近幾年來,燃氣行業發展迅速,城鎮燃氣管道作為國民經濟發展和人民生活保障的資源和能源大動脈,具有城市生命線的重要地位。城市燃氣安全關系到城市及社會的發展,隨著天然氣管網建設加快,燃氣供應能力不斷增強,在城鎮燃氣輸送過程中,出現了許多管網安全運行問題。因此,如何加強對城市燃氣安全的管理,防范事故于未然,是擺在燃氣輸配管網管理者面前的首要問題。
1 北京市燃氣管網現狀
截至2008年5月底,北京市已擁有各種壓力級制的埋地鋼質管道10217km、閥門井9231座、調壓站1088座、調壓箱11833個。經過更新改造,對運行30年以上的管道大部分進行了強制更新,目前運行25年以上的管道約676km,約占6.6%。
1.1 管道防腐情況
埋地鋼質燃氣管道的防腐措施主要有管道外防腐層和在管道上安裝陰極保護系統等。防腐層的種類隨著時代和技術的發展不斷變化,最早使用的防腐層是石油瀝青。20世紀80年代采用環氧煤瀝青,其后市場上還出現了塑化瀝青防腐膠帶和環氧粉末涂層等。20世紀90年代初期,聚乙烯(PE)包覆防腐層開始得到應用。陰極保護技術是在20世紀80年代開始采用,最初僅在部分新敷設的高、中壓管道上實施,逐漸發展到新敷設的高、中壓管道的陰極保護和管道同時設計、同時施工、同時使用,并且每年對一些舊管道進行陰極保護改造。2003年建設部頒布了CJJ95-2003《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》,其中明確規定了“新建的高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統。管道運行期間陰極保護不應間斷。”此后,公稱直徑200mm以上的低壓燃氣管道也開始安裝陰極保護系統。目前,北京市采用陰極保護系統的燃氣管道總長度逾3000km。
1.2 天然氣轉換的管道
北京市從1988年才開始天然氣的正式使用,到目前為止,所有的人工煤氣已經會部轉換成天然氣。而在原來用于輸送人工煤氣的管道中,除了已經改造的管道,還有近2000km的舊管道用于天然氣的輸送,由于氣質、輸送壓力、管道上的設施都發生了變化,因此,存在的安全隱患不容忽視。
2 管網安全方面存在的問題
由于城市燃氣的發展,建設、管理水平不同,在保障管網安全運行方面存在的問題也不一樣。針對北京的情況,由于歷史的原因,使用人工煤氣的歷史較長,因此,天然氣轉換后遺留的問題對管網造成了一定的隱患。另外還有防腐的問題等等。近幾年北京天然氣的發展迅猛,在施工、管理等方面也存在不完善的地方。近幾年在燃氣管網安全運行方面出現的突發事件統計數據表明,2001年-2005年,北京市燃氣集團有限責任公司共進行燃氣事故搶修932起。引發事故的主要因素是外力破壞和地下管道腐蝕,約占全部事故的75%。其他還有設施的問題、自管戶的問題、運行管理等問題。2004年-2007年的突發事件分類情況見表1。
2.1腐蝕漏氣
對近幾年來燃氣管道突發事件進行統計,腐蝕事故約占事故總數的35%。目前全市燃氣鋼質管道總長度為10217km,很多已經運行了15~20年,甚至更長的時間。由于當時所采用的設備、管材的制造水平普遍較低,加之施工技術等方面原因造成防腐層的完整性、粘接力較差,現在出現了一定的老化、變形現象,致使燃氣管道的防腐性能偏差。北京市大部分燃氣管道所處環境的土壤腐蝕性為中等偏強,土壤雜散電流干擾程度為中等偏強,從氧化還原電位方面評價土壤細菌腐蝕性為中等,從含水率方面評價土壤腐蝕性為強,從pH值方面評價土壤腐蝕性為中等,從含鹽率方面評價士壤腐蝕性為較強。綜合以上評價可以知道,目前北京市的土壤腐蝕性呈中等偏強,雜散電流影響偏強,含水率對土壤腐蝕性影響大,存在一定程度的細菌腐蝕,因而導致了燃氣管道腐蝕漏氣事故的頻繁發生。
由于歷史原因,北京市燃氣管網中還有部分中壓管道和絕大部分低壓管道沒有進行陰極保護(低壓管道的陰極保護是從2003年建設部頒布CJJ95-2003《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》后才開始實施的),這些管道不同程度地存在電化學腐蝕而造成管道穿孔漏氣的隱患。另一方面,2005年-2007年的腐蝕數據表明,低壓管道腐蝕漏氣不容忽視,尤其是DN200mm以下的低壓管道。2005年,DN200mm及以下的低壓管道腐蝕漏氣數量占全部管道腐蝕漏氣數量的29.8%,占低壓管道腐蝕漏氣數量的59.09%;2006年,DN200mm及以下的低壓管道腐蝕漏氣數量占全部管道腐蝕漏氣數量的50.6%,占低壓管道腐蝕漏氣數量的72%;2007年,DN200mm及以下的低壓管道腐蝕漏氣數量占全部管道腐蝕漏氣數量的28%,占低壓管道腐蝕漏氣數量的56%。由此可以看出,DN200mm及以下的低壓管道腐蝕漏氣數量所占的比例很高。
2.2 外力破壞
近4年來,由于北京市申辦奧運成功,首都的城市建設、改造的速度也進一步加快,燃氣管道被外力破壞事故頻繁發生,約占事故總數的1/3。其主要原因是由于20世紀90年代以前敷設的燃氣管道沒有標志帶、示蹤線,而且個別施工單位往往只重視經濟效益、施工速度,忽視對燃氣管道等地下設施的保護,在施工前對施工范圍內的燃氣設施等地下設施敷設情況不進行必要的了解,盲目、野蠻施工,造成外力破壞燃氣管道的事故時有發生。
2.3 設備故障
由于調壓箱、調壓站設備故障、管道堵塞等原因,造成用戶入口壓力超壓、失壓、停氣等事件。另外,由于閥門泄漏、放散管泄漏、管接頭泄漏、補償器泄漏、調壓器泄漏、焊接接口泄漏、內襯泄漏等造成的燃氣設施泄漏,影響管道的正常供氣。
調壓箱、站的故障主要表現為切斷閥失靈、自動放散閥失靈、調壓器失靈、過濾器堵塞等,究其原因主要是設備維護、檢修不及時。
2.4 違章建筑
燃氣管道被地上建筑、設施違章占壓,對管道的安全存在一定的隱患。一旦被占壓的管道出現泄漏,檢測維修比較困難,容易引發大的事故,造成人民生命和財產的損失。違章的情況主要有3類:
①由園林綠化、通信、電力、雨污水、熱力等市政工程造成。部分園林綠化、通信、電力、雨污水、熱力等市政工程在取得規劃批文等手續后就開始盲目施工,在施工前不召開施工配合會,在燃氣管道上方或安全間距內進行植樹、埋桿、敷設管道等施工,被運行人員發現后,又以既成事實、趕工期、國家重點工程等種種借口拒絕整改,形成新的燃氣違章。
②由于城鄉結合部地區私人或單位私搭亂建造成。城鄉結合部地區政府執法力度較弱。居民成分主要是當地農民和外地務工人員,素質較低,法律意識淡薄。居民為個人私利而搭建違章房屋,且不接受運行人員勸阻,甚至不接受政府有關執法部門的管理,造成違章占壓的情況時有發生。
③市內(尤其二環以內)個別居民或單位私搭亂建造成。二環以內個別居民和單位因各種原因,修建車棚、傳達室、煤棚等臨時性建筑,占壓燃氣管道。這類情況由于運行人員發現及時,而且市內城管部門執法力度較大,因此基本上都能夠在短期內消除,沒有對燃氣管網的安全形成長期危害。由于這幾年對各類違章的管理力度不斷加大,通過持續進行的拆除工作,已經拆除了很多違章建筑,但到目前還有幾百處需要解決。
2.5 天然氣轉換后的遺留問題
人工煤氣由于含水,雜質較多(如焦油、萘等),在管道中可以將微小漏氣隱患掩蓋住。轉換后的天然氣氣質干燥,有些成分能溶解人工煤氣中的雜質,再加上轉換后管網的壓力均有提高,因此,轉換后一段時間由于雜質堆積而未能發現的漏氣現象逐漸出現。另一個重要的問題是,人工煤氣由于含水,在管道上均設有凝水缸,這是一個漏氣隱患,因此,轉換后要廢除管道上的凝水缸。如果在廢除凝水缸的過程中處理得不好,也會成為安全隱患。北京近幾年已廢除凝水缸近8000個,僅2006年就發現凝水缸漏氣事故31起。
2.6 施工質量
施工質量引發的管網安全運行方面的問題有兩種。一種是管道焊口開裂事故,2005年共發生管道焊口開裂事故23起(含自管用戶5起),管道焊接質量不合格和管道地基不實,遇重壓發生沉降是造成焊口開裂的主要原因。例如,回龍觀三合商廈北石油科研院北門口的中壓DN500mm燃氣管道,投入使用不到1年,因焊接質量差,焊口就出現一道長度約375px的裂縫,造成燃氣大量泄漏。另一種是施工過程中管道內存有水和雜質,大量的水造成管道水堵,尤其在冬季使調壓器及管道不能正常供氣;而雜質則會損壞流量計、調壓器、過濾器等設備。
2.7 自管戶的問題
從燃氣公司的角度講,“自管戶”是指燃氣公司以外的投資建設燃氣管網及配套設施并對其自行管理的產權主體。自管戶管理的燃氣輸配設施基本上位于市政紅線以內的居民小區、廠礦企業、機關單位內,主要包括燃氣管道、調壓站、調壓箱、閥門井等。
自管戶比例相當大,截至2008年5月,管道長度為3143.67km,共有自管調壓站423座、自管調壓箱8852個、自管閥門井3198座。自管戶燃氣管道長度占全市燃氣管道總長度的30.8%,自管調壓站數量占全市燃氣調壓站總量的38.9%,自管調壓箱數量占全市燃氣調壓箱總量的74.8%,自管閥門井數量達到了全市燃氣閥井總量的34.6%。統計資料表明,2005年-2007年自管戶的突發事件已經占20%的比例,而且呈上升趨勢。自管戶的問題如下:
①部分產權歸屬不清,有近50%的管道屬于集資或臨時性質的單位建設,現已成為無主戶。
②燃氣管道及設施質量狀況堪憂,存在重大安全隱患。由于幾十年來燃氣自管戶始終將管道和配套設施視為一次性投資項目,在多年的使用過程中幾乎沒有任何更新改造,燃氣管道老化、銹蝕現象普遍存在,且許多工程或項目的施工圖紙已經散失。
③近年來自管管網設施發展迅速,在全市燃氣管網設施中占有越來越大的比例。而且2007年5月1日起施行的由北京市第十二屆人民代表大會常務委員會通過的《北京市城市燃氣管理辦法》和2003年5月28日由國務院第9次常務會議通過的《物業管理條例》這兩部法規,對城市管道和設備維修、養護的責任存在明顯的沖突,造成了規定上的不明確和責任不清,直接導致了燃氣自管戶對所轄管道和配套設施應承擔的責任無從落實,部分燃氣自管管道和自管配套設施實際上處于無人運行、無人檢修和無人負責的狀態,這是造成自管管網設施管理困難和安全隱患較大的主要原因。
3 解決方案及對策
3.1 加強腐蝕控制管理
①做好管道普查
腐蝕漏氣是形成安全隱患,造成突發事故的主要原因之一。因此,對管道腐蝕的控制應從對管道的腐蝕預測、對管網的安全評估做起。預先發現隱患,提出預防措施,以達到最低的事故率,減少損失,保障管網的安全運行。2004年,北京燃氣集團對運行20年以下各種壓力、管徑、防腐方式的管道(共208km),采取地面檢測和探坑檢測的方式進行管網腐蝕普查,對防腐層的情況有了一定的了解,并提出了需要改造的管道和需要加強運行管理的管道。
②做好日常檢測工作
日常的管道檢測不容忽視,如按照不同周期進行的巡線檢查,以及打孔檢測、五米線檢測等,這是通過自查的方式發現安全隱患的主要途徑。從統計數據看,2006年自查發現的安全隱患占42.6%,而2007年上升到46.9%,比例很高。
③加強陰極保護
埋地鋼質燃氣管道的防腐措施主要有管道外防腐層和在管道上安裝陰極保護系統等,目前較好的方法是將兩者結合在一起應用。在埋地管道上外加防腐層來防止管道的腐蝕是最常見也是最基本的方法,外防腐層由于自然環境、施工缺陷等影響,不可能做到天衣無縫,加之在城市中雜散電流的影響,燃氣管道出現電化學腐蝕導致穿孔漏氣的可能性較大。因此,應該配合使用陰極保護技術來最大程度地減小管道腐蝕的可能性。
對管道的普查表明,施加了陰極保護并且保護電位符合要求的管道的相對腐蝕深度要比沒有施加陰極保護的管道小得多。因此,陰極保護對管道的保護作用十分明顯。
④重視低壓管道防腐
統計數據表明,低壓管道腐蝕漏氣事故數量所占的比例很大。而2003年建設部頒布的CJJ95-2003《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》,對小于DN200mm的低壓管道的防腐和陰極保護沒有要求。因此,建議有關部門應引起重視。
3.2 加強運行管理
燃氣輸配管網管理的一項重要內容就是對管道、閥門井和調壓站等燃氣設施的日常性巡檢,及時發現問題,解決問題,消除隱患,保障管網的安全運行。只有到達現場,才有可能發現漏氣的問題,發現是否有違章占壓燃氣管道,是否有施工單位在管道上方施工、可能造成外力破壞等等。因此,巡檢的到位率是最基本的保障,通過采用科學的手段——電子巡檢系統,更有效地監督和管理輸配管網的管道設施的巡檢情況,提高管網運行的管理水平,保障管網的安全和穩定供氣。
3.3 加大城市管理力度
要解決外力破壞以及違章占壓管道對管網造成的安全問題,必須依靠有關的法律法規,爭取政府及相關職能部門的支持。我公司內部采用與施工單位簽訂《施工配合單》的方法,加強施工配合工作,主動提供燃氣管道設施的準確、詳細資料,與施工單位建立暢通的信息傳遞渠道,確保在發生突發事件時第一時間得到施工現場的信息。對一些不能配合的單位,依靠城市管理委員會,通過行政的手段進行查處。
3.4 加強應急預案的管理
應急預案是保障在事故狀態下能夠高速、高效地做好搶險、搶修工作,提高應對處理突發事故的能力,減少或避免因處理措施不當而引發重、特大事故的有效措施。因此,預案的制定要全面而且細致,要涉及到所有可能遇到的問題,而且對預案要熟練掌握,這樣才能在需要的時候發揮作用。
4 結語
以上是針對北京燃氣管網安全運行方面采取的一些方法和措施。其他措施還有建立、健全安全管理組織機構,深入開展安全宣傳教育,加強職工培訓等。要保證對城市工業和民用燃氣實現可靠和不間斷的供應,必須保障燃氣管網安全可靠運行。
車立新,北京市燃氣集團有限責任公司
來源:《煤氣與熱力》2009年10月
四川省成都市武侯區世紀城路198號