上海飛奧燃?xì)庠O(shè)備有限公司 蘇國(guó)榮 李捷

安全加臭模式在上海天然氣管網(wǎng)的應(yīng)用

上海飛奧燃?xì)庠O(shè)備有限公司 蘇國(guó)榮 李捷

文章提出一種全新的天然氣安全加臭模式，其中包含安全、零泄漏的加臭劑灌裝，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加臭罐液位的檢測(cè)，可循環(huán)使用的臭劑儲(chǔ)罐，檢測(cè)點(diǎn)的管道內(nèi)加臭濃度的在線監(jiān)測(cè)等。分析目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的集中加臭方法和使用簡(jiǎn)易包裝桶臭劑的弊端，全面闡述了安全加臭模式在上海天然氣管網(wǎng)的應(yīng)用。

天然氣加臭 四氫噻吩加臭劑(THT) 可回收的臭劑儲(chǔ)罐(STC) 標(biāo)準(zhǔn)集裝罐(ISOTANK)

天然氣和凈化較好的人工煤氣沒(méi)有氣味或者氣味弱，低熱值的煤氣氣味也很不明顯，因此我們需要在這些燃?xì)庵刑砑映粑秳?，在發(fā)生泄漏爆炸或中毒前警示人們。

1 加臭標(biāo)準(zhǔn)

《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)3.2.3條款中明確規(guī)定：“城鎮(zhèn)燃?xì)鈶?yīng)具有可以察覺(jué)的臭味，無(wú)臭味或臭味不足的燃?xì)鈶?yīng)加臭?！比?xì)庵谐魟┳钌倭繎?yīng)符合下列規(guī)定：“(1)有毒燃?xì)庑孤┑娇諝庵羞_(dá)到對(duì)人體允許的有害濃度之前應(yīng)覺(jué)察；(2)無(wú)毒燃?xì)庑孤┑娇諝庵?，達(dá)到爆炸下限的 20%濃度時(shí)，應(yīng)能覺(jué)察。”然而這一規(guī)定只是一個(gè)框架式的，其具體內(nèi)容還應(yīng)包括加臭劑種類、不同煤氣成分。

有些燃?xì)夤境鲇诔杀締?wèn)題、施工質(zhì)量問(wèn)題、安全防范認(rèn)識(shí)問(wèn)題，少加臭甚至不加臭，造成許多惡性事故。加臭使用不當(dāng)和相關(guān)法規(guī)不健全也是影響燃?xì)獍踩褂弥陵P(guān)重要的因素。

2 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)加臭技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 上海燃?xì)夤芫W(wǎng)傳統(tǒng)加臭模式

(1)加臭劑的包裝形式：普遍采用200 kg規(guī)格簡(jiǎn)易鐵皮桶包裝的方式；這種鐵皮桶只能一次性使用，加臭劑本身為3類易燃液體，加之作業(yè)方式的缺點(diǎn)，鐵皮桶使用完畢后，其內(nèi)殘余的加臭劑及鐵皮桶自身的不密封性，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來(lái)污染，且廢棄的鐵皮桶的專業(yè)化學(xué)處置成本較高。

(2)臭劑導(dǎo)液作業(yè)方式：一般先打開(kāi)簡(jiǎn)易的鐵皮桶，利用手搖泵或電泵將桶內(nèi)的加臭劑導(dǎo)入現(xiàn)場(chǎng)的加臭儲(chǔ)罐內(nèi)；手搖泵效率低下，電泵雖導(dǎo)液速度相對(duì)較快，但在防爆區(qū)域用電始終是一個(gè)安全隱患，并且鐵皮桶在導(dǎo)液過(guò)程中敞口與大氣直接相通，揮發(fā)出來(lái)的加臭劑氣味會(huì)給作業(yè)人員帶來(lái)不適，影響健康，且給周邊的環(huán)境造成污染。

(3)加臭劑量的控制：采用集中加臭的方式，即在城市管網(wǎng)的首站或分輸站進(jìn)行加臭，加臭量是固定的，但在管網(wǎng)中缺乏監(jiān)控，往往造成末端用戶加臭劑濃度達(dá)不到要求，影響用氣安全。

2.2 零泄漏、安全加臭模式在上海管網(wǎng)的應(yīng)用

上海飛奧在上海天然氣管網(wǎng)有限公司應(yīng)用的加臭服務(wù)主要包括大型加臭劑儲(chǔ)罐接收并分裝、加臭劑專業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)、加臭劑調(diào)度信息化管理、現(xiàn)場(chǎng)加臭點(diǎn)灌裝服務(wù)及燃?xì)夤芫W(wǎng)加臭劑濃度檢測(cè)等部分。

2.2.1 大型加臭劑儲(chǔ)罐接收并分裝

目前，國(guó)內(nèi)乃至世界各地，使用的最普遍的加臭劑是四氫噻吩(THT)。而全球主要的THT供應(yīng)商為法國(guó)的阿克瑪化工和美國(guó)的雪佛龍菲利普斯化工，他們生產(chǎn)的 THT的品質(zhì)是優(yōu)等的，上海飛奧曾經(jīng)提取這兩家提供的 THT樣品送中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所檢驗(yàn)，結(jié)果基本一致，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

上海飛奧選用的上述兩家公司的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)加臭劑，都附有原產(chǎn)地證明及質(zhì)量保證書，并以標(biāo)準(zhǔn)集裝罐的包裝方式(19t的ISOTANK)進(jìn)行采購(gòu)接收。集裝罐上帶自密封氣、液相快速接頭。

加臭服務(wù)中心的分裝室是根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)并按照建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范及防爆要求設(shè)計(jì)建造的，內(nèi)置主要有意大利進(jìn)口加臭劑分裝橇、高精度帶傳感器式電子稱重儀、防爆空調(diào)、帶防爆風(fēng)機(jī)的內(nèi)循環(huán)空氣過(guò)濾凈化系統(tǒng)等。

加臭劑分裝橇帶一套遠(yuǎn)程PLC控制系統(tǒng)，可設(shè)置倒液量(流量和重量?jī)煞N模式)，倒液高低速分配，報(bào)警信息收集等；倒液高低速分配主要用在倒液接近終了時(shí)，這樣可提高倒液的安全性和準(zhǔn)確性。分裝橇上主要包括防爆電磁泵、高精度液體機(jī)械流量計(jì)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥控制元件、氣液相連接管路和閥門及快速接頭。電磁閥通過(guò)外接氮?dú)馄縼?lái)控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟閉和切換，通過(guò)PLC程序設(shè)定，可在分裝車間手動(dòng)氣動(dòng)電磁泵。在分裝車間外指定地點(diǎn)放置裝有加臭劑的儲(chǔ)罐，將其與分裝車間外接出來(lái)的氣液相管路分別相連；利用防爆鏟車將小型空罐置于分裝車間的電子秤上，連上氣液相管路；氣相管路的連接主要是為了保持在倒液過(guò)程中，兩罐之間的氣相平衡；倒液進(jìn)行時(shí)，可通過(guò)流量計(jì)和電子秤顯示器來(lái)對(duì)倒液量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)量；同時(shí)開(kāi)啟空氣過(guò)濾凈化系統(tǒng)，可保證在倒液換罐過(guò)程中，可能揮發(fā)出來(lái)的加臭劑氣味得到及時(shí)過(guò)濾吸收，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量和作業(yè)人員的工作環(huán)境。

2.2.2 加臭劑倉(cāng)儲(chǔ)

加臭劑倉(cāng)庫(kù)是按照防火及防爆要求設(shè)計(jì)建造的。配置有包括煙火探測(cè)器、泡沫消防噴淋系統(tǒng)及滅火器等消防設(shè)施；倉(cāng)庫(kù)地面設(shè)置多條緊急排液槽，與倉(cāng)庫(kù)外的埋地儲(chǔ)罐相連，以防發(fā)生緊急情況，液體泄漏時(shí)，能及時(shí)有效的進(jìn)行排導(dǎo)和收集；倉(cāng)庫(kù)劃分有空罐區(qū)和滿罐區(qū)，庫(kù)房?jī)?nèi)存有有效容積1m3的不銹鋼儲(chǔ)罐60只作為加臭劑的載體。這種加臭儲(chǔ)罐帶有氣液相快速接頭，并可以循環(huán)使用。儲(chǔ)罐除了用于加臭劑的存儲(chǔ)外，也是作為到用戶現(xiàn)場(chǎng)加臭點(diǎn)加臭服務(wù)的原料罐。

2.2.3 加臭劑調(diào)度信息化管理系統(tǒng)

上海目前有8個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)加臭點(diǎn)，14臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)加臭罐。上海飛奧通過(guò)開(kāi)發(fā)建立燃?xì)饧映魟┱{(diào)度信息化管理系統(tǒng)，結(jié)合燃?xì)夤維CADA系統(tǒng)提供的信息數(shù)據(jù)，收集上海各燃?xì)饧映酎c(diǎn)儲(chǔ)罐液位數(shù)據(jù)，根據(jù)各加臭點(diǎn)加臭量及燃?xì)饬髁?，可?duì)現(xiàn)場(chǎng)各加臭劑儲(chǔ)罐的消耗量進(jìn)行測(cè)算，從而可對(duì)各加臭點(diǎn)儲(chǔ)罐的安全儲(chǔ)量進(jìn)行定位，并能夠以此積極主動(dòng)的與用戶聯(lián)系，合理的安排各加臭點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)加臭服務(wù)時(shí)間。

2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)加臭點(diǎn)灌裝服務(wù)

上海飛奧用于現(xiàn)場(chǎng)加臭點(diǎn)倒液服務(wù)的設(shè)施主要包括加臭服務(wù)專用運(yùn)輸車、車載加臭劑倒液橇、可循環(huán)使用車載加臭罐及氮?dú)馄?。由于加臭劑是易燃液體，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，其運(yùn)輸車也必須是專用危險(xiǎn)品運(yùn)輸車，配有接地鏈、防火罩、滅火器等安全消防設(shè)施；車載加臭橇主要包括靜電接地線、高精度液體流量計(jì)、氣液相軟管及快速接頭、集液罐、活性炭過(guò)濾罐、安全閥及管路閥門附件等；此外，氮?dú)馄渴亲鳛榈挂簞?dòng)力源。

根據(jù)服務(wù)調(diào)度計(jì)劃安排，服務(wù)車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，服務(wù)人員首先進(jìn)行靜電接地，將車載加臭橇上的接地線與現(xiàn)場(chǎng)接地網(wǎng)相連，由于加臭劑是中閃點(diǎn)易燃液體，所以該靜電接地步驟十分重要。接下來(lái)，服務(wù)人員與用戶現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人記錄確認(rèn)用戶加臭儲(chǔ)罐的當(dāng)前液位；然后，服務(wù)人員分別對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加臭罐及車載加臭罐的氣液相管路進(jìn)行連接，現(xiàn)場(chǎng)加臭罐的氣相路將聯(lián)通到車載過(guò)濾罐，倒液過(guò)程中揮發(fā)或壓縮出來(lái)的氣味將通過(guò)活性炭過(guò)濾后排空；車載加臭罐的氣相路與氮?dú)馄肯噙B，開(kāi)啟氮?dú)馄?，保持一定壓力作為倒液?dòng)力；結(jié)合流量計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)罐液位顯示，進(jìn)行計(jì)量，在倒液結(jié)束后，關(guān)閉氮?dú)鈮毫?；斷開(kāi)與現(xiàn)場(chǎng)加臭儲(chǔ)罐的液相及氣相管路連接，并以中和劑及清水清潔快速接頭，再蓋上防塵蓋；和用戶負(fù)責(zé)人確認(rèn)該次加臭服務(wù)的倒液量并簽字確認(rèn)；歸置氣液相管路到車載橇上并歸置好氮?dú)馄浚恢链?，一次加臭服?wù)完畢。

2.2.5 燃?xì)夤芫W(wǎng)加臭劑濃度檢測(cè)服務(wù)

目前，燃?xì)夤芫W(wǎng)加臭劑濃度檢測(cè)工具主要有化學(xué)傳感器式探測(cè)器和氣相色譜儀兩種?；瘜W(xué)傳感器式探測(cè)器操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于傳感器探頭易被腐蝕，標(biāo)定困難，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性相對(duì)較差。氣相色譜儀成本較高，操作相對(duì)復(fù)雜，但檢測(cè)結(jié)果可靠性高。上海飛奧選用的是便攜式氣相色譜儀，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室大型氣相色譜儀，它體積較小，便于攜帶，且最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速在線檢測(cè)，配合標(biāo)樣使用，檢測(cè)結(jié)果比較準(zhǔn)確。

3 加臭量的計(jì)算

在實(shí)際加臭過(guò)程中要做到科學(xué)化加臭，我們可以先參照以下的加臭量公式計(jì)算。

(1)理論加臭量

燃?xì)饧映袅坑?jì)算可按式(1)進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q0—理論加臭量，mg/m3；

ρv—臭劑蒸氣密度，kg/m3；

Ls—燃?xì)獗ㄏ孪蓿?；

b—燃?xì)饧映魟┑募兌龋?。

(2)實(shí)際加臭量

影響加臭量的因素很多，如管道長(zhǎng)度。管道太長(zhǎng)會(huì)造成管壁吸附量過(guò)大，臭味強(qiáng)度隨著管道長(zhǎng)度增加而越來(lái)越小，甚至?xí)斐伤^的失效現(xiàn)象。由于燃?xì)獾姆N類很多，組成也非常復(fù)雜，再加上影響加臭效果的不確定因素較多，在決定加臭量時(shí)，可先進(jìn)行理論計(jì)算，然后根據(jù)下式(2)確定實(shí)際加臭量。

式中：Q—實(shí)際加臭量，mg/m3；

K1—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般可取10；

K2—修正系數(shù)，與環(huán)境溫度、季節(jié)氣候有關(guān)，取值范圍為1.0～2.5；

以各樣本在地方感各維度上的均值為變量，運(yùn)用非參數(shù)檢驗(yàn)法分析不同性別、年齡、月消費(fèi)水平、家鄉(xiāng)地理位置等特征的留學(xué)生之間在2個(gè)空間層次6個(gè)維度上的差異程度。利用SPSS 22.0中的非參數(shù)檢驗(yàn)?zāi)K，性別、是否華裔采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，其余采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。

K3—修正系數(shù)，與管網(wǎng)的新舊程度有關(guān)，取值范圍為1.0～2.0；

α—管道吸附等臭劑損失的修正值，取值范圍為75%～85%。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外在天然氣中添加 THT的實(shí)際加臭量都在20 mg/m3以上。

4 零泄漏、安全加臭技術(shù)的必要性討論

4.1 零泄漏、安全的加臭技術(shù)

零泄漏、安全的加臭技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)加臭的模式，首先保障臭劑從采購(gòu)到最終用戶端的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程零泄漏及安全，又要考慮燃?xì)夤就度氲慕?jīng)濟(jì)性，即在城市管網(wǎng)的末端或輸配的重要分叉點(diǎn)設(shè)置加臭點(diǎn)，縮短臭劑與最終用戶端的距離，使之形成加臭點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)每個(gè)加臭點(diǎn)實(shí)際消耗的量逐個(gè)進(jìn)行加臭的模式。

4.2 科學(xué)化加臭模式

4.2.1 安全的加臭流程

上海飛奧為用戶提供科學(xué)的加臭方法，使用不銹鋼可回收的 STC儲(chǔ)罐和氮?dú)鈩?dòng)力系統(tǒng)通過(guò)裝有快速接頭的導(dǎo)管將臭劑充入用戶的加臭裝置中，取代了用 200 kg簡(jiǎn)易鐵皮包裝桶和手搖泵加臭的原始做法。

(1)在加臭前首先做好防靜電措施，包括操作人員的防靜電服裝的更換和設(shè)備的接地，保證整個(gè)加臭過(guò)程的安全；

(2)利用快速接頭和導(dǎo)管進(jìn)行充液整個(gè)過(guò)程不會(huì)有臭劑泄漏，并且在松開(kāi)接頭后用專用的液劑清洗接頭，再用一次性紙巾擦干后丟入專用的垃圾桶內(nèi)帶離現(xiàn)場(chǎng)做統(tǒng)一的處理；

(3)使用不銹鋼可回收的 STC罐，此罐可重復(fù)灌裝使用，免去了以往用戶在加臭完成后還要處理臭劑鐵皮包裝桶的煩惱。

4.2.2 有效地監(jiān)測(cè)臭劑儲(chǔ)罐的液位和加臭濃度

使加臭點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化以后，我們可以在各個(gè)加臭點(diǎn)建立SCADA系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，預(yù)防可能發(fā)生的意外，最終由系統(tǒng)控制現(xiàn)場(chǎng)加臭裝置增大或降低加臭的濃度；另外系統(tǒng)還可以監(jiān)控儲(chǔ)罐內(nèi)臭劑的液位，當(dāng)各個(gè)加臭點(diǎn)加臭裝置中的臭劑液位低于安全液位時(shí)，系統(tǒng)能通知控制中心要求對(duì)此點(diǎn)的儲(chǔ)罐補(bǔ)充臭劑。

4.2.3 有效的控制加臭成本

加臭劑是一種非常昂貴的化學(xué)品，如何控制加臭成本是很多用戶關(guān)心的問(wèn)題，科學(xué)化網(wǎng)絡(luò)化加臭的方法不同于原始的集中加臭。

集中加臭的模式(見(jiàn)圖1)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)A用戶點(diǎn)臭劑濃度達(dá)不到要求時(shí)(此時(shí)一般其他用戶的臭劑濃度是符合要求的)，這樣為了使 A用戶的臭劑濃度也達(dá)到要求，用戶一般會(huì)加大集中加臭點(diǎn)的加臭量，直到所有用戶的濃度都正常，這樣就會(huì)造成極大的浪費(fèi)；反之如果推行網(wǎng)絡(luò)化加臭后，各加臭點(diǎn)靠近管線末端且各自獨(dú)立加臭，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)加臭濃度達(dá)不到要求時(shí)只要加大此點(diǎn)的臭劑濃度即可。由此我們不難看出實(shí)行科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化加臭能大大的節(jié)約加臭成本。

圖1 集中加臭模式圖

4.3 推行新加臭模式的意義

4.3.1 符合企業(yè)HSE管理體系的要求

零泄漏加臭符合企業(yè)HSE(健康、安全、環(huán)境)管理體系的要求，保證了現(xiàn)場(chǎng)加臭人員、燃?xì)夤救藛T以及周圍居民不再受到加臭劑臭味的困擾，給人身健康帶來(lái)保證；可循環(huán)使用加臭儲(chǔ)罐解決了過(guò)去一次性廢棄鐵皮桶難以處置，污染環(huán)境的問(wèn)題；專業(yè)的危險(xiǎn)品運(yùn)輸車、密封的不銹鋼儲(chǔ)罐及氮?dú)鈩?dòng)力，保證了作業(yè)人員及作業(yè)過(guò)程的安全進(jìn)行；儲(chǔ)罐液位和管網(wǎng)濃度監(jiān)測(cè)保障了終端燃?xì)庥脩舻挠脷獍踩?/p>

4.3.2 影響并提升國(guó)內(nèi)燃?xì)饧映粜袠I(yè)的整體水平

科學(xué)化加臭模式所具有的先進(jìn)工藝、設(shè)備及管理模式，逐步應(yīng)用到各燃?xì)夤局校瑢⒋蟠筇嵘龂?guó)內(nèi)燃?xì)饧映粜袠I(yè)技術(shù)及管理水平，逐步縮小與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

4.3.3 科學(xué)化加臭模式將推動(dòng)行業(yè)規(guī)范的修訂

科學(xué)化加臭模式將通過(guò)自身不斷總結(jié)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的加臭新概念，并與燃?xì)庑袠I(yè)協(xié)會(huì)保持密切聯(lián)系交流，為國(guó)內(nèi)燃?xì)饧映粜袠I(yè)規(guī)范的修訂和發(fā)展提供有力的理論和實(shí)踐依據(jù)。

5 結(jié)論

城鎮(zhèn)燃?xì)饧映羰前踩褂萌細(xì)獾囊粋€(gè)重要措施，但至今在我國(guó)還未引起應(yīng)有的重視，所以各地因加臭濃度不足或者不加臭，在燃?xì)庑孤r(shí)未起到有效的警示作用，最終造成爆炸、死亡的惡性事故還不斷發(fā)生，所以推行科學(xué)化網(wǎng)絡(luò)化的加臭是大勢(shì)所趨。

世界各國(guó)的燃?xì)饧映艄ぷ髟诩夹g(shù)和相應(yīng)法規(guī)等方面已相當(dāng)成熟，而且還在不斷完善，以使其達(dá)到更加合理、更加先進(jìn)的水平。目前我國(guó)在燃?xì)饧映舴矫孢h(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平，存在許多技術(shù)空白，與我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)展很不適應(yīng)，我們應(yīng)該在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中不斷深入研究和探討，吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，積極開(kāi)發(fā)適合國(guó)情的工業(yè)化加臭技術(shù)，趕上世界先進(jìn)技術(shù)水平，改善燃?xì)獾陌踩褂脿顩r，以滿足快速發(fā)展的燃?xì)馐聵I(yè)的需要。

Security Odorization Model in the Application of Shanghai Natural Gas Pipeline Network

Shanghai Fiorentini Gas Equipment Co., Ltd. Su Guorong Li Jie

This paper puts forward a new natural gas security odorization model, which includes security and zero leakage odorant filling, on-site odorization tank liquid level detection, recyclable deodorant storage tank, gas odorization concentration online monitoring in pipeline inspection point, etc. This paper analyzes the current domestic focus odorization methods and the disadvantages of using simple deodorant packaging drums, and comprehensively expounds the security odorization model in the application of Shanghai natural gas pipeline network.

natural gas odorization, Tetrahydrothiophene(THT), recyclable deodorant storage tank, ISO tank