浅议城市燃气系统改造

文/高乃玲

浅议城市燃气系统改造

文/高乃玲

高乃玲，唐山市燃气集团有限公司

天然气作为优质燃料已被世界各国广泛采用，特别是天然气对环境保护所起的作用越来越被重视。随着天然气开发与输送规模的不断扩大，原人工燃气逐渐被天然气取代，而城市燃气输配系统的建造、扩建和改建过程要经过很长一段时间，受城市规划和建筑格局的限制，不可能进行大规模的市政改造工程，因此需要把原有的燃气输配系统进行改造改输天然气。

一、系统改造的必要性

原有输配管网系统以及用户表具、燃具等设施必须经过必要的更新改造后方可利用。因为我国原有城市燃气的气源以人工燃气为主，特别是煤制气，在诸多性质上与天然气存在较大区别。品质不同：人工煤气含有焦油、尘粒、硫化氢、氨与奈等杂质，易沉积在管道与设备中，影响运行造成隐患，而天然气是干气，仅含少量硫与硫与硫化氢杂质，可认为是清洁燃料。压力不同：人工燃气气源的供气压力一般为中压B级，而天然气供气压力可达4.0mpa甚至更高。热值不同：人工燃气的热值低于天然气，焦炉煤气的热值仅为天然气的1/2左右。燃烧性质、参数不同：焦炉其与天然气的密度、火焰传播速度、导热系数以及华白数、燃烧势等均存在较大差异。

二、原有燃气输配系统改造与利用的原则

原有燃气输配系统改造要在技术可靠、经济合理的基础上充分利用原有系统，包括各种设施，根据原系统质量、规模以及用气的发展规划，因地制宜分期分批淘汰原有系统。

（一）在城市老区以前设计的燃气管道的压力大都低于近期建造的管道的压力，所以原有燃气输配系统引入天然气后的运行压力不能高于原管道的设计压力。由于天然气主要依靠高压来实现长距离输送，燃气用户的用气性质和用气量不同。为了充分利用天然气压能，降低管网的投资，提高输配水平，针对不同情况进行不同处理，采用不同压力级制的管网，新建天然气中压管网采用A级，有人工燃气的中压管网一般为B级，它们之间可由中—中压调压站连接。

（二）原有燃气输配系统改输天然气必须完成三项工作：①必须对全线输配系统进行吹扫，然后进行燃气泄漏与管道缺陷的安全性检查。②根据检查结果对原有管道与设备进行必要的修复、改造或更新，并按规范对原有管道进行压力试验，压力合格后才能置换。③管网与用户设施的天然气转换，应采用非开挖的检查与施工方法，以减少对交通与环境的影响。当原有管道需要更换时，宜采用PE管内插，以减少开挖且不另占用管位。

（三）当原有燃气输配系统为设有区域调压室的中低压两级系统时，应先改造再利用，增加过滤器。由于天然气热值高于人工燃气，使低压管网流量减少而压降降低，因此可维持较低的调压站出口压力。但由于天然气燃气具额定压力高于人工燃气具的额定压力，因此室外与室内低压管道的运行压力必然高于原管道的运行压力，必须对管道、表具加强安全性检测，选择合理的调压范围。

（四）当转输干天然气时，原有人工燃气输配管网设有的凝水缸由于其结构、形状特殊，焊接质量很难保证，防腐也很难合格，是管道运行漏气的主要部位，必须换掉。可部分保留用做吹扫放散和天然气转换作业时的排气口。

（五）原有低压储气罐，可用作负荷调峰的过渡性装置，在达到使用年限前予与利用。

（六）人工燃气含有水蒸气和芳香烃等杂质成分，曾经长期输送人工燃气的管道存有积水，腐蚀严重，当转输干天然气时将导致原有管道和设备的各种形式的接口干缩而漏气，可采用天然气加湿的方法，或采取各种不影响供气的有效方法进行修复。

（七）当原有人工燃气输配系统改造量大，又需尽快利用天然气，还具有经改造后适用于天然气改制设备，可以考虑采用天然气改制的方法生产人工煤气，从而避免输配系统和用户用具的改造与转换。

三、管道及设施的改造

由于人工燃气含有水蒸气和芳香烃，麻丝等等密封材料接触水蒸气膨胀而起到密封作用，橡胶圈也因吸附芳香烃而膨胀。因此人工煤气以自身成分对密封件进行加湿。当改输干天然气时，将使各种密封材料干缩而造成漏气。由于天然气燃气具额定压力高于人工燃气具的额定压力，因此室外与室内低压管道的运行压力必然高于原管道的运行压力。曾经长期输送人工燃气的管道由于腐蚀或外力等因素造成管道壁厚变薄、变形、裂缝等缺陷，以及管道内积水、内壁杂质粘积，接口缺损等现象，当转输天然气时，由于天然气是干气，压力高于原人工燃气，将导致原有管道收缩而引发的管道内应力加大，管道漏气几率加大。因此在改输天然气前，必须沿管线地带、设备场所以及用户处进行系统燃气泄露检测，对原管道系统进行缺陷检查。根据检测结果，本着技术经济合理的原则对原有管道系统进行必要的修复或更新。

（一）室内镀锌钢管螺纹接口需更换为聚四氟乙烯带或其他适用于天然气的密封处理。在不停供气状况下可采用压固带进行挤压密封，采用压气性密封剂使其渗入螺牙接口，粘合固化而起到密封作用，然后在其外部采用环氧树脂封堵。

（二）钢管法兰接口：中低压管道法兰接口在天然气运行过程中漏气，一般是密封衬垫老化破损，垫片材质选用不适合天然气，必须进行更换或修复。不停气修复的方法是剪去衬垫的外周部分，用两种粗细不同的金属丝混杂包覆衬垫的外周，用树脂填充金属丝间隙，树脂固化后形成密封层。

（三）管道的修复与更新：对于腐蚀或损伤严重的管道以及运行中需提高输气压力的管道，必须加以修复或更新。为降低费用、减少噪声和对交通的妨碍其发展方向是实现不开挖施工并使用新材料与新管材：

1、内层喷涂树脂：对于低压小口径钢管由压缩空气向管内吹喷环氧树脂或抽吸管内空气吸入环氧树脂，使其涂敷在管道内壁，对于管径大于100mm的管道，采用压缩空气压入涂敷滑块，滑块移动使涂层均匀。

2、止漏套法：止漏套由两层构成，外层为聚乙烯套，内层为丁基橡胶，其耐寒耐热耐化学腐蚀，在重载荷反复作用下仍保持良好的密封性，特别适于庭院管和户内管应急止漏处理。

3、翻转内衬法：衬管由聚酯纤维织物上滚压聚氨酯制成，内壁涂有热固化环氧树脂胶黏剂，放入管道后由空气或水的压力完成衬管翻转粘贴。固化方式为加热或加压，一次施工长度可达150m，运行压力可达0.4mPa。

4、内插PE管：直接内插法是选用外径比需要更新管道内径小的PE管对接成较长管段，由专用机械牵引插入需要更新的管内。加热内插法是为使插入的PE管可通过弯管，在制管厂把PE管压成扁平状，缠绕在滚筒上，在施工现场由加热器把PE管加热，使其软化并用压型机压成U形，由传送机与牵引机在需要更新的管段两端同时开动，把PE管插入管内，加热加压使PE管形状复原并通过空气与水冷却，最后进行清管作业，插入的PE管外径几乎等同需要更新管内径，一次插入可通过6个45°弯头和一个90°弯头，施工长度可达60m，插入速度为15m/min，与开挖换管相比费用减少50%。挤压内插法：有挤压机将PE管压缩到原管径的75%～85%后进行插管，内插后的PE管将在2～7内逐渐恢复到原管径，也可采用2.5 mPa的水扩径。

（四）调压室的改造：原有人工燃气多采用中低压输配系统，而调压室多装有雷诺式调压器。输天然气时，除出口压力进行调整外，须在进口处加装过滤器，过滤精度为20um，以防干天然气使原有管道壁上附着的杂质剥离后带入调压器，设置紧急切断阀与出口压力自动记录仪。取消安全水封与脱萘装置，并注意调压器皮膜应为丁晴橡胶制成，以及旋塞阀密封油应适用于天然气。

（五）原低压储罐的利用。原有人工燃气输配系统的储气设施一般为湿式储罐。在新的天然气系统中，天然气若降至低压储存，再由压缩机升压输入中压管网，将造成大量电力消耗。宜设置引射器利用高压或次高压天然气引射罐内低压天然气外供中压管网，以节约能耗。天然气进入湿式储气罐有加湿效果，如果需要保持干气，可采用塑料浮球隔湿。

（六）计量表的更换。天然气与原有燃气因热值差异而影响流量范围，导致计量范围不适用必须更换，皮膜应采用丁晴橡胶膜。

四、管线和设备的静密封检查修复

设备和管道的静密封性能的改变，是造成输配系统跑、冒、滴、漏的主要原因。由于天然气与人工燃气存在较大差异，原有系统改输天然气时必然影响静密封的性能，为了得到可靠的静密封在转输天然气前必须对所有设备和管道的静密封进行检查、更换、试压。重点是各种阀门。阀门的清洗和检查，通常是把大盖拆下，彻底清洗后进行检查：阀体内外表面有无砂眼、粘砂、氧化皮、毛刺、缩孔及裂纹等缺陷；阀座与壳体结合是否牢固，有无松动脱落现象；阀芯与阀座是否吻合，密封面有无缺陷；阀杆与阀芯连接是否灵活可靠，阀杆有无弯曲，螺纹有无断丝等缺陷；阀托与填料压盖是否配合适当；阀盖法兰的结合情况；填料、垫片、螺栓的材质是否符合使用要求；阀门开启是否灵活。阀门的密封面缺陷（撞痕、压伤、刀痕、不平等），当深度小于0.05mm时用研磨方法消除，当深度大于0.05mm时先补焊再研磨，研磨时必须在研磨表面涂一层研磨剂。阀门经内部检查修复后，按标准规定的试验压力进行强度及严密性试验，通常是进行水压试验，以压力不降，密封圈及填料无漏水即为合格。

五、结束语

在对原有燃气输配系统各个环节进行安全性检查、修复、改造、更新以及压力试验合格后，才能对输配管网与用户设施进行天然气的转换，即实施对原有燃气系统用天然气置换作业，才能保证转输后的运行安全，减少跑、冒、滴、漏的发生。▲