天然氣長輸管道閥室冷放空風險分析與控制措施

陳偉

摘 要：本文對天然氣長輸管道閥室放空的問題進行了研究，分析了管道閥室冷放空的危害，梳理了氣體擴散的影響因素，提出了閥室冷放空風險控制措施，旨在不斷提高天然氣管道安全運營及管理水平。

關鍵詞：天然氣；長輸管道；閥室冷放空

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.077

1 引言

天然氣長輸管道閥室的放空系統是管道線路閥室的重要組成部分，主要有放空閥組、放空管路以及放空立管組成。在天然氣長輸管道系統中閥室有著十分重要的作用，不僅在事故發生時利用閥室截斷來氣，同時也保障管道改造及維護工作安全進行。在放空作業中，一旦放空方式不當很容易導致放空事故的發生。

2 閥室冷放空主要危害分析

閥室冷放空作業危險性很大，稍有疏忽即可引發重大事故，不僅影響到天然氣的正常輸配，同時也給民眾造成重大的生命和財產損失。其危害性主要體現在以下幾點：

首先，放空天然氣本身具有高壓和易燃易爆的特性。比如在區域內發生嚴重的爆炸事故，對周圍民眾及建筑設施造成無可挽回的損失。

其次，冷放空氣體火焰燃燒產生的熱輻射具有很大的危險性。比如天然氣放空擴散后，在可燃區域內遇外部火源發生著火、放空過程中遇雷電而著火。

第三，冷放空氣體對周圍環境容易造成不利影響。比如，泄露天然氣對土壤、水體及空氣環境造成污染，不僅隱蔽而且不易控制和治理。

3 氣體擴散主要影響因素

閥室冷放空氣體擴散主要受到以下因素的影響：

（1）放空速率。放空速率的影響取決于放空初始壓力以及閥門初始開度，通常隨著放空作業的進行逐漸減小。放空時，天然氣與周圍大氣發生對流擴散，隨著放空速率的增大，對流擴散的距離和范圍也將增大。

（2）風速風向。氣體在空氣中擴散路徑的直接影響因素是風和湍流，對于氣壓、氣溫、濕度、云況等氣相因素也是通過引發風和湍流來影響氣體擴散的。當風速增大時，氣體擴散劇烈，濃度下降速率加快，同時風速越大，大氣湍流越強，對天然氣的輸送力度也越強。而天然氣擴散的方向則主要受制于風向。

（3）立管出口壓力。氣體噴射速度隨著立管出口壓力的增大而增大。初期放空壓力較高時，天然氣流速較大，其與大氣極易發生對流擴散，隨著放空作業進行，立管出口壓力不斷降低，天然氣與大氣的對流擴散將逐漸減弱。

（4）大氣因素。天然氣在大氣中的擴散還與大氣的穩定情況有關。大氣的穩定度越高，天然氣的擴散越遠，擴散面積越大。

（5）地理地形及建筑物。天然氣長輸管道途徑眾多區域，不同的地理地形及建筑設施等障礙物也會對天然氣擴散造成影響。比如當放空立管的距離在一定范圍內，障礙物越高，氣體擴散受到的阻礙越大；比如在山谷中，放空氣體的擴散會受到局部區域封閉環流的阻礙。另外障礙物表面情況的不同也會對氣體擴散造成影響。

4 閥室冷放空風險控制措施

（1）降低放空壓力。管道閥室冷放空作業前要采取措施進行管段降壓，盡量在較低的放空初始壓力和放空量基礎上進行立管排放。對于多個閥室同時放空作業時，要綜合考慮每個閥室的放空量，確定管存量在不同閥室放空作業過程中的分配。如果管段下游有壓氣站可利用壓縮機進行抽吸降壓。如果沒有壓氣站，可利用管段下游低壓用戶來降低放空管段的壓力或者采用移動式壓縮機進行抽氣降壓。

（2）控制放空流量。放空時，操作人員要通過調節閥門來盡量維持恒定的放空流量。對Ф813/Ф914/Ф1016/Ф1219，32km的天然氣管道進行放空，放空初始壓力為6MPa，管道上下游同時進行放空，放空時間控制在12h之內。為了滿足安全和環保的要求，放空氣量必須通過調節節流截止放空閥的開度嚴格控制，DN800線路截斷閥室的放空氣量不得超過40000m?/h，DN350線路截斷閥室的放空氣量不得超過12000m?/h。放空流量計算結果如表1：

（3）選擇合適的放空立管。對于同一放空流量，放空立管的口徑不同將導致排放流速不同。放空立管口徑越小，氣體排放流速越高，立管近1米處噪音越大。放空立管盡可能布置在截斷閥室最小頻率風向的上風側，同時充分考慮交通以及征地的方便。放空立管中心與閥室間凈距不小于40m。對Ф1016/Ф1219，32km的天然氣管道作為研究對象，進行閥室放空計算如表2：

5 結語

我國天然氣管道閥室數量較多，所處地形多種多樣，影響閥室放空作業的外部因素復雜多變，加上長輸管道內的天然氣本身具有高壓、易燃易爆等特性，由立管直接排放天然氣的過程具有一定風險。為避免放空事故的發生，減少經濟損失及人員及環境的破壞，管道管理部門應充分考慮到各種危險因素，采取相應的措施，將各種危險源扼殺在搖籃里。

參考文獻：

[1]張文艷，姚安林，李又綠等.風力對天然氣管道泄漏后擴散過程的影響研究[J].天然氣工業，2006，26（12）.

[2]喬正凡，郭啟華，安健鋒.高壓天然氣管道放空管路模擬分析[J].煤氣與熱力，2013，33（04）.