探索综合管廊内天然气管道的安全性

郭旺民

摘 要：伴随着综合管廊在我国的迅速普及，各试点城市纷纷在其城区的主干路网下铺设起地下的综合管廊，由于天然气管道自身的特性，必须对其安全问题作出相应的防范。对此，本文将从天然气形成及其物性特征、天然气管道入综合管廊的相关要求和安全风险，以及有关的安全措施方面展开探究和讨论。

关键词：天然气管道;综合管廊;管道安全

随着城市人口日益密集，为了更为有效地利用天然气资源，需要积极推广综合管廊的建设，同时，由于天然气管道所输送的介质属于易燃气体，因而，必须在入廊之后对其采取有效的安全措施以使其符合相关安全标准，从而确保管道的安全运行。

1 天然气的形成及其物性特点

天然气作为一种化石能源，就形成问题来说，是经过远古时代的动、植物在经历一系列的化学、生物以及地质变化作用之后形成的一种埋藏于地层之中的清洁可燃气体。并且，根据不同的形成条件，可以将其划分为油田伴生气、煤层气、气田气、矿井气、凝析气田气。刚被开采出来的天然气往往会含有各种杂质，因此，在投入使用之前，需要对其进行一系列的处理，通常是通过脱硫和脱水来使其组分能够符合国家的标准规定，然后储存运输并投入民用，或是作为化工原料以及工业燃料进行使用。天然气的主要成为是甲烷（CH4），同时也含有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）以及戊烷（C5H12）。除此之外，还含有微量的一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气、硫化氢、水蒸气、以及惰性气体。之所以称之为清洁能源，是因为天然气的主要成分甲烷在燃烧之后生成的产物是水和二氧化碳，对环境造成的污染极小[1]。

近年来，天然气在民用和工业使用中正在逐渐取代煤炭、重油一类的能源，并且受到了广泛的欢迎。天然气的密度低于空气，通常是0.75～0.82kg/m3，相对密度是0.55～ 0.62kg/m3;沸点为-162.49℃，可以在低温下发生液化，常温下则会呈现气体状态。此外，天然气易燃易爆，其爆炸极限为空气中占比5%～15%，在国家安全生产监督管理总局等十部委所颁发的危险化学品目录中属于类别1的易燃气体，加压气体。

2 天然气管道入综合管廊的相关要求及安全风险

综合管廊建是一种建设于城市地下的构筑物，可以用于容纳两类及以上工程管线，其内部一般设有不止一个舱室，这些舱室的作用是用来收纳各种不同类别的市政管线。综合管廊的每一个舱室断面尺寸都应该足以满足入廊管道的安装以及操作人员日常巡检和维护的通行需要。在实际的建设之中，综合管廊通常是按照城市路网的规划铺设并深埋于城区的主干道路之下。综合管廊各个舱室的内部依靠电力设计实现照明;采用强制通风，在每个舱室都设有高于地面的进、排风口，通风口下设有用来维持舱室内部空气流通和更新的风机。并且，管廊中每100m～400m之间会设置通往地面的逃生口，以确保在紧急状况之下操作人员能够及时逃生。天然气在我国被广泛作为燃料应用于居民的日常生活和冬季采暖。城市内输送天然气通常是通过密封管道的方式进行的，用于输送天然气的管道一般选用PE管道或者是钢管。在市区进行城市管网铺设的时候，要使用直埋的形式将管道铺设与土壤之中，并用中性细砂将管道的四周填实。

一旦管道出现泄漏，天然气就会立即扩散到大气之中，进而降低形成爆炸极限混合物的概率。当在综合管廊中铺设天然气管道时，采用支架架空的方式将管道铺设于舱室之中，同时，在管道旁边预留出用于通行和检修的空间。然而，由于地下管廊处于密闭的运行环境，舱室和大气之间仅靠面积有限的进、出风口进行联通，这就导致了可燃气体泄漏后无法立即扩散于大气之中，从而非常容易造成气体在舱内流动积聚，然后，当可燃气体同舱内的空气混合并达到爆炸极限范围，就会在遇到火源时发生爆炸[2]。

3 天然气管道入廊应采用的安全措施

为了确保综合管廊内天然气管道的运营安全、消除爆炸、火灾等隐患，必须要对天然气舱室的安全措施加以强化，具体可以从以下几个方面着手：

首先，是要对管道本体的安全性进行提升。针对这一点，可以在进行天然气管道入廊设计的时候，对管道本体进行强化其安全性的专门设计，对此，需要根据《城市综合管廊工程技术规范》中的相关标准来实施。用于入廊的天然气管道应当选用无缝钢管，并且要保证管道的壁厚符合《城镇燃气设计规范》的具体要求。要根据管廊的实际走向，以及管舱断面的尺寸来对管道支架的数量和设置位置做出合理的规划。并且，在安装管道和管架的位置旁要留出一定的空间以便维护和检修。与此同时，还要充分考虑到管廊内部的温度变化问题，将管道的热伸缩量考虑在内，并为其设置相应的补偿方式，从而确保管道不会因为超出应力范围而受到破坏。在天然气舱室中，管道间和管道、管件间要通过焊接来进行连接，这是因为，相较于法兰连接，焊接可以更好地保证管道连接处的密闭性，进而减少发生气体泄漏的危险。要尽可能地将天然气的管道阀门设置在管廊外部，并设置可以对管道进行远程切断的紧急切断阀门，从而保证能够在紧急状况发生时及时切断入口阀门，以减少气体的泄放量、降低气体泄漏造成的影响。除此之外，在实际施工的过程之中，还要严格把控管道的焊接与防腐质量。对于入廊的天然气管道，为了确保管道的每一道焊接缝都能满足相关的质量标准，需要对焊接缝做100%射线检测和100%超声波检测。此外，由于地下管廊内的空气相对湿度较高，为了避免管道受到腐蚀，应当在入廊管道的外表面做相应的防腐处理，并且，由于管舱内空间有限，施工较为困难，因此，可以考虑在管道出厂时为其做好防腐涂装，在施工现场仅需对焊接缝做补口防腐即可。同时，管廊内部的钢制管架同样需要做防腐处理。

其次，要消除火源，根据有关规范的要求，天然气管道在入廊后应当被设置于独立的舱室之中，并且舱室的耐火等级要高于二级，并且，天然气舱与其他舱室的进风口之间净距要在10m以上，这是为了保证一旦天然气管道出现状况，泄漏的天然气不会进入电力舱等非防爆舱室，从而避免发生爆炸等危险。除此之外，天然气舱地面需要采用不发火花地面，以预防因工具、管材与地面发生撞击而产生火花。要为钢制管材做好防静电接地，以避免出现由于天然气在管道中流动而产生能够引发火花的静电积聚问题。与此同时，天然气舱室内的通讯、照明设备，以及仪表监控设备都应当采用防爆电气，并且舱室的风机以及积液池内的潜水泵也应当为防爆风机和防爆水泵，这样做可以在最大程度上降低因电气设备运行与泄漏的可燃气体相遇而產生火花的可能性，进而降低发生危险的概率。

最后，要进一步加强监测管理，并且建立起一套科学、有效的风险排除机制。可以在天然气舱室内部设置报警器，一旦舱室内的温湿度、水位、氧气，或是可燃性气体的情况异常，报警器就会发出警告，并将信号检测数据传输至燃气公司的监控部门和综合管廊的监控中心，进而帮助工作人员进行日常的检测和险情的排除[3]。此外，天然气舱室内的温度要低于40℃，如果温度超过这个限制，就要启动防爆风机来以通风的方式来进行降温。在天然气舱室内设置可燃气体报警装置，报警时，启动报警区间段舱室的事故风机，同时启动相邻两个防火分区内的事故风机，并且将管道的紧急切断阀断开，通过事故风机来将泄漏的天然气迅速排放到大气之中。除此之外，还需要在天然气管道舱内部设置疏散指示灯、应急灯、灭火器以及通讯电话等消防设备，并且，要有专人对综合管廊内的消防设备进行维护和看管，定期进行检验、及时更换过期设备。

综上所述，由于天然气易燃易爆，在日常的运营中，要始终把安全问题放在首位，综合管廊作为城市运转的枢纽干线，其安全问题至关重要，特别是在天然气管道的敷设问题上必须做好相应的安全措施，进而为人们提供更为安全、便利的生活。

参考文献：

[1]赵然.管廊中天然气管道泄漏扩散模拟分析[D].北京：北京建筑大学，2018.

[2]李昭阳.天然气管道入综合管廊的风险评价[D].广州：华南理工大学，2018.

[3]龚燚.燃气管线入综合管廊的抗爆防护技术研究[D].南京：南京理工大学，2018.