燃氣管道進入地下管廊的安全防控

白 雪 峰

(太原天然氣有限公司，山西 太原 030024)

1 概述

近年來，國家為優化地下空間利用率，提高日常的巡檢維護水準，提出了城市地下綜合管廊的建設及試點，在2015年之前因安全方面的問題相關規范中明確表示燃氣管線不得進入地下管廊，直到GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規范的頒布實施，第4.3.4條明確規定“天然氣管道在獨立艙室內敷設條件下可以入廊”，同時要求在已建設地下綜合管廊的區域，所有管線必須入廊。

本文將以太原市晉源區綜合管廊一期工程為例，該工程是山西省首條大型地下綜合管廊，也是國內管線最多的綜合管廊，入廊管線達到8種，其中燃氣管線所處艙室采用1.8 m×4.3 m的獨立艙室。鑒于地下密閉空間內燃氣易燃、易爆、易擴散的特點，為保證燃氣管道的安全運行，本文提出兩個層次的安全保障，首先是管廊的本質安全，本質安全是管線投運前管廊結構、監控設施軟硬件、燃氣管道設計施工安全內容的總和，其對于管廊燃氣艙的安全具有先決性、引導性、基礎性的地位和作用；其次是管線投運后的巡檢、維搶修及應急處置的安全防控，此項內容是管線安全運行的重要基礎。

2 燃氣管線入廊的本質安全

廊內燃氣管線投運前，燃氣公司、管廊公司、施工方需進行送氣前燃氣艙的聯合驗收，驗收內容即是對本文所指本質安全內容的驗收，對驗收發現的問題應記錄并定期整改，復驗合格后燃氣管線方可投運。

2.1 管廊結構的安全

管廊在主體結構施工完成后，各管線單位方可入廊施工，故作為本質安全最重要的管廊主體結構安全，需由管廊建設單位嚴格按照設計文件要求進行控制，滿足國家相關標準中防火、防爆、防震、防洪的要求，相關政府主管部門也需強化過程的監督、檢測及驗收，保證管廊主體的安全。

2.2 監控設施軟硬件的安全

晉源東區管廊燃氣艙內按照GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規范7.5.4的要求設置有統一的環境與設備監控系統，環境參數實時監測項目有溫度、濕度、水位、氧氣、甲烷、照明、通風、排水、標識系統一并作為燃氣管線投運前配套系統進行建設。對于燃氣管道的安全運行，其最重要的兩項內容是可燃氣體報警器及燃氣倉排風系統的監控系統的可靠性驗收，可燃氣體報警器須實現對所有監控數據的真實采集、準確分析和及時報警，而報警發生后，新風、排風系統須及時聯動，確保泄露燃氣濃度安全控制的要求。

結合國內外運行的經驗與情況分析，作為安全監控系統最前端的各類型探頭和傳感器具有舉足輕重的作用與地位，探頭的可靠性是保證燃氣艙安全穩定運行的前提，而探頭的定期標定則是考核其履職能力必不可少的重要手段。以晉源管廊燃氣艙燃氣報警器為例，其采用催化燃燒式傳感器，檢測原理是通過催化燃燒使元件溫度升高，進而改變電阻和輸出電壓，從而實現泄露燃氣的報警。按照《中華人民共和國計量法》和《中華人民共和國強制檢定的工作計量器具管理辦法》的規定“可燃氣體檢測報警器屬于強制檢定計量器具，必須納入依法強制管理范圍，實施定點定周期強制檢定。檢定周期不超過一年。”管廊單一防火分區的可燃氣體檢測報警器數量為13個，綜合其他監測類別的探頭，燃氣艙內探頭的定期標定面臨檢定周期間隔短、待檢探頭數量大、檢定費用高的特點。針對探頭定期標定的問題，燃氣公司在與管廊公司的投運交接前，需將相關內容進行落實，并在入廊協議中明確雙方的責任義務，確保安全設備的完備及探頭定期標定責任內容的劃分、落實。

2.3 燃氣管道設施設計施工的安全

晉源東區管廊燃氣管線管徑為DN300(總長7 000 m)，設計壓力0.4 MPa(實際運行壓力0.35 MPa)，采用無縫鋼管焊接連接(3PE加強級防腐)，燃氣管線采用廊內架空敷設，運行環境與室外架空管線所處環境接近，與傳統直埋方式相比，入廊管線避免了埋地管線面臨的第三方施工破壞及各類型腐蝕的影響。同時巡檢人員對于架空管線的隱患及腐蝕程度也能更加直觀有效的發現和評估，對于燃氣管線安全隱患“早發現、早預防、早處置”具有積極作用。

2.3.1燃氣管道氣源的控制

1)主線氣源控制。

按照燃氣管道進出管廊時，應在管廊外部設置閥門的要求，晉源東區管廊古城大街、緯三路在入廊起點處分別設置有室外閥室，閥室作為管線氣源控制的作用之外，同時配備壓力遠程傳輸系統，運行過程中壓力將實時傳輸至管廊運營公司和燃氣公司調度中心，其中古城大街閥室為電動閥門，緯山路設置手動閥門及電磁切斷閥，針對管廊壓力異常的情況，兩處閥室可由燃氣公司按照控制系統設置進行自動、人工控制關閉和切斷。室外閥室一并集成放散球閥，因管廊燃氣管道可定義為城市配氣管線，故可不按照輸氣管道的要求設置緊急放空系統，燃氣管道的放散設計以管道的維搶修作為主要用途即可滿足國家要求，但是對于管道壓力異常的緊急處置，暫無法進行自動泄壓放散，需工作人員進入閥室后手動放散。筆者建議管廊燃氣管線在日后其他工程設計及后期改造中應予以優化，自動泄壓放散裝置應與監控設施聯動，設定管道壓力的安全運行范圍，確保監控系統在識別到管道壓力超過或者低于警戒壓力范圍后能夠及時泄壓。

2)支線氣源控制。

為了盡可能減少安全隱患的發生，也為了后期閥門的更換、維修，支線閥門的設計為管廊外部，同時支線閥門兩側各設置有DN50放散球閥，該放散可配合廊內管線的緊急泄壓放散使用；支線出廊由于考慮廊體內外的不均勻沉降對管道焊口應力的影響，出廊燃氣管線除穿墻處采用柔性防水套管外，出廊后管線亦采用縱向Z字形的變形補償措施進行控制防范[1]。

2.3.2燃氣管道施工過程控制

1)燃氣管道焊口及補償。

法蘭接口漏氣在管廊燃氣泄露中占據了很大的比例，為避免法蘭接口連接強度不足的問題，本工程燃氣管道接口全部采用無縫鋼管進行焊接連接，同時焊縫采用100%射線檢驗和100%超聲波檢驗無損檢測。為了防止管道熱脹冷縮對管線焊口造成影響，管廊內燃氣管道采用π型補償，按照一工程一方案、一事一議的設計要求，設計人員結合太原市的氣候規律對管道整體應力分析后確定各區段管道補償量，科學合理設置π型補償的安裝位置。

2)燃氣管道防腐層。

國家規范中對于地下管廊燃氣管道外防腐層沒有強制規定要求，部分地市的管廊燃氣管道采用刷漆防腐，但根據相關地市的管道防腐層定期檢測的情況分析[2]，潮濕空間中燃氣管道使用刷漆防腐時存在防腐層起皮掉落的現象，而聚乙烯(3PE)防腐涂層以其良好的抗腐蝕性、抗水汽滲透性的特點，可有效減緩潮濕環境對于管道的腐蝕，盡可能保證防腐有效期的延長。晉源東區管廊所處地勢雖然平坦，但因距離汾河較近，地下水位距離地面僅2 m～3 m，故我公司經技術分析論證后，在地下管廊中管道防腐層決定采用3PE加強級防腐。筆者認為，燃氣管道的防腐層選擇應根據管廊運行環境及當地氣候條件共同決定，管廊所處地層含水量較大的區域，聚乙烯(3PE)防腐可作為燃氣管線防腐層的較優選擇。

3 燃氣艙運行過程的安全

燃氣管線運營企業須制定完善的、可操作性強的規章制度及巡檢、維搶修應急方案，并與管廊公司對各自巡檢負責的內容項目做到明確分工、界面清晰，同時巡檢人員應具備相應的管廊專業知識，滿足特殊崗位的技能要求。

3.1 燃氣艙巡檢

燃氣艙內運行環境及燃氣管線的壓力常態為實時在線監控，按照GB 51354—2019城市地下綜合管廊運行維護和安全技術標準：“巡檢方式應采用人工、信息化技術或兩者相結合的方式”的要求，燃氣艙安全巡檢將人員巡檢的優勢與在線監控進行有效結合、統一，以在線監控大數據分析檢測為基礎，結合人工巡檢的主觀能動性進行安全隱患的早發現、早預防、早處理。

目前國家相關規范尚未強制性的規定燃氣艙的巡檢周期，GB 51354—2019城市地下綜合管廊運行維護及安全技術標準中規定“天然氣管道的巡檢計劃不應大于一個月”；T/BSTAUM城市綜合管廊運行維護技術規程中建議燃氣管道的巡檢周期不應低于每周一次。由于各地市對于地下管廊的巡檢周期尚未統一，故燃氣管線的人工巡檢周期應基于運行管線的壓力及管廊內外環境的優劣予以制定，同時隨著管廊投運時間變長，巡檢周期須一并進行及時調整。結合燃氣公司在管廊燃氣管線管理及運維經驗不足的情況，筆者建議，管廊如滿足上文所述的本質安全，巡檢周期可按照每周一次的巡檢頻率執行，對于三項本質安全內容有所欠缺的管廊，燃氣公司可根據情況在一周一次的基礎上適當增加巡檢頻次。

3.2 燃氣管線維搶修及應急處置

地下管廊燃氣管道與直埋管道的維搶修最大不同在于運行環境的不同，管廊內部受可燃氣體泄漏量及艙室空間大小等眾多因素的影響，泄露發生后管廊內部的通風系統在單位時間的通風量是無法保證艙內可燃氣體濃度小于爆炸下限的20%，故GB 51354—2019 城市地下綜合管廊運行維護及安全技術標準6.4.14規定：“管廊內嚴禁帶氣動火作業”，對于管道泄漏需焊接處理的，應制定專項的施工方案，在對燃氣管道放散吹掃、檢測合格后，方可進行管道的焊接作業，作業過程中應保持作業環境的通風及各項指標的不間斷檢測。目前，相關研究中對于管廊的維搶修的真實案例涉及較少，沒有大量成熟有效的經驗可以借鑒，燃氣公司應根據自身實際運行情況制定維搶修應急預案，同時管廊內維搶修應貫徹“先防爆，后排險；先控制火源，后制止泄漏”的處理原則，按照漏氣點的嚴重程度，制定科學嚴謹的施工方案及時處理。

管廊燃氣管道的安全管理和維搶修對于管廊公司及燃氣企業是一項全新的工作，在進一步強化安全運行管理的同時，為防止燃氣艙事故發生后損失和危害程度進一步擴大，天然氣公司與管廊公司須制定管廊內中毒、泄漏、窒息、火災等天然氣事故的應急預案，預案內容及處置流程設置上應做到互通有無、緊密銜接，同時定期組織的應急救援演練須采取聯防聯動、聯調聯試的方式，針對演練中暴露的問題及時進行預案內容的修正[3]。

4 結語

隨著國家在政策扶持及法律規范的支持，太原市除已建晉源東區管廊和在建科創城化章街管廊外，瀟河產業園區內姚村規劃路及小牛線綜合管線項目也作為2020年山西省重點工程實施。地下管廊作為城市民生工程，燃氣管線的安全運行至關重要，除落實管廊結構安全、監控軟硬件設施安全、管道安裝三類本質安全之外，還需嚴格執行巡檢、維搶修、應急處置管理的制度和方案，確保危險發生時的及時響應、高效處置。