大同華潤燃氣有限公司 楊馭東

鄭州市政設(shè)計研究院有限公司 王 旭

關(guān)鍵字：人工煤氣 天然氣 改造 置換

0 引言

大同煤礦集團有限責(zé)任公司煤氣廠(簡稱同煤)于 1988年建成投產(chǎn)開始供氣，管網(wǎng)覆蓋礦區(qū)、平旺鄉(xiāng)西，云岡溝延伸至忻州窯礦，口泉溝延伸到大斗溝礦。雖然焦爐煤氣相對價格較低，但是其熱值低、雜質(zhì)多，已經(jīng)不能滿足居民高品質(zhì)生活的需求，近幾年為減輕燃煤帶來的污染，采用更為清潔高效的天然氣已經(jīng)迫在眉睫。

大同華潤燃氣有限公司于2016年8月開始為期一年的天然氣置換與改造工作，針對本項目施工期短、任務(wù)重、施工難度大的特點，對供氣區(qū)域進行了詳細的調(diào)查研究，結(jié)合煤氣管網(wǎng)的現(xiàn)狀制定了相應(yīng)的技術(shù)改造和置換方案。

1 同煤供氣區(qū)域輸配現(xiàn)狀及燃氣氣源

1.1 輸配現(xiàn)狀

截止2015年底，同煤發(fā)展居民用戶約8.83萬戶、商業(yè)用戶78戶、工業(yè)用戶1戶。年銷售煤氣總量4 745萬m3。

同煤煤氣輸配系統(tǒng)主要有儲配站、調(diào)壓站、中低壓兩級管網(wǎng)組成(管材為鑄鐵管和鋼管)。同煤儲配站設(shè)5萬m3濕式氣柜1座，10萬m3干氣柜1座，調(diào)壓站37座；現(xiàn)有壓縮機7臺，調(diào)壓器60臺；閥門 300多個，凝水缸 600多個。中低壓管線全長289km，其中市政中壓管線42 km，低壓及庭院管線247 km。煤氣廠中壓管線向北進入礦區(qū)、向西沿河溝進入口泉溝礦區(qū)。中壓管線運行壓力級制為中壓B，實際運行壓力0.1 MPa。該運行壓力遠遠不適應(yīng)用戶的需求，高峰時，出廠壓力即使提高到0.12MPa，最遠端的調(diào)壓器進口壓力也只有0.01MPa，不能滿足用戶灶前最低使用壓力。

1.2 天然氣氣源與供應(yīng)現(xiàn)狀

大同華潤燃氣有限公司在同煤集團東南部建有西韓嶺和落里灣2座門站。西韓嶺門站建于2004年，氣源來自陜京一線應(yīng)縣至大同的輸氣管線，年輸氣量2.0億m3；2013年又建成落里灣門站，年輸氣量達6.0億m3，該氣源來自陜京一線、二線、西氣東輸干線、保德煤層氣。這兩路氣源，完全可確保對置換區(qū)域內(nèi)的用戶供氣。公司在同煤北部后山、東部校南街、泉輝路、文化街一帶敷設(shè)了近10 km中壓管線，管線已覆蓋了同煤主要生活區(qū) 80%的面積。該區(qū)域內(nèi)所有中壓管線的運行壓力級制為中壓A(實際運行壓力≥0.3 MPa)，遠遠高于同煤煤氣0.1 MPa的輸氣壓力，輸配能力大幅度提高。

這些門站和管網(wǎng)的建設(shè)為此次安全、快速實現(xiàn)置換任務(wù)打下了堅實的基礎(chǔ)。不僅能完全滿足同煤地區(qū)近期天然氣需求，同時也確保了未來天然氣用戶的發(fā)展需要。

2 天然氣需用工況分析

2.1 天然氣供氣規(guī)模

天然氣供氣規(guī)模按照人工煤氣與天然氣熱值進行折算。同煤人工煤氣年供氣量為4 745萬m3，人工煤氣熱值約為 12.18 MJ/m3，天然氣熱值為32.68 MJ/m3(陜京一線天然氣熱值)，則天然氣年供應(yīng)量為1 768萬m3。

2.2 用氣不均勻系數(shù)

本工程供氣對象主要為居民和商業(yè)用戶，工業(yè)用戶較少。由于城市商業(yè)用戶和居民用戶用氣規(guī)律基本相同，商業(yè)用戶與居民不均勻系數(shù)的變化規(guī)律也比較接近，為此它們的不均勻性可以合在一起考慮。工業(yè)用戶用氣一般比較均勻，用氣不均勻系數(shù)小于居民和商業(yè)用戶，且本工程工業(yè)用氣量較少，因此，本工程工業(yè)用戶用氣不均勻系數(shù)不再單獨考慮。

根據(jù)城市歷年管道燃氣供氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定本工程月、日、時不均勻系數(shù)如下：

月不均勻系數(shù)Km＝1.30；

日不均勻系數(shù)Kd＝1.10；

時不均勻系數(shù)Kh＝2.90。

2.3 燃氣計算流量的確定

計算流量大小，直接關(guān)系到燃氣輸配系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。計算流量偏大，輸配系統(tǒng)的金屬耗量和基建投資都會增加；計算流量偏小，又會影響用戶的正常、可靠用氣，因而應(yīng)合理確定燃氣的計算流量。燃氣的流量應(yīng)按燃氣計算月的高峰日小時最大用氣量確定。

涉農(nóng)企業(yè)指為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后過程提供一條龍服務(wù)的經(jīng)濟實體，一般指從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品銷售服務(wù)等活動，如農(nóng)場、飼料生產(chǎn)廠、農(nóng)業(yè)科技咨詢與信息服務(wù)公司等，間接提供與農(nóng)業(yè)相關(guān)中介、農(nóng)業(yè)信貸和農(nóng)業(yè)科技等服務(wù)的企業(yè)。涉農(nóng)企業(yè)在一定程度上將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源進行整合再分配，有效將分布散亂、信息閉塞的農(nóng)戶與市場連接起來，避免農(nóng)戶與市場脫節(jié)，是我國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要動力。

式中：Qh——小時流量，m3/h；

Qy——年用氣量，m3/h；

Km、Kd、Kh——月、日、時不均勻系數(shù)。

具體數(shù)值代入(1)得：本工程高峰小時流量為0.84萬m3/h。

3 人工煤氣管網(wǎng)的改造方案

3.1 中壓燃氣管網(wǎng)壓力

新建中壓管網(wǎng)設(shè)計壓力均按中壓A設(shè)計，設(shè)計壓力0.4 MPa。采用中壓輸送至小區(qū)、樓群或樓棟，經(jīng)箱式調(diào)壓器或柜式調(diào)壓器調(diào)至低壓入戶，此種供氣方式既利于減小管徑、節(jié)約投資，同時低壓入戶安全性較好。

3.2 中壓燃氣管道改造方案

考慮到原有煤氣管道設(shè)計壓力較低(煤氣中壓管網(wǎng)供氣壓力為0.1 MPa)，腐蝕較為嚴重，違法建筑物占壓，存在很大安全隱患，同時也缺乏完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)對原有煤氣管網(wǎng)及設(shè)施的安全評估的結(jié)果，對大部分中壓煤氣管網(wǎng)進行報廢并重新敷設(shè)；在確保安全的前提下，局部利用市政中壓老管道進行置換。

管網(wǎng)在施工的過程中，既考慮道路現(xiàn)狀又要減少對市民出行的影響，市政中壓管道采用地下直埋敷設(shè)與定向鉆穿越，小區(qū)內(nèi)的中壓管道采用地下直埋敷設(shè)。中壓燃氣管道管材采用有焊接鋼管、PE管(PE80 SDR11聚乙烯塑料管)。

3.3 小區(qū)低壓燃氣管道改造方案

小區(qū)戶外低壓燃氣管道的材質(zhì)多為鑄鐵管，腐蝕較為嚴重，存在很大安全隱患，因此對小區(qū)低壓煤氣管網(wǎng)全部重新敷設(shè)，樓前的低壓管道全部采用鋼管架空，其余戶外低壓管道采用 PE管(PE80 SDR11)直埋敷設(shè)。

原小區(qū)戶內(nèi)立管材質(zhì)多為鍍鋅管，時間久了，管壁腐蝕變薄、變脆，容易漏氣引發(fā)事故。對使用期限在五年內(nèi)的戶內(nèi)立管進行安全評估，根據(jù)評估結(jié)果，在滿足安全使用的前提下，可利用原管道更換燃氣表進行置換。對使用期限在五年以上的戶內(nèi)立管全部報廢，多層用戶采用戶外掛表方式，從戶外表后到戶內(nèi)的燃氣管道采用鋁塑復(fù)合管連接，所有的鋁塑復(fù)合管集成一束，統(tǒng)一安裝在 PVC套管內(nèi)，延墻壁向上架設(shè)。高層用戶與無法掛表箱的多層用戶，則采用燃氣戶外立管與戶內(nèi)安裝燃氣遠傳表的方式。

3.4 商業(yè)用戶改造方案

工商業(yè)用戶的管道因其特殊的工作環(huán)境，特別是餐飲行業(yè)，管道長期處于潮濕或水浸的環(huán)境中，極易腐蝕造成安全隱患，甚至引發(fā)重大安全事故。根據(jù)置換用戶實際情況，所有工商業(yè)用戶內(nèi)的燃氣管網(wǎng)全部重新敷設(shè)。

4 置換方案

4.1 置換區(qū)域

置換的區(qū)域可根據(jù)自然分片的小區(qū)進行，對于具備置換條件的用戶區(qū)域可先期置換，未置換區(qū)域繼續(xù)供應(yīng)煤氣。

4.2 置換前的準備工作

檢查待置換送氣管線有無被開挖、占壓，檢查閥門運行情況，是否能夠正常開啟、關(guān)閉，并將該段管線中端的閥門開啟。確認置換管段復(fù)壓合格沒有其它安全隱患，確定放散點。

4.3 原煤氣管道停氣封堵吹掃

報廢的煤氣管網(wǎng)全部要吹掃。關(guān)閉調(diào)壓站內(nèi)進、出口閥門，對所置換區(qū)實施停氣。當?shù)蛪汗軆?nèi)壓力降為零時，拆除調(diào)壓器主機，兩端用法蘭盲板進行封堵。拆除置換樓內(nèi)的戶內(nèi)引入管閥門，用管帽封堵，并作好相關(guān)記錄，一一核實，防止遺漏。全部封堵完成后方可進行吹掃。

放散點的設(shè)置在各樓棟管道的最遠引入管端，盡可能選擇室外有保溫垛的引入管為放散點。放散管必須接出室外，保證接口緊固不脫落。

吹掃時，從調(diào)壓站低壓出口(匯管)注入氮氣，管內(nèi)壓力不超 5 kPa，同時打開放散進行排空，一般注入8～10瓶氮氣后，再接入空壓機進行吹掃。

4.4 置換步驟

置換方式采用直接置換。置換過程分三個步驟：中壓置換接線點至各調(diào)壓箱(戶外)，放散點為各調(diào)壓箱的進口中壓過濾器或壓力表處，由最遠處向來氣方向依次進行置換；低壓置換調(diào)壓箱至用戶表箱(戶外)，放散點為各煤氣表箱進口閥門后；戶內(nèi)置換用戶表箱至用戶灶具。

5 結(jié)語

經(jīng)過為期一年多的緊張施工，2017年12月，大同市同煤集團煤氣廠供氣區(qū)域天然氣置換工程圓滿完成，8.83萬居民告別了人工煤氣，用上了清潔、高效、環(huán)保的天然氣。既解決了人工煤氣危舊管網(wǎng)的安全隱患，又推動了大同市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，進一步改善了城市空氣質(zhì)量。