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燃气调压柜在北方地区的应用
 
      随着我国城市基础设施建设力度的加大和人民生活水平的提高,管道燃气事业得到了快速的发展。在城市燃气输配系统中,燃气调压装置是主要组成部分,是连接两级管网的枢纽。在传统的两级或多级管网输配形式中,大都采取区域调压站,用低压管网(压力P≤5 kPa)将燃气输送到千家万户。这种方式有它的优点,但也存在着许多的弊端。因此,选择新型的调压装置并采用燃气中压配气的供应方式是业内人士普遍关注的课题。
  德国、意大利、美国、日本很早便开始采用中压配气调压系统,使用调压柜。20世纪90年代以来,我国燃气行业越来越多的人认识并逐步采用了这种调压装置[1—4],均收到了良好的经济效益和社会效益。然而,由于北方地区自然条件的影响,调压柜在北方的应用仍然有许多问题值得探讨和解决。

1 调压装置的应用
1.1 区域调压站
  区域调压站多数采用雷诺式调压器[5]。雷诺式调压器零部件较多,结构较复杂,其优点是供气量大,自动调压性能好,供气压力稳定。但它的弊端是:①中低压管道双管进出调压站,使得工程造价较高。双管或多管同沟敷设,有很多路段管位紧张,无法通过。②区域调压站最关键的问题在于选址难,它与周围建筑物距离要求严格。一般调压站建筑面积不小于15m2,占地面积在25m2以上,不仅占地面积大,征地难,而且需申请划定红线位置,致使工程投资大、审批手续繁琐。③过滤器积污严重,导压管容易堵塞,经常造成超压送气。④由于雷诺式调压站没有超压安全切断,仅有一个安全水封放散装置,一旦出现调压器或指挥器薄膜破裂、阀口关闭不严,弹簧故障,中压停气又突然给气,高、低辅助调压器失灵,针型阀口堵塞等多种原因,将造成调压失控,使出口压力超高,而安全水封的放散能力是有限的,再加上可燃气体的放散,既污染环境又存在一定隐患。若不注意,轻则燃气表、燃气灶爆炸,重则造成人身伤亡事故。
  由于我公司管线经过的区域多,居民户不是很集中,有的又是居民户、锅炉房、直燃机在一个区域同时申请用气,所以我公司根据区域调压站特点,仅在兴隆山等地设有3座区域调压站。
1.2 专用调压室
  专用调压室依据《城镇燃气设计规范》GB50028—93第5.6.5条之规定,由用户提供位置,设置在用气建筑物的单独单层毗连建筑物内[6],其设备结构特点和要求:①在每一条调压线路上加设一台波纹补偿器,以调节因温度的变化而引起的法兰接口泄漏,也便于设备的拆卸;②在每个调压室外进口管道处加设一套带有波纹补偿器的切断阀;③每个调压室人口阀前加设一个安全放散阀,放散管超过屋顶2.5m;④每个调压室由厂家设专人管理,并安装集中报警的可燃气体报警装置,每日保证巡检一次,并做好记录;⑤用户自备过滤器的滤网、丁腈薄膜等易损件,及时更换;⑥调压室内都设有热水采暖装置。
  几年来,用户专用调压室的调压设备先是出现了多起法兰接口漏气事件,尤其是室外管线的切断阀的法兰接口漏气,后来加设了波纹补偿器解决了由于温度影响的法兰泄漏问题。系统运行至今,调压效果较好,运行稳定,安全可靠,管理到位。但是,专用调压室比较适用于工业、企业和公共事业用户,建设单位可以提供专用调压室的位置。对于居民就不适合了。
1.3 调压柜
  2000年我公司开始将市场开发重心转向居民供气。由于天然气一般经过开采、净化处理,通过长输管线进入市区后,其压力仍很高。为了充分利用天然气自身的压力,配气时宜采用中压,由中压管道直接将天然气输送到用户,形成了天然气中压配气的供应方式。调压柜正符合这种供气特点,于是于2000年初购进10台调压柜,在朝阳公寓等小区进行试点,取得了理想的效果。

  与另外两种调压装置相比,调压柜有如下优点:①无需向规划部门申请划定红线位置,解决了调压站征地难,位置不易确定的难题;②取消了全部街区低压干管,减缓了道路上管位紧张的矛盾,节省管网投资;采用中压输送,同等输送能力的条件下,管径减小,又节省一笔可观的费用;③无需建房,节省了土建费用;④因调压装置离用户比较近,用户的压力波动极小,保证了用户用气的稳定性;⑤调压柜通风性能好,设备安装紧凑,总体检修量小于调压站。

2 调压柜构成及特点
  通过城市中压管网,分出中压支管,中压支管担负着输送与分配的双重任务,各用户由中压支管上接出,在庭院内安装调压柜(中—低压)通过低压管进入户内。
  (1)构成
  调压柜的设备组合工艺与专用调压室相同,也是由调压器、安全放散阀、过滤器、阀门、测量仪表等组成;按工艺要求,紧装于金属箱内,整体可直接搬运和安装。
  (2)特点
  ①主调压器等关键部件均为进口设备,如美国、意大利、德国等产品,质量性能可以保证;②调压器和其他管路接口为螺纹连接,便于拆卸、维修;③调压柜具有超压切断和安全放散功能;④调压柜为单层无保温,并且具有一次性通风装置;⑤调压柜进、出接口为螺纹连接,以O型密封圈密封;⑥采用直接作用式调压器,动作灵敏、精度高。

3 出现的问题及改进方法
  (1)出现的问题
  在2年多的使用过程中,调压柜相继出现了一系列的问题。①冬季,因气温过低调压箱内的法兰接口相继出现不同程度的泄漏;②夏季,调压柜前管网压力升高至0.4MPa时,调压柜进出口管道的接头漏气;③2001年冬季时,出现信号管、主调压器阀口和切断阀阀口结冰堵死,调压失灵,造成低压管网停气事件3起;④朝阳公寓、一汽专用车厂等小区住宅调压柜主调压器阀座、切断阀阀口下部结冰,弹簧被冰限位,失去作用,安全放散阀结冰失灵,不能启动放散,造成进出口管线直通,使低压管网压力超过0.2MPa以上,导致3起民用表爆裂,2起灶具起火,3人受轻伤;⑤在刚入冬时,调压柜进出口管段挂霜,经常在太阳升起1h后,造成用户断气,给用户的正常生活带来不便。
  对于上述问题,我们在及时组织人员抢修的同时,也积极组织工程技术人员进行解体分析研究,我们认为:北方的冬季天气较为寒冷,最低可达-38℃,平均气温在-20℃左右。出口燃气温度也将下降。由于环境温度和天然气压力的变化,使含在天然气内的水蒸气很容易挂霜、结冰,形成霜堵、冰堵,进而使调压器失灵。
  (2)改进方法
  ①将调压柜与管网接口由螺纹连接密封圈密封,改为法兰接口高压耐油石棉垫密封;②在调压柜人口垂直于调压柜下弯头处加设PE凝水缸;③对调压柜进、出口从-1.6m处到调压柜内管段做聚氨酯发泡保温;④在调压柜内过滤器和调压器之间加设波纹补偿器;⑤对调压器、过滤器、阀门、放散阀及管路用双回路的防爆伴热带做伴热处理,并加设温控开关,同时采用聚乙烯保温管做外保温;⑥调压柜箱体由单层结构,变成带保温夹层的(双层)保温柜;⑦由原来只有简单一次性通风孔,变成房脊式多孔洞可切换的通风装置,冬季封闭,保证柜内温度,在需要时打开;夏天完全打开保证通风。
  按照上述方法,调压器厂家做了相应的改进,我公司又从天津新科购进了38台调压柜,经过两年的运行比较,改进的调压柜运行效果较好,未发生一起停气、超压、低压现象,居民、餐饮用气反映良好。
4 结 语
  经过伴热、保温、加补偿器和合理设置通风的调压柜以其占地小,不用额外审请用地,工程造价低,机动灵活,供气压力稳定,安全性能优良和末端用户压力降小等特点,适宜北方地区推广使用,且容易被开发商及居民用户所接受。随着城市的发展和管道燃气用户的增加,调压柜会逐渐显示出其优势,扩大在北方市场的份额。
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