蒲麗珠 陳利瓊 楊文川

1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500； 2.中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041

0 前言

天然氣管道放空是管道進(jìn)行維搶修及改擴(kuò)建工程中必不可少的環(huán)節(jié)。但將處理合格的天然氣放空將造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)造成一定的環(huán)境污染，所以回收放空天然氣尤為重要。國(guó)外普遍采用移動(dòng)壓氣站或移動(dòng)式放空裝置對(duì)管道進(jìn)行放空；而國(guó)內(nèi)則普遍采用在站場(chǎng)、閥室設(shè)置放空設(shè)備的方式。移動(dòng)式放空設(shè)備能有效地減少征地面積，但在國(guó)內(nèi)較難實(shí)施，如能選擇性采納國(guó)外放空技術(shù)，在保證放空安全性的同時(shí)縮小占地面積，將能有效地緩解征地難的現(xiàn)狀。

1 國(guó)外管道放空設(shè)置方式

國(guó)外凈化天然氣輸送管道線路截?cái)嚅y室未設(shè)置放空豎管，僅留有排放接口并用法蘭蓋或類似管件封堵，站場(chǎng)設(shè)備區(qū)安全閥就地泄放，可見天然氣放空操作是不經(jīng)常進(jìn)行的。這種做法在北美具有普遍性。

1.1 移動(dòng)式壓氣站

基于節(jié)能環(huán)保、盡量減少放空的理念，國(guó)外公司開發(fā)了移動(dòng)式壓氣站。在某段管道需要檢修時(shí)，先將移動(dòng)式壓氣站運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝、調(diào)試，然后關(guān)閉該管道上下游截?cái)嚅y，將管道內(nèi)的天然氣增壓后輸往下游相鄰管段或并行管道。管內(nèi)余下的少量無法用壓縮機(jī)抽出的天然氣通過線路截?cái)嚅y處設(shè)置的排放口或設(shè)置于線路截?cái)嚅y附近的永久性放空豎管放空。

俄羅斯于20 世紀(jì)90 年代推出了一款移動(dòng)式壓氣站，對(duì)一段長(zhǎng)30 km，管徑1 422 mm，初始?jí)毫?.5 MPa的管道進(jìn)行放空操作，經(jīng)48 h 的抽氣作業(yè)后，管道內(nèi)剩余壓力為0.97 MPa，余下的天然氣需要就地放空。該移動(dòng)式壓氣站為模塊化設(shè)計(jì)，所有單元（包括：增壓?jiǎn)卧?、氣體冷卻單元、輔助單元、自備發(fā)電站）分別裝載在汽車半拖車上運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)組裝，增壓?jiǎn)卧屠鋮s單元安裝在液壓支架上。移動(dòng)式壓氣站通過撓性管與天然氣干線連接。該移動(dòng)式壓氣站設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 俄羅斯移動(dòng)式壓氣站設(shè)計(jì)參數(shù)

歐洲Open Grid Europe 管道也采用了移動(dòng)式壓氣站抽取管道內(nèi)天然氣，以減少管道天然氣的放空總量。LMF 公司提供了一款移動(dòng)式壓氣站，對(duì)長(zhǎng)20 km，管徑DN 1 000，初始?jí)毫? MPa 的管道進(jìn)行天然氣排放操作，經(jīng)45 h 的抽氣作業(yè)后，管道內(nèi)剩余壓力為0.7 MPa，余下的天然氣采用移動(dòng)式壓縮機(jī)無法抽出，需就地放空。該移動(dòng)式壓氣站的參數(shù)見表2。

表2 歐洲LMF 公司移動(dòng)式壓氣站設(shè)計(jì)參數(shù)

Solar 公司也曾在Trans Canada 推出過類似的移動(dòng)式壓氣站，用于抽取管道天然氣，以減少輸氣管道天然氣的放空量。其基本思路為采用2 臺(tái)離心式壓縮機(jī)配合工作，分別采用Saturn20 機(jī)組（1.185 MW）和Centaur40機(jī)組（3.5 MW）驅(qū)動(dòng)。剛開始抽氣時(shí)利用2 臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，后期因管道內(nèi)天然氣壓力降低，抽取量下降而采用2 臺(tái)機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，提高增壓比，以盡量多地抽吸管存天然氣，減少天然氣放空量。

目前移動(dòng)式壓氣站的運(yùn)輸、安裝、調(diào)試和操作時(shí)間較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)配管還需解決管道振動(dòng)等問題，對(duì)維搶修的時(shí)間有較大影響，國(guó)內(nèi)無相關(guān)工程運(yùn)用的實(shí)例。

1.2 移動(dòng)式放空裝置

國(guó)外公司開發(fā)了移動(dòng)式焚燒爐和天然氣移動(dòng)式放空火炬，可適用于環(huán)保部門要求點(diǎn)火放空的場(chǎng)所。通過采用此類移動(dòng)式放空裝置，可以簡(jiǎn)化線路放空豎管設(shè)計(jì)，對(duì)有條件使用的閥室，具有很好的應(yīng)用前景。

2 國(guó)內(nèi)輸氣管道放空設(shè)置方式

2.1 普遍設(shè)置方式

自2000 年來，中國(guó)石油建設(shè)了大量的輸氣管道，其建設(shè)水平基本能代表中國(guó)的油氣管道水平。中國(guó)石油輸氣管道站場(chǎng)、閥室的放空主要有兩種設(shè)置方式。

2.1.1 站場(chǎng)

壓氣站大多數(shù)設(shè)置帶點(diǎn)火裝置的放空豎管，少數(shù)由于選址困難、征地、地方政府要求等原因只設(shè)置不帶點(diǎn)火裝置的放空豎管；分輸站、清管站等其他站場(chǎng)多數(shù)設(shè)置帶點(diǎn)火裝置的放空豎管。帶點(diǎn)火裝置的放空豎管與站場(chǎng)間距按輻射熱計(jì)算[1]，放空豎管與站場(chǎng)的間距多在80 m 以上，放空管高度多為25 m。

2.1.2 閥室

多數(shù)閥室設(shè)置不帶點(diǎn)火裝置的放空豎管［2］，僅中國(guó)石油西南油氣田公司閥室放空要求按點(diǎn)火設(shè)計(jì)，并采用手動(dòng)外傳火的方式進(jìn)行點(diǎn)火放空；個(gè)別閥室選址困難、周圍建筑物多等無放空條件的未設(shè)置放空豎管［3］。

因閥室設(shè)計(jì)無規(guī)范可循，閥室放空豎管區(qū)域布置目前參照五級(jí)站場(chǎng)設(shè)計(jì)。管道放空時(shí)間無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可循，一般根據(jù)運(yùn)行單位的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，通常對(duì)維修管段放空要求在10～12 h 內(nèi)完成，以便盡快完成維搶修恢復(fù)管網(wǎng)供氣［4］。對(duì)高壓、大口徑、長(zhǎng)管段控制在10～12 h 內(nèi)完成放空，其瞬時(shí)放空量較大［5］。

中國(guó)石油站場(chǎng)、閥室放空設(shè)置情況：帶點(diǎn)火裝置的放空豎管與站場(chǎng)的間距按輻射熱計(jì)算，多在80 m 以上，放空豎管高度多為25 m；絕大多數(shù)閥室均設(shè)放空豎管，不點(diǎn)火，防火間距按小時(shí)放空量參照五級(jí)站考慮，多在40 m 以上，放空豎管高度多為20 m。具體方式見表3。

表3 中國(guó)石油站場(chǎng)、閥室放空設(shè)置方式

2.2 特殊設(shè)置方式

2.2.1 站場(chǎng)放空豎管特殊設(shè)置方式

對(duì)征地有困難的五級(jí)站場(chǎng)，站場(chǎng)不承擔(dān)上下游管線的放空操作，站場(chǎng)的放空豎管不設(shè)置點(diǎn)火功能，放空豎管只進(jìn)行站場(chǎng)內(nèi)部管道及相關(guān)設(shè)備的放空，在操作中將嚴(yán)格控制放空速度及放空總量，使放空量≤1.2×104m3/h，此時(shí)放空豎管與站場(chǎng)設(shè)施及工藝設(shè)備區(qū)的間距可按最小間距10 m 設(shè)置。由于實(shí)際操作可能出現(xiàn)放空量超過1.2×104m3/h 的情況，所以放空豎管離站場(chǎng)設(shè)備區(qū)的間距按40 m 執(zhí)行。

2.2.2 閥室放空豎管特殊設(shè)置方式

a）將放空豎管與閥室閥組建在同一圍墻內(nèi)，閥組區(qū)、放空區(qū)和放空影響范圍全部作為天然氣管道建設(shè)用地征收。

b）受限地區(qū)無條件設(shè)置放空豎管的個(gè)別閥室只設(shè)置截?cái)喙δ?，閥室只執(zhí)行截?cái)喙δ?，由上下游相鄰閥室承擔(dān)管段天然氣放空的功能。

c）大部分輸氣管道閥室的放空豎管未設(shè)置點(diǎn)火功能。

3 結(jié)論

a）國(guó)外采用移動(dòng)式壓氣站對(duì)放空天然氣管道進(jìn)行回收，線路放空不設(shè)置放空豎管，僅預(yù)留排放接口并用法蘭蓋或類似管件封堵。這種方式有利于減小征地面積，但在國(guó)內(nèi)實(shí)施還有一定難度。

b）建議國(guó)內(nèi)天然氣管道在設(shè)計(jì)時(shí)考慮常規(guī)可控的放空天然氣工況，設(shè)置配套的天然氣回收工藝，從根本上解決國(guó)內(nèi)天然氣管道站場(chǎng)維搶修時(shí)的大量放空問題。

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［5］余 洋，黃 靜，陳 杰，等. 天然氣站場(chǎng)放空系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的解讀及應(yīng)用［J］.天然氣與石油，2011，29(5): 11-14.Yu Yang,Huang Jing,Chen Jie,et al. Interpretation and Application of Standards Relative to Flare Systems in Natural Gas Stations［J］.Natural Gas and Oil,2011, 29(5): 11-14.