烯烴輸送管道建設(shè)與運行的技術(shù)問題

侯學(xué)瑞

中國石化集團(tuán)管道儲運公司華東管道設(shè)計研究院 江蘇徐州 221008

烯烴輸送管道建設(shè)與運行的技術(shù)問題

侯學(xué)瑞

中國石化集團(tuán)管道儲運公司華東管道設(shè)計研究院 江蘇徐州 221008

以揚子石化—揚州化工園區(qū)的烯烴輸送管道為例，分析了烯烴管道在施工和運行期間的環(huán)境污染和危害因素，提出了管道設(shè)計、建設(shè)及運營期間的安全和環(huán)境保護(hù)措施。從環(huán)境保護(hù)和安全運行的角度出發(fā)，認(rèn)為在管道設(shè)計上應(yīng)確保管道的本質(zhì)安全，在施工和運營上應(yīng)加強(qiáng)管理工作。

烯烴管道 環(huán)境保護(hù) 危險因素 設(shè)計 施工 運行 安全

1 管道概況

2009 年底建設(shè)的揚子石化-揚州化工園區(qū)的烯烴管道工程是從揚子石化鋪設(shè)2條管線分別輸送20萬t/a乙烯和16萬t/a丙烯至揚州化工園區(qū)。管道長度36.3 km，其中埋地管道29km，管廊（已建成）架空管道7.3km。管道經(jīng)過南京六合區(qū)和揚州儀征市。全線設(shè)首、末兩座站場，乙烯管徑273mm，設(shè)計壓力4.1MPa，輸送介質(zhì)為氣相乙烯；丙烯管徑168mm，設(shè)計壓力4.0MPa，輸送介質(zhì)為液相丙烯，設(shè)計輸送溫度為-10～60℃。

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160-2008的規(guī)定，乙烯和丙烯都屬于甲A類危險物質(zhì)，與空氣能形成爆炸性混合物，遇熱源、明火或與氧化劑接觸，有燃燒爆炸的危險。一旦泄露，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。對于跨區(qū)域長距離的烯烴輸送管道，目前國內(nèi)尚未制訂可以直接執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。該烯烴輸送管道在工程設(shè)計、施工和運營過程中，結(jié)合實際情況，參照執(zhí)行了國內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并進(jìn)行了專題的安全評價和環(huán)境影響評價，采取了積極的環(huán)保和安全控制措施，為其它類似管道的環(huán)境保護(hù)和安全運行提供了有益的借鑒。

2 環(huán)境污染、危險因素分類

2.1 廢氣

施工期間的廢氣主要為機(jī)動車輛和施工機(jī)械作業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣和揚塵。管道所經(jīng)區(qū)域雨水多，氣候濕潤，管道施工采用邊開挖邊埋設(shè)管道的措施，因此施工中產(chǎn)生的揚塵極少。管道焊接、管溝開挖、頂管和定向鉆穿越所使用的柴油機(jī)等設(shè)備會產(chǎn)生少量的燃燒廢氣，但由于施工現(xiàn)場在野外，有利于廢氣的擴(kuò)散，且產(chǎn)生的廢氣量小，廢氣污染源具有間歇性和流動性的特點，且隨著工程施工完成而結(jié)束，因此對局部環(huán)境的影響很小。

正常運營期內(nèi)的廢氣主要來自清管掃線排氣、系統(tǒng)超壓排氣和無組織排氣等，主要污染物為乙烯、丙烯，廢氣納入首末站的焚燒系統(tǒng)焚燒后排放。

2.2 廢水

施工期間產(chǎn)生的廢水主要為施工人員的生活污水和試壓所產(chǎn)生的廢水。施工期間不在野外設(shè)集中營地，施工人員生活依托賓館原有的生活設(shè)施解決。分段試壓的廢水主要含鐵銹和泥沙，擬經(jīng)沉淀過濾處理后重復(fù)使用，重復(fù)利用率可達(dá)50%，只有少量排入地表水體或作為灌溉用水。

營運期間的廢水有生產(chǎn)廢水和生活污水，生產(chǎn)廢水為場地機(jī)械沖洗水，站場的廢水排入當(dāng)?shù)氐奈鬯幚韽S進(jìn)行處理。

2.3 固體廢物

施工期間的固體廢物來源于施工廢料、試壓用水的沉淀物和生活垃圾。施工棄土大部分就地平整，頂管穿越產(chǎn)生的棄土可作為填土處置或在指定地點堆放；定向鉆穿越過程中產(chǎn)生的以膨潤土為主要成分的廢棄泥漿，應(yīng)安全填埋或送當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門指定的垃圾堆放場處置。生活垃圾由環(huán)衛(wèi)部門進(jìn)行處理，焊接廢料等不得隨意丟棄，應(yīng)集中回收利用。

營運期間的固體廢物主要是站場的生活垃圾，由當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門收集處置。清管作業(yè)及檢修產(chǎn)生的少量廢渣，作為危廢由當(dāng)?shù)芈毮芴幚聿块T有償處置。

2.4 噪聲

施工期間的噪聲主要來自施工機(jī)械產(chǎn)生的噪聲，由于施工點多在野外，通過合理安排施工作業(yè)時間，噪聲一般不會對居民產(chǎn)生影響。

運行期間的噪聲主要為泵機(jī)組和壓縮機(jī)組運行時驅(qū)動電機(jī)所產(chǎn)生的，應(yīng)選用低噪聲電機(jī)和輸送設(shè)備。

2.5 危險因素

乙烯和丙烯為甲A類危險物質(zhì)，屬易燃、易爆、易揮發(fā)危險物，有燃燒爆炸的危險。

乙烯，常溫常壓下為帶有甜味的無色可燃?xì)怏w。幾乎不溶于水，溶于有機(jī)溶劑。乙烯在低濃度時，有刺激作用，高濃度時具有較強(qiáng)的麻醉作用，但無明顯興奮階段，麻醉快，清醒也快。對皮膚粘膜沒有刺激作用。主要中毒途徑是呼吸道吸入，其次為皮膚接觸。

丙烯，常溫下為無色、無臭、稍帶有甜味的氣體。不溶于水，溶于有機(jī)溶劑。屬低毒類。丙烯的麻醉作用及對心血管系統(tǒng)的毒性較乙烯強(qiáng)。丙烯是經(jīng)呼吸道侵入人體，吸入可導(dǎo)致感覺異常和意識喪失。

3 管道建設(shè)期間的安全與環(huán)境保護(hù)措施

3.1 管道設(shè)計

（1）鋼管選擇

鋼管類型結(jié)合輸送工藝及沿線管道的敷設(shè)條件，按照安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的要求進(jìn)行選擇。結(jié)合本工程管徑較小，選用L245NB等級的無縫鋼管，鋼管執(zhí)行質(zhì)量和檢驗要求相對較高的《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第2部分：B級鋼管》GB/T9711.2-1999，并編制了補(bǔ)充技術(shù)規(guī)定，對鋼管的化學(xué)成分、力學(xué)性能、幾何尺寸、制造及檢驗等提出附加要求。

管道壁厚參照《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251-2003中的三級地區(qū)進(jìn)行設(shè)計，強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)取0.5，穿跨越公路和河流處強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)取0.4，通過提高管道的強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)來確保管道的本質(zhì)安全。

（2）防腐層選擇

為避免管道因腐蝕造成泄露，根據(jù)管道敷設(shè)地段的土壤腐蝕情況和植被類型，管道采用三層PE加強(qiáng)級防腐層，并在末站設(shè)置陰極保護(hù)站1座，采取外防腐層和外加強(qiáng)制電流的聯(lián)合陰極保護(hù)來確保管道不受腐蝕；在沿線每隔5km設(shè)置均壓線，以消除兩管道間的電位差；在管道下溝完成后，采用地面低壓音頻檢漏儀對防腐層進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏點進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）安全間距

參照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB 50028-2006中關(guān)于液態(tài)液化石油氣埋地管道與相臨設(shè)施安全間距的要求，管道與村鎮(zhèn)、居民點及公共建筑的距離不應(yīng)小于40m，與高速公路、ⅠⅡ級公路和其它管道平行敷設(shè)時，安全間距不宜小于10m，Ⅲ級及以下公路不宜小于5m。

（4）管溝布置

由于乙烯丙烯在輸送時分屬不同的液相和氣相，同溝敷設(shè)采取分層布置管道的措施，液相乙烯置于管溝上方，氣相丙烯處于管溝下方（埋設(shè)相對較深），管道水平凈距約1.7m，豎向凈距約1m。在方便施工減少工程投資的前提下，盡可能避免兩管道的相互影響，也減少了氣相管道遭到破壞的幾率。

（5）管道焊接及檢驗

管道焊接采用氬弧焊打底，手工下向焊填充蓋面的焊接方式。焊接施工前先進(jìn)行焊接工藝評定，焊接作業(yè)嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程的要求進(jìn)行。

焊縫先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，外觀檢驗合格后方可進(jìn)行超聲波檢測和X射線檢測，超聲波檢測Ⅰ級焊縫為合格，射線檢測Ⅱ級焊縫為合格。不合格的焊縫按照修補(bǔ)作業(yè)規(guī)程進(jìn)行返修。

（6）清管、試壓和氮氣置換

分段試壓前采用清管器進(jìn)行分段清管，清管應(yīng)確保將管道內(nèi)的污物清除干凈。

管道下溝后分段進(jìn)行強(qiáng)度試壓及嚴(yán)密性試壓，試驗介質(zhì)采用清潔水，其中強(qiáng)度試驗壓力為1.5倍的設(shè)計壓力，嚴(yán)密性試驗壓力為設(shè)計壓力。強(qiáng)度試驗以穩(wěn)壓4h，無泄漏為合格；嚴(yán)密性試驗以穩(wěn)壓24h，壓降不大于1%的試驗壓力值且不大于0.1MPa為合格。

管道試壓、清管結(jié)束后采用干燥空氣進(jìn)行吹掃，吹掃完畢充入干燥氮氣，并保持管內(nèi)0.12～0.15MPa的微正壓密封，防止外界濕氣重新進(jìn)入管內(nèi)。

（7）截斷閥室設(shè)置

為了在管道發(fā)生事故時減少輸送介質(zhì)泄漏量、減輕管道事故可能造成的次生災(zāi)害，便于管道的維護(hù)搶修，全線設(shè)置兩座RTU截斷閥室，閥門采用全通徑全焊接球閥。

（8）線路標(biāo)志和警示帶設(shè)置

管道建成后，為便于對管道的養(yǎng)護(hù)和檢修，在管道上方設(shè)置線路標(biāo)志樁和警示牌。

埋地管道全線加設(shè)警示帶，警示帶置于管道上方約0.5m處，寬度不小于0.5m。警示帶采用聚乙烯材料制作，厚度不小于0.2mm，底色為黃色，警示帶上書寫“下有化工原料管道，禁止挖掘，危險！”等警示語，以提請第三方施工時注意保護(hù)管道。

3.2 管道建設(shè)

管道建設(shè)期間作業(yè)帶的臨時占地及線路標(biāo)志樁和截斷閥室的永久占地將不可避免地對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)、林業(yè)、種植業(yè)等產(chǎn)生一定的影響；管道敷設(shè)和穿越作業(yè)，也會改變一定范圍內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)，可能影響到土地利用，引起水土流失；穿越施工可能會影響到水生物的洄游和棲息環(huán)境，施工產(chǎn)生的棄渣可能會對附近的地表水環(huán)境產(chǎn)生影響；開挖穿越道路，還會給當(dāng)?shù)鼐用竦纳畛鲂挟a(chǎn)生一定的不便。

在管道建設(shè)期間，應(yīng)嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，從施工設(shè)備和現(xiàn)場管理兩方面著手加強(qiáng)現(xiàn)場的管理。施工作業(yè)過程中要嚴(yán)格控制作業(yè)帶的寬度，不得隨意擴(kuò)大施工帶寬，開挖施工保證生土和熟土分開堆放，回填時先填生土再填熟土；河流大中型穿越采用定向鉆方式，河流開挖穿越施工應(yīng)在枯水期進(jìn)行，道路穿越盡量采用頂管方式。管道建設(shè)完畢后，通過種植新的草皮和植被，恢復(fù)沿線地表原貌，以減少對生態(tài)環(huán)境的影響。

4 管道運營期間的安全要點

管道采用密閉輸送工藝，正常情況下不會對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境產(chǎn)生不利影響，但在發(fā)生事故的情況下，烯烴的泄漏會污染當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，并可由此引起的火災(zāi)、爆炸、中毒事故。

在管道運營期間，采取以下的措施來預(yù)防和防范事故的發(fā)生。

（1）制定嚴(yán)格的操作規(guī)章制度。對操作人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)，提高操作人員的素質(zhì)和技能，防止誤操作、違章作業(yè)及操作失誤帶來的風(fēng)險事故。

（2）設(shè)置自動檢測系統(tǒng)。利用DCS系統(tǒng)對輸送過程的重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并實現(xiàn)輸送過程的操作控制和安全控制；同時信號隨光纜傳輸，實現(xiàn)首站和末站間的通訊聯(lián)絡(luò)；兩端均設(shè)置流量計，監(jiān)測、計量流量的變化。

（3）按規(guī)定對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，更換易損、老化部件，防止跑、冒、滴、漏的發(fā)生。

（4）加強(qiáng)外管道的管理。設(shè)置專職的巡線員，增加巡線的頻次，以便能及時發(fā)現(xiàn)對管道直接或潛在的危害作業(yè)，除正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，不得在管道附近從事其它活動，嚴(yán)禁在管道附近取土、挖塘或修建其它構(gòu)筑物。

（5）建立管道風(fēng)險事故處理應(yīng)急系統(tǒng)，制定完善的管道風(fēng)險事故應(yīng)急措施。設(shè)立搶維修中心，配備必要的搶維修機(jī)具，用于發(fā)生泄漏事故后應(yīng)急搶修工作，以確保管道安全、可靠、高效運行。

TU7

B

1672-9323（2011）01-0068-03

2010-10-30)