企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求較高，燃氣管道進入位于煤礦工業(yè)廣場的原有鍋爐房，應(yīng)同時遵守煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和城市燃氣相關(guān)設(shè)計、施工規(guī)范。

1 “氣代煤”項目特點

宿州市城市規(guī)劃區(qū)周邊的蘆嶺、朱仙鎮(zhèn)、桃園等煤礦，屬于國家兩淮礦區(qū)的淮北煤電集團，省屬重點能源企業(yè)，是華東地區(qū)的大型礦井，且都是上世紀七八十年代建設(shè)、投產(chǎn)的老礦區(qū)。每座煤礦均配有中央鍋爐房，內(nèi)有3臺10 t燃煤熱水鍋爐。這些燃煤鍋爐均位于煤礦工業(yè)廣場。煤礦工業(yè)廣場是礦井生產(chǎn)服務(wù)的地面設(shè)施，周邊設(shè)有礦井提升、變配電、井下通風(fēng)，瓦斯抽放、皮帶運輸、對外交通及輔助生產(chǎn)和辦公、值班場所等廠房車間和附屬建筑，而且廠區(qū)的地面軌道、工業(yè)管廊密布，對燃氣調(diào)壓計量設(shè)備的選址和燃氣管道路由選擇的影響較大。

原有的燃煤熱水鍋爐由礦區(qū)皮帶走廊供應(yīng)燃煤，熱水經(jīng)工業(yè)管廊循環(huán)供應(yīng)主、副井口和浴室、食堂、辦公樓等生產(chǎn)及輔助設(shè)施。其中主、副井口在冬季0℃時需要24 h保證不出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；浴室為365 d×24 h連續(xù)開放；其他輔助生產(chǎn)和辦公設(shè)施為冬季采暖。

最終3座煤礦的“氣代煤”方案定為：每座煤礦的燃煤鍋爐拆除更換為2臺10 t低氮燃氣鍋爐，同時配備電空氣能鍋爐1臺，以免燃氣意外中斷而影響煤礦的連續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)評估，本項目中選用的 2臺10 t燃氣鍋爐，基本能滿足冬季礦井的主、副井口保溫防凍所需熱量，以及礦區(qū)內(nèi)職工洗浴和工業(yè)廣場供暖期采暖需求[2]。同時，使用天然氣鍋爐可以降低煙塵、SO2、NOx等排放量，滿足政府環(huán)保要求。

2 “氣代煤”項目實施

2.1 方案確定及優(yōu)化

燃氣鍋爐設(shè)備確定后，公司及時核定用氣量，并確定氣源可引自附近市政中壓管道。為了保證上游氣源供氣可靠性，首先在該項目建設(shè)同期改造相關(guān)的城區(qū)管道，遠期規(guī)劃則考慮結(jié)合埇橋區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)建設(shè)，對礦區(qū)形成雙回路環(huán)網(wǎng)供氣。

調(diào)壓設(shè)備選址在工業(yè)廣場生活、辦公區(qū)域的廣場景觀帶一角，便于日常運維。工人村-調(diào)壓設(shè)備前的中壓管線選用PE管，路由規(guī)避了電力高壓進線走廊、煤礦鐵路專用線和汽車重卡貨運通道；調(diào)壓設(shè)備后的低壓管線提高了燃氣管道設(shè)計等級，采用中壓B級架空方式，選用無縫鋼管。

為保障礦區(qū)生產(chǎn)的連續(xù)性、安全性，雙方多次協(xié)商調(diào)整設(shè)計方案、調(diào)壓設(shè)備選址和燃氣管道路由方案等。主要包括：(1) 調(diào)壓柜由原設(shè)計中的位于工業(yè)廣場熱力負荷中心鍋爐房附近，移至辦公和值班輔助區(qū)域，可降低調(diào)壓柜放散對礦區(qū)連續(xù)生產(chǎn)的影響。(2) 燃氣路由走向，不應(yīng)沿原燃煤鍋爐輸煤皮帶走廊、工業(yè)廣場職工人行天橋通道、地面軌道運輸通道等以及人員密集和物料管廊的平行敷設(shè)，方便今后燃氣管道的維護搶修工作。(3) 燃氣管道主要沿原有進出鍋爐房的工業(yè)廣場通用管廊敷設(shè)，并避讓主、副井機房，高壓變、配電設(shè)備，井下通風(fēng)機房，瓦斯抽放站和瓦斯電廠等設(shè)施。(4) 工業(yè)廣場以外的燃氣管道，由燃氣公司按照專業(yè)規(guī)范施工，工業(yè)廣場和管廊內(nèi)的燃氣管道應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等級，滿足煤礦地面安全規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.2 氣源落實及管網(wǎng)改造

面對冬季供氣量相對緊張、城市管網(wǎng)對大型工業(yè)用戶的設(shè)計預(yù)留氣量不足、燃氣企業(yè)儲氣設(shè)施滯后和燃氣供應(yīng)調(diào)峰能力薄弱等不利因素，為確?；幢钡V業(yè)集團6臺10 t鍋爐的冬季氣量需求，公司采取了如下措施。首先，擴建了位于宿州開發(fā)區(qū)儲配站LNG應(yīng)急儲備設(shè)施，增設(shè)4座150 m3LNG儲罐；其次，開工建設(shè)東三環(huán)中壓管線，并啟用了東二環(huán)鳳屏路高/中壓調(diào)壓站(供氣量5 000 m3/h)，完善了礦區(qū)及周邊的燃氣管網(wǎng)。整個燃氣管網(wǎng)如圖1所示。

這些配套項目的建設(shè)，不僅滿足了本次“氣代煤”項目的用氣需求，提升了礦區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的燃氣供氣總量，也優(yōu)化了城區(qū)東南部燃氣管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。通過城市管網(wǎng)分區(qū)域供氣縮減了原單一氣源點的供氣半徑，降低和分散了公司燃氣管道系統(tǒng)運營總體風(fēng)險。

2.3 項目實施要點

本項目工程特點是工業(yè)管廊內(nèi)的燃氣管道施工。管廊是工業(yè)廣場系統(tǒng)的重要組成部分，被視為工業(yè)廣場的紐帶，是連接工業(yè)廣場各個生產(chǎn)要素和輔助設(shè)施的綜合便捷通道[3]，已設(shè)有公用電力、通信、工業(yè)監(jiān)控等纜線，給水、熱力管道，動力風(fēng)管等多種管線。

管廊方案和中壓管位確定后，主動對接了煤礦地面設(shè)備運營部門和淮北煤電集團特種設(shè)備管理部，了解了煤炭行業(yè)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和煤礦工業(yè)廣場的管理需求，明確了調(diào)壓后進入工業(yè)管場的燃氣管道需同時滿足 GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范(2020版)》和GB 50235-2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》，尤其是鋼管材質(zhì)和壁厚的選用、檢測和檢驗標(biāo)準(zhǔn)等方面。

(1) 鋼管材質(zhì)與壁厚?！冻擎?zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》中可選用低壓流體焊管、高頻螺旋焊管和無縫鋼管?？紤]到工業(yè)管廊各專業(yè)管線眾多，管材選用無縫鋼管，壁厚增加1 mm設(shè)計安全余量和1 mm腐蝕裕量，即DN200的管道設(shè)計壁厚由通常的4 mm增加為6 mm。鍋爐房的室內(nèi)管道均增加1 mm設(shè)計安全余量，DN100及以下管道壁厚為4 mm，DN100以上壁厚為4.5 mm；

(2) 檢測和檢驗標(biāo)準(zhǔn)。滿足《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》的要求，并按照TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》同步監(jiān)檢。室外管道的焊縫拍片率由行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 5%提升至10%，燃氣引入管和鍋爐房戶內(nèi)管的拍片率為15%。焊縫內(nèi)部質(zhì)量滿足 GB/T 12605-2008《無損檢測金屬管道熔化焊環(huán)向?qū)咏宇^射線照相檢測方法》Ⅱ級質(zhì)量要求。

原燃煤鍋爐未安裝可燃氣體檢測報警裝置，現(xiàn)本項目增加了燃氣報警系統(tǒng)和事故應(yīng)急通風(fēng)風(fēng)機。

項目現(xiàn)場施工時，由于與礦區(qū)連續(xù)生產(chǎn)同步和施工線路狹長等原因，所以公司多次組織工程、監(jiān)理和施工單位與甲方對接施工組織措施，優(yōu)化材料、機具堆放和施工作業(yè)、吊裝點位等；督促進場作業(yè)人員嚴格執(zhí)行燃氣操作規(guī)程，遵守煤礦安全規(guī)程和作業(yè)規(guī)范；協(xié)調(diào)鍋爐本體安裝、給水和熱力施工隊伍的交叉作業(yè)，嚴格遵守合同約定和施工計劃推進項目進度；協(xié)調(diào)設(shè)計、施工、監(jiān)理單位和地方特種設(shè)備檢測部門，做好壓力管道監(jiān)督檢驗工作。

3 項目投運后期

本次“氣代煤”項目為市政府環(huán)保督辦項目，實施時間緊、任務(wù)重、工序和內(nèi)外部溝通繁多。經(jīng)過淮北煤電集團、地方政府和燃氣公司等多方共同努力，該項目燃氣鍋爐于2019年12月建成投運至今已安全運營兩年，社會效益突出。

燃氣鍋爐投運后，按照政府和礦業(yè)集團的要求逐步完成了鍋爐房的燃氣報警和施工應(yīng)急通風(fēng)設(shè)備的安裝。目前礦區(qū)燃氣報警、燃氣數(shù)據(jù)遠傳等安全自控系統(tǒng)，包括燃氣鍋爐壓力、溫度和流量遠程監(jiān)控和電磁閥遠程控制等正在逐步完善中。

在日常運維中，我公司主動對接燃氣報警系統(tǒng)維保服務(wù)，加強燃氣報警系統(tǒng)的日常檢修保障，確保燃氣正常供應(yīng)和報警系統(tǒng)、事故應(yīng)急通風(fēng)處于正常工作狀態(tài)。

在氣源保障方面，除了完成增設(shè)東二環(huán)(仁和路)高/中壓調(diào)壓站等配套項目，同時規(guī)劃建設(shè)東三環(huán)中壓管線及省道S303朱仙莊-蘆嶺中壓管線，提高礦區(qū)燃氣鍋爐供氣的可靠性。

4 結(jié)語

鍋爐“氣代煤”項目的實施，不僅滿足政府環(huán)保政策的要求，同時大大改善了鍋爐操作人員的工作環(huán)境；管道燃氣供氣，減少了大量的燃料運輸成本，企業(yè)運營成本和人力成本降低顯著。由于煤礦企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)要求較高，對于此類項目建議結(jié)合《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》等工業(yè)管道要求和《煤礦安全規(guī)程》等行業(yè)規(guī)范，統(tǒng)籌商定燃氣管道設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

另外，煤礦是24 h連續(xù)生產(chǎn)的重點能源企業(yè)，項目正式投產(chǎn)后，燃氣供應(yīng)企業(yè)應(yīng)及時完善周邊燃氣管網(wǎng)，盡快實現(xiàn)上游多氣源保障和環(huán)網(wǎng)供氣，做好氣源保障和冬季應(yīng)急調(diào)峰工作。