高压天然气管道输气管道建设工程项目可行性研究报告.doc

1 高压天然气管道工程 可行性研究报告 2 目目 录录 第第 1 1 章总论章总论 4 4 1 1 编制依据 4 1 2 项目背景及建设目的 4 1 3 编制原则 5 1 4 遵循的主要标准规范 5 1 5 总体技术水平 6 1 6 主要研究结论 7 第第 2 2 章章 自然条件及社会条件自然条件及社会条件 1212 2 1 地理位置 12 2 2 自然条件 12 2 3 社会条件 13 第第 3 3 章气源及市场分析章气源及市场分析 1515 3 1 气源概况 15 3 2 市场分析 16 第第 4 4 章管道线路工程章管道线路工程 1717 4 1 线路走向方案 17 4 2 设计参数 18 4 3 线路用管 19 4 4 线路截断阀室 23 4 5 管道穿跨越 24 4 6 管道敷设 25 4 7 管道焊接及检验 29 4 8 管道清管 试压 30 4 9 线路附属设施 32 第第 5 5 章章 防腐及阴极保护防腐及阴极保护 3232 5 1 防腐 32 5 2 阴极保护 35 5 3 主要工程量表 36 第第 6 6 章章 分输站分输站 3636 3 6 1 设计原则 36 6 2 站场工艺 36 6 3 设备及阀门的选用 38 6 4 非标设备 40 6 5 工艺部分主要工程量 44 6 6 站场内防腐 45 6 7 自动控制及仪表 47 6 8 供配电 50 6 9 通信系统 53 6 10 总图 53 6 11 建筑与结构 57 6 12 给排水及消防 61 6 13 采暖通风 65 第第 7 7 章章 节能节能 6767 7 1 主要消耗指标 67 7 2 节能措施 67 第第 8 8 章章 环境保护环境保护 6868 8 1 环境保护执行标准 68 8 2 影响环境的危害分析 68 8 3 环境保护措施 69 8 4 环境保护管理机构 71 8 5 环境监测 71 8 6 环境影响分析 72 第第 9 9 章章 劳动安全卫生劳动安全卫生 7272 9 1 劳动安全执行标准 72 9 2 劳动安全卫生危害因素分析 73 9 3 劳动安全卫生措施 74 第第 1010 章章 消防消防 7676 10 1 工程的火灾危险性分析 76 10 2 安全管理对策与措施 78 10 3 消防安全 81 10 4 安全消防专用设施 82 4 第第 1111 章章 安全设施设计安全设施设计 8383 11 1 危险有害因素分析 83 11 2 采取的主要防护技术措施 90 11 3 安全管理机构 92 11 4 主要结论及建议 93 第第 1212 章章 组织机构及定员组织机构及定员 9494 12 1 机构 94 12 2 定员 94 12 3 培训 94 第第 1313 章章 维修与抢修维修与抢修 9595 13 1 概述 95 13 2 原则 95 13 3 工作内容 95 第第 1414 章经济影响分析章经济影响分析 9696 14 1 投资估算结果 96 14 2 财务评价 100 14 3 不确定性分析 101 14 4 财务评价分析结论 101 附件 附件 附件 1 34 阀室 任丘北部门站输气管道建设项目可行性研究报告审查会会 议纪要 中国石油华北油田公司规划计划处 2011 年 5 月 5 日 附图 附图 附图 1 管道平面走向图 附图 2 阴极保护平面布置图 附图 3 分输站工艺自控流程图 附图 4 分输站地理位置图 附图 5 分输站平面布置图 5 第第 1 1 章总论章总论 1 11 1 编制依据编制依据 1 国家有关燃气 石油天然气相关专业标准 规范 规定 2 2010 年 8 月华北油田公司关于 XX 高压天然气管道工程可行 性研究报告 的委托 1 21 2 项目背景及建设目的项目背景及建设目的 1 2 1 项目背景 陕京二线 输气管道工程的建设是 2004 年西部大开发十大重 点工程之一 管道主要输送长庆油田的天然气 西起陕西省靖边 县 途径陕西省 山西省和河北省 东至北京市大兴区采育镇 全长 935 4 公里 该管线于 2005 年 7 月 20 日正式进气 2006 年 11 月 陕京二线 任丘分输天然气站申请开口成功 任丘西部门 站正式投入使用 为任丘市提供了天然气保证 根据任丘市燃气总体发展要求 为了使任丘市 陕京三线 配 套的任丘北部门站工程在技术上 经济上合理可行 充分发挥其 社会效益 受华北油田公司委托 河北华宁工程勘察设计有限公 司进行编制 XX 高压天然气管道工程 可行性研究报告 1 2 2 建设必要性 1 为了满足任丘市市政府要求双回路 双气源安全稳定供气以 及任丘市宏观经济发展的要求 2 为保障华北石化 1000 万吨天然气制氢工程的原料供应 3 进一步保证华港燃气集团有限公司对工业 民用天然气 供应的持续与稳定 1 2 2 研究范围 6 本输气管道工程所涉及的内容包括 线路路由 管道敷设 用 管 管道防腐 阴极保护等内容及经济评估 1 31 3 编制原则编制原则 1 严格执行国家 行业的有关法规 政策 标准和规范 2 根据任丘市天然气供应现状与发展规划 从实际出发 远近 期结合 3 线路走向布局合理 避开城镇规划区及不良地质地段 注重 管道本质安全 防止第三方破坏 确保管道安全平稳运行 4 选用先进 成熟 可靠的工艺技术 方案既要做到安全 稳定 可靠 又要经济合理 以减少投资及拆迁补偿费用 5 注重消防 环保 节能 安全生产和劳动卫生 1 41 4 遵循的主要标准规范遵循的主要标准规范 输气管道工程设计规范 GB50251 2003 油气输送管道穿越工程设计规范 GB50423 2007 关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定 试行 78 交公路字 698 号 78 油化管道字 452 号 石油天然气工业输送钢管交货技术条件第 2 部分 B 级钢管 GB T9711 2 1999 油气长输管道工程施工及验收规范 GB50369 2006 油气输送管道穿越工程施工规范 GB50424 2007 油气输送管道线路工程抗震技术规范 GB50470 2008 管道下向焊工艺规程 SYJ4071 1991 石油天然气钢质管道无损检测 SY T4109 2005 钢质管道焊接及验收 SY T4103 2006 7 管道地面标识管理规范 Q SYGD0190 2008 管道干线标记设置技术规定 SY T6064 1994 长距离输油输气管道测量规范 SY0055 1993 钢质管道外腐蚀控制规范 GB T21447 2008 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 GB T21246 2007 埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范 SY T0019 97 埋地钢质管道聚乙烯防腐层 GB T23257 2009 辐射交联聚乙烯热收缩带 套 SY T4054 2003 中华人民共和国石油天然气管道保护法 中华人民共和国主 席令 第三十号 中华人民共和国环境保护法 全国人大常委会 1989 工业 三废 排放试行标准 GBJ4 73 声环境质量标准 GB3096 2008 建设项目环境保护条例 国务院 253 号令 建设项目 工程 劳动安全卫生监察规定 原劳动部令第 3 号 令 1 51 5 总体技术水平总体技术水平 1 输气管道依靠陕京二线提供的压力作为动力 利用首末两端的 压差进行天然气密闭输送 2 采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极保护相结合的 方式进行防腐 8 1 61 6 主要研究结论主要研究结论 1 6 1 资源概况 陕京二线 增输工程于 2008 年 11 月开工建设 2009 年 11 月建成 扩建了榆林压气站 新建了兴县 阳曲 石家庄 3 座压 气站 陕京二线逐步达到年输气 120 108m 的设计规模 正在建设中的 陕京三线 工程 是国家重点工程 该长输管 线起于陕西榆林 与 陕京二线 并行 该工程以输送塔里木盆 地天然气为主 同时可输送新增引进的部分中亚天然气 设计年 输气量 150 108m 本工程气源为陕京二线 34 号阀室 供气压力为 7 6MPa 该气 源符合 天然气 GB17820 中一类气的标准 并且充足可靠 能够 保证任丘市近 远期工程用气 任丘市城区天然气消费市场已落实 需求旺盛 是比较理想的目标市场 1 6 2 市场概况 1 华港燃气集团有限公司所拥有的任丘北部门站 任丘西部门 站 河间门站都需要从陕京二线 34 阀室下载天然气 总年用气量 约为 11 2 108Nm3 34 阀室站内无法满足工艺安装要求 所以 华港燃气集团有限公司新建分输站 1 座 直接连接 34 阀室 2 任丘市天然气供应得到了快速发展 截止到 2010 年 任丘市 铺设约 100km 的城市燃气管网 城市燃气的用户达到 8 6 万户 年商业用气 8000 104Nm3 基本实现了城市燃气的全覆盖 初步 具备了年供气 33000 104Nm3 的能力 随着国家对节能减排方面所 采取的相关措施和任丘市城市规划的逐一实施 工业用气量在逐年 迅猛的提高 根据任丘市未来用气量的预测 2010 年 2020 年任丘 9 市区域用气量预测见表 1 6 1 表 1 6 1 任丘市用气规模预测表 年 限 年用气 量 108Nm3 a 年平均 日用气 量 104N m3 d 计算月 平均 日用气 量 104N m3 d 计算月 平均 小时用 气量 104Nm3 h 不可中 断 日用气 量 104N m3 d 2 010 1 2033 3338 333 513 20 2 011 1 5643 3349 404 323 60 2 012 1 7247 6753 864 494 03 2 013 1 8952 4359 254 694 52 2 014 2 0857 6864 604 845 06 2 015 2 2863 4471 065 035 66 2 016 2 5169 7977 475 166 34 2 017 2 7676 7785 215 507 11 2 018 3 0484 4492 895 817 96 2 019 3 3492 89102 186 398 91 2 020 3 68102 18112 407 029 98 由于 2007 年 1 月投入使用的任丘市西部门站最大能够达 到年供气量 3 3 108Nm3 a 目前中国石油华北石化分公司作 为任丘市最大的工业用户 2010 年用气量约为 1 1 108Nm3 a 其气源通过任丘市西部门站经城市中压管道 供应 增加了中压管网的供气压力 影响居民生活用气的稳定 同时可靠性较低 随着中国石油华北石化分公司规划扩建生产 10 线 预计其 2013 年最大年用气量将达到 2 0 108Nm3 a 以及 任丘市 CNG 车运天然气约为 1 0 108Nm3 a 这就造成任丘市 西部门站无法正常满足城市用气 因此华北油田公司新建了任 丘市北部门站输气量为 2 1 108Nm3 a 以保证对任丘市供气 的可靠性及稳定性 本次管道工程即为任丘市市北部门站的气 源管线 1 6 3 工程概况 1 分输站主要工艺为 天然气在站内调压 计量后外输至下 游门站 工程配套的辅助专业有 建筑结构 仪表自动化 给排水及消防 供配电 暖通 通信 防腐 总图 机制等 专业 2 输气线路 管道起点位于任丘市青塔乡境内的陕京二线 34 号阀室 终点位于任丘市八里屯村的任丘市北部门站 长度约为 9 1km 左右 管道埋地敷设 埋深为管顶距地面 1 5m 防腐采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极保护 相结合的防腐方式 管线穿越 106 国道 1 次 3 线路用管 管道是做为任丘市北部门站的气源线使用 管道具体规格见表 1 6 2 11 表 1 6 2 管道设计参数表 设计规模 108Nm3 a 设计压力 MPa 管径 m m 壁厚 mm 管型钢种 等级 2 16 3219 1 5 6 直缝焊接钢 管 L290M B 2 16 32736 3 直缝焊接钢 管 L290M B 2 16 3323 9 7 1 直缝焊接钢 管 L290M B 通过计算外径 D219 1 管线基本可以满足输送要求 但考虑到管线 将来增容的可能 所以线路用管参数推荐用管见表 1 6 3 表 1 6 3 管道设计参数表 设计规模 108Nm3 a 设计压力 MPa 管 径 m m 壁厚 mm 管型钢种 等级 2 16 32736 3 直缝焊接钢 管 L290M B 根据沿线人文状况 按照 输气管道工程设计规范 GB50251 2003 的有关规定 沿管道中心线两侧各 200m 范围内 任意划分 成长度为 2km 并能包括最大聚居户数的若干地段 按划定地段内的 户数划分为四个等级 管道全线地区等级属于二类地区 管道穿越 公路处顶管 加套管 穿越方式进行穿越 河渠 机耕路采用大开 挖穿越方式进行穿越 当采用大开挖方式穿越时 需对河渠两侧岸 坡进行砌石防护 1 6 4 主要工程量 12 1 线路及其配套工程主要工程量 表 1 6 4 主要工程量表 序 号 项目单位数量备注 1 线路 1 1 直缝焊接钢管 D273 6 3mm L290MB km9 1 1 2 三层结构挤压 聚乙烯加强级防腐 9365 1 3 穿越公路及河渠处 15 1 5 水工保护处 7 1 6 施工辅路 9 2 宽 6m 2 分输站 座 1 2 1 阀门个 80DN 100 2 2 超声波流量计橇块 套 6 带过滤器 2 3 调压器橇块 套 6 每套 3 个 2 4 放空立管 具 1 2 5 汇气管 具 7 3仪表自控 3 1 PLC 站控系统 套 1 2 技术经济指标 表 1 6 5 主要技术经济指标表 序号项 目单位数量备注 一规模 1设计规模108m3 a11320 104m3 d 2设计压力MPa6 3 二水 电 气消耗 1水t a1050 13 序号项 目单位数量备注 2电104kw h a28 53 三总占地面积 1永久性占地亩8 6其中 分输站占地 8 45 亩 2临时性占地亩164站外管线按 12m 宽临时占地考虑 四建筑面积m2386 4 五钢材t 六定员人 15 七工程总投资万元 9810 46 1工程费万元6410 09 2其他费用万元2709 3 3备费用万元539 3 4建设期贷款利息万元151 78 1 6 6 研究结论 1 本项目的研究完全符合国家相关标准规范的有关规定 2 本项目的气源是安全可靠的 完全能够满足下游各门站对天 然气的需求 3 通过对管道气源 供气规模的分析 本项目技术方案是合理 可行的 第第 2 2 章章 自然条件及社会条件自然条件及社会条件 2 12 1 地理位置地理位置 任丘市位于河北省中部 地处京津冀经济圈 属环京津 环 渤海经济开放带 是国务院确定的对外开放市 市区北距北京 151km 西南距石家庄 201km 东南距沧州 114 km 东北距天津 135 km 西距保定 66km 市境东与廊坊市文安 大城两县相连 南 与河间市毗邻 西与保定市高阳县接壤 西北与安新县隔白洋淀相 望 北与雄县相接 全市总面积 1012 平方公里 东西横距 42 5 14 km 南北纵距 41 km 总人口为 81 9 万人 其中任丘市 68 2 万 人 华北油田 13 7 万人 2 22 2 自然条件自然条件 2 2 1 气候条件 任丘市属于东部季风区暖温带半湿润气候 属冀中平原暖 温半干旱复种亚区 大陆性气候显著 大陆度为 65 2 干燥 度 1 33 四季分明 光照充足 夏暑冬寒 温差较大 任丘 市地域气象资料见表 2 1 1 表 2 1 1 任丘市地域气象资料表 地区任丘单位数量 年平均 12 1 月平均最 高 32 1 月平均最 低 10 极端最高 42 7 气温 极端最低 23 8 采暖总天数 123 4 盛行风向 SSW 全年 m s3 0 平均风速 最大 m s4 0 年均降水量 mm558 8 最大冻土深度 cm67 0 最高 65 6 极端地面 温度 最低 27 9 年均气压 mba 1015 6 年均日照 时数 2704 1 年均蒸发量 mm 2145 7 相对湿度 63 地震基本 烈度 度7 0 15g 2 2 2 水文地质 15 任丘市土壤田质为河流冲积物和沉积物 耕层质地多变 土体层次分明 全市土壤分为潮土和沼泽土两大类型 沼泽土 占总耕地的 0 09 其余为潮土 在潮土中 褐化潮土约占 0 03 典型潮土约占 74 盐化潮土约占 23 5 沼泽化潮 土约占 0 25 任丘市水资源主要为地表水和地下水 据多年 平均量综合计算 全市水资源为 1 438 108m 其中地表水 约 0 5 108m 地下水约 0 938 108m 地表水资源主要靠 白洋淀蓄水 占全市地表水资源的 80 2 2 3 地震 根据 中国地震动参数区划分图 GB18306 的划分 任丘市 地震烈度为 7 度 地震加速度值为 0 15g 2 32 3 社会条件社会条件 2 3 1 行政区域划分 任丘市共辖 6 个乡 议论堡 青塔 北辛庄 七间房 北汉 于村 9 镇 出岸 石门桥 鄚州 梁召 吕公堡 长丰 苟各 庄 辛中驿 麻家坞 2 个省级经济技术开发区 任丘经济开发 区和雁翎经济开发区即牛村开发区 共辖 413 个行政村 2 3 2 经济产业 任丘综合实力不断提升 2007 年 全市生产总值完成 406 7 亿元 固定资产投资 70 1 亿元 全部财政收入 35 3 亿元 农 民人均纯收入 5231 元 城镇居民人均可支配收入 12303 元 农业结构日趋合理 农业产业化经营率达到 46 形成了 鸡 鸭 鱼 菜 四个主导产业 培育了 60 个产业化龙头企业 有 12 个农产品被评为国家或省名优产品 项目建设进一步加强 16 新上投资 1000 万元以上的项目 160 个 超亿元的 14 个 是近 年来项目最多 投资规模最大的一年 民营经济实力不断壮大 形成了石化 铝型材 摩托车 石油钻采设备制造 电气机械及 器材制造等特色主导产业 民营企业总数 1 8 万多家 通过 ISO9000 系列质量认证的企业 103 家 3C 认证企业 52 家 QS 认证企业 33 家 冠名 河北 以上名称企业 148 家 目前 任丘已成为中国铝型材产业基地和中国三轮摩托车产业基地 第 三产业发展较快 全市有各类规模市场 49 个 年成交额超亿元 的 10 个 各类宾馆 饭店 2389 家 其中五星级宾馆 1 个 四 星级宾馆 2 个 三星级宾馆 1 个 二星级宾馆 2 个 商业批发 零售网点达 1 7 万摊 餐饮网点 2290 个以上 全年社会消费 品零售总额完成 61 6 亿元 大小金融 保险机构 184 家 全 部金融机构年末存款余额 202 5 亿元 其中城乡居民储蓄余额 134 1 亿元 任丘先后被国家命名为全国平原绿化先进市 两 基 教育先进市 幼儿教育先进市 文化先进市 体育先进市 残疾人工作先进市 广播电视先进市 爱心献功臣先进市 任丘 的综合实力从 九五 起一直位居河北 十强 和全国百强县 市 2006 年 综合实力列全国百强县市第 71 位 2008 年 县 域经济基本竞争力列全国百强县市第 42 位 2 3 3 交通状况 任丘交通十分便利 京九铁路自东北向西南纵穿全境 全长 35 5km 沿途涉及 8 个乡镇 28 个行政村 在市区东侧建有 车站 现有 51 趟列车停站 年客流量约 85 万人次 运货量约 65 万吨 市境内公路总长 1100km 居全省之冠 其中 106 国道南北纵贯 市境 41km 津保公路南线东西横穿市境 40km 两路在市区交叉 17 通过 市长途汽车站现有发往京津等地的省际班车17 条路线另 有 发往北京 天津 石家庄 廊坊 沧州 和保定的班车 公路交通十分发达 第第 3 3 章气源及市场分析章气源及市场分析 3 13 1 气源概况气源概况 陕京二线输气管道西起陕西省靖边县 途经陕西省 内蒙古自 治区 山西省 河北省 东达北京市大兴区采育镇 管线经过毛乌 素沙漠东南边缘 晋陕黄土高原 吕梁山 太行山脉和华北平原 全线总长 935 4km 管径 1016mm 设计压力 10MPa 设计年输气量 120 108m a 陕京三线输气管道工程 西起陕西省长庆榆林首站 东至河北 省永清县永清分输站 管线全长 820km 管径 1016mm 设计压力 10MPa 设计年输气量 150 108m a 目前陕京三线的阀室与陕京二线阀室已经连通 统一通过陕京 二线分输站给各地区输送天然气 3 23 2 市场分析市场分析 3 2 1 目标市场的选择 2005 年的 2 月天然气引入华北油田矿区开始 任丘市开始用 上了管输天然气 到 2006 年 11 月 陕京二线 任丘分输站 建成 到 2007 年 1 月 任丘西部门站正式投入使用 任丘市 发展城市燃气市场第一次有了可靠的气源保证 任丘市天然气供 应得到了快速发展 截止到 2009 年 任丘市铺设形成了约有 100 km 的城市燃气管网 城市燃气的用户达到 8 6 万户 年商 业用气 8000 104Nm3 基本实现了城市燃气的全覆盖 初步具 18 备了年供气 3 3 108Nm3 的能力 任丘市天然气用气量现状见 下表 表 3 2 1 任丘市 2008 年用气量 区 域 年用气量 108Nm3 a 年平均日 用气量 108Nm3 d 计算月平均 用气量 108Nm3 d 高峰小时 用气量 108Nm3 h 任 丘 0 6116 9520 331 99 表 3 2 2 任丘市 2009 年用气量 区域年用气量 108Nm3 a 年平均日 用气量 108Nm3 d 计算月平均 用气量 108Nm3 d 高峰小时 用气量 108Nm3 h 任丘 0 8222 7827 332 62 3 3 2 天然气规模预测 2010 年 2020 年任丘市区域用气量预测见表 3 2 3 表 3 2 3 任丘市用气规模预测表 年 限 年用气 量 108N m3 a 年平均 日用气 量 104Nm 3 d 计算月 平均 日用气 量 104N m3 d 计算月 平均 小时用 气量 104N m3 h 不可中 断 日用气 量 104N m3 d 2 010 1 2033 3338 333 513 20 2 011 1 5643 3349 404 323 60 2 012 1 7247 6753 864 494 03 2 013 1 8952 4359 254 694 52 2 014 2 0857 6864 604 845 06 2 015 2 2863 4471 065 035 66 22 5169 7977 475 166 34 19 016 2 017 2 7676 7785 215 507 11 2 018 3 0484 4492 895 817 96 2 019 3 3492 89102 186 398 91 2 020 3 68102 18112 407 029 98 第第 4 4 章管道线路工程章管道线路工程 4 14 1 线路走向方案线路走向方案 管道起点位于任丘市青塔乡境内的陕京二线 34 号阀室 管道终点位于任丘市八里屯村的任丘市北部门站 方案一 管线自 34 号阀室起沿着东北走向的陕京二线东侧 平行敷设穿过任青公路 南侧有水渠 之后 从 2 处鱼塘之间 通过 穿过 1 处灌溉渠 1 条砖路后到达任丘市新西环路 穿 过任丘市新西环后 通过 1 片树林到达任雁公路后 穿越赵店 西公路后从路东侧采油井场的西侧通过 到达赵店东公路东侧 后 转向正东方向 在穿过邓河公路 路东侧有污水 之后一 直到达 106 国道 在国道东侧的八里屯和北五里铺村之间沿着 任丘市的规划路 穿过 2 条水渠 敷设 敷设到任丘市北部门 站的正南方 在转向任丘市北部门站 穿过 1 条沥青路之后到 达任丘市北部门站 管道全长约为 9 1km 管道采用埋地敷设 全线穿越小型河渠 7 次 小型公路 7 次 106 国道 1 次 管道 全线均是平原耕地地段 地势平稳 管道采用三层结构挤压聚 乙烯加强级防腐和牺牲阳极防腐相结合的防腐方式进行管道的 外防腐 20 方案二 管线自 34 号阀室起先向西穿过陕京三线后 沿着 东北走向的陕京三线西侧穿过任青公路 南侧有水渠 之后 穿过 1 处灌溉渠 1 条砖路后到达任丘市新西环路 穿过任丘 市新西环后 通过 1 片树林到达任雁公路后 到达赵店东公路 东侧 转向正东方向 穿过陕京二线 三线后在穿过邓河公路 路东侧有污水 之后一直到达 106 国道 在国道东侧的八里 屯和北五里铺村之间沿着任丘市的规划路 穿过 2 条水渠 敷 设 敷设到任丘市北部门站的正南方 在转向任丘市北部门站 穿过 1 条沥青路之后到达任丘市北部门站 管道全长约为 9 8km 管道采用埋地敷设 全线穿越小型河渠 6 次 小型公 路 7 次 106 国道 1 次 穿越陕京二线 1 次 陕京三线 2 次管 道全线均是平原耕地地段 地势平稳 管道采用三层结构挤压 聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极防腐相结合的防腐方式进行管道 的外防腐 方案比选 方案一中部分管道通过路线附近有鱼塘 民房 井场等增 加管线施工和协调征地的难度 方案二中管线穿越陕京二线 1 次 陕京三线 2 次 其协调 报批周期无法预估 同时施工难度较大 项目工期无法保证 综上所述 二个方案路由长度相差不大 而方案二的施工 难度及复杂程度要远高于方案一 所以本次项目推荐方案一 本工程线路具体走向图详见附图 1 21 4 24 2 设计参数设计参数 1 设计规模 华港燃气公司的 XX 高压天然气管道工程的管道设计输量为 60 104Nm d 即为 2 1 108Nm a 2 设计压力 管道运行压力为 4 0MPa 设计压力为 6 3MPa 3 压力系统 起点压力 4 2MPa 终点压力 3 6MPa 3 其他基础数据 管道埋深处月平均最低地温 10 管道设计输送天数 350 天 4 34 3 线路用管线路用管 本工程管道输送介质为天然气 设计压力为 6 3 MPa 所需管 径为 D273mm 从安全性和经济性考虑 管线直管段用管采用直缝缝 埋弧焊钢管 冷弯弯管 热煨弯管用管采用直缝埋弧焊钢管 4 3 1 管径壁厚计算 根据本工程输气干线的管径和设计压力 采用过高强度的管材 不但价格高 而且壁厚的有效利用率低 选用强度过低的管材 则 需要增大管道的壁厚 为合理选择管材等级 根据管道所在地区等 级 对管道不同钢级的钢管壁厚和钢材用量进行计算 综合考虑工 程造价 供货周期 供货方便程度等因素 推荐采用国内生产技术 成熟 产量稳定的 L290 钢级钢管 按照 输气管道工程设计规范 GB50251 2003 管道壁厚 22 计算公式为 PD 2 s Ft 式中 钢管计算壁厚 mm P 设计内压力 MPa D 钢管外径 mm s 钢管的最小屈服强度 MPa 钢管焊缝系数 按 输气管道工程设计规范 选取 1 F 设计系数 按二级地区为 0 6 t 钢管的温度折减系数 取 1 0 4 3 2 弯头强度计算 b m DR DR m 24 4 式中 b 弯头或弯管的管壁计算厚度 mm 弯头或弯管所连接的直管段管壁计算厚度 mm m 弯头或弯管的管壁厚度增大系数 R 弯头或弯管的曲率半径 mm D 弯头或弯管外直径 mm 经对线路用管 热煨弯头用管进行强度计算 为确保管道运行 更加安全 提高管材壁厚等级 同时为减少钢管壁厚等级过多 生 产麻烦 考虑到管材采购和施工方便 不同地区等级的线路用管及 对应热煨弯头的选用结果见表 4 3 1 23 表 4 3 1 线路直管段及热煨弯头用管表 地 区 等 级二级地区 计算壁厚4 9 直管段 mm 选择壁厚6 3 计算壁厚5 1 DN250 壁厚 热煨弯头 mm 选择壁厚7 1 4 3 3 管道强度及稳定性校核 1 当量应力校核 对于埋地管道必须进行当量应力校核 校核条件为 受约束热 胀直管段 按最大剪切应力强度理论计算的当量应力必须满足下式 要求 0 9 ehLs 式中 e 当量应力 MPa h 管内压引起的环向应力 h Pd 2 MPa 其中 P 管道设计内压力 MPa d 管子内径 mm 管子壁厚 mm L 内压和温度引起的轴向应力 MPa Lh12 E t t 其中 泊桑比 0 3 E 钢材弹性模量 E 2 05 105 MPa 钢材线膨胀系数 1 2 10 5 m m t1 管道下沟回填时温度 t2 管道的工作温度 24 s 管子规定的最小屈服强度 MPa 对使用温度较高的最不利条件进行强度校核 取 t1 10 管道施工最低温度 t2 30 最高运行温度 经计算 对于材质 L290MB 管道直径 D273mm 运行压力 4 0 MPa 最小壁厚 6 3mm 的管道 e 159 1MPa140 时 才会在管子正常运输 铺设 埋管情况下出现圆截面 失稳 根据 输气管道工程设计规范 GB50251 2003 第 5 1 3 的规定 DN250 输气管道的最小公称壁厚分别为 6 30mm 经过计 算 本工程线路用管的直径与厚度之比分别为 43 3 远小于 140 因此 钢管不会出现圆截面失稳问题 3 径向稳定验算 验算公式 12 DHW 061 0 8 03 0 3 3 3 n ms m I DEEI ZKWD x Dx 其中 x 钢管水平方向最大变形量 m Dm 钢管平均直径 m 0 273m 25 W 作用在单位管长上的总竖向载荷 N m 土壤容重 MN m3 取 0 017 D 钢管外径 m H 管顶回填土高度 m Z 钢管变形滞后系数 取 1 5 K 基床系数 按规范取 0 103 E 钢材弹性模量 N m2 2 06 1011 N m2 I 单位管长截面惯性矩 3n 12 m4 m n 钢管公称壁厚 m 0 0063m Es 土壤变形模量 N m2 取 2 8 106 N m2 经验算 在管道设计埋深及外载荷情况下 x 6 03 10 310 年约 20 年 适用温度 15 70 30 110 除锈要求Sa2 5Sa2 5 涂层厚度1 8 3 7mm0 3 0 5mm 环境污染很小很小 补口工艺热收缩套 带 喷涂或热收缩套 带 主要优点 综合性能优异 既有 FBE 的 强粘结 良好的耐阴极剥离和防 腐性能 又有 PE 良好的机械性 能 抗透湿性和绝缘性 粘结力强 使用温度范围宽 涂敷管可冷弯 具有极好的耐土 壤应力和耐阴极剥离性能 37 项目聚乙烯复合结构熔结环氧粉末 缺点涂敷工艺较复杂 易被尖锐物冲击破坏 对吸 水敏感 涂装过程要求十分严格 耐光老化性能差 适用地区 各类环境 特别适用于对涂 层机械性能 耐土壤应力及阻水 屏障性能要求较高的苛刻环境 如碎石土壤 石方段 土壤含水量 高 生物活动频繁 植物根系发达 地区 大部分土壤环境 特别适用粘质 土壤 4 本工程推荐使用的防腐层 本工程沿线地形 地貌主要为平原 管道附近人文活动频繁 推荐本工程管道全部采用聚乙烯三层复合结构防腐 防腐等级推荐 为 管线的穿越段相邻比较近 而且附近有高压电力线 所以管道 外防腐采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐 5 本工程为 XX 高压天然气管道工程 管道管径为 D273mm 采 用 L290MB 螺旋缝焊接钢管 设计压力 6 3MPa 常温输送 全长约 9 1km 管线防腐层采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐 聚乙烯 加强级防腐层预制严格执行 埋地钢质管道聚乙烯防腐层 GB T23257 2009 的要求 防腐层在工厂预制 管端预留长度为 100 110mm 管道除锈等级达到 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈 等级 GB T8923 规定的 Sa2 5 级 弯管外防腐采用高固体分环氧树脂涂料 湿膜厚度 120 m 辐 射交联聚乙烯热收缩带 胶带厚度 2 3mm 带宽 100mm 搭接宽度 为 50 55 补口采用辐射交联三层结构热收缩带防腐 补伤采用高固体分 环氧树脂涂料进行修补 38 5 25 2 阴极保护阴极保护 由于管道起点是陕京二线阀室 无法安装阴极保护设备 而终 点位于任丘市北部门站也没有安装位置 因此管线采取牺牲阳极阴 极保护 牺牲阳极选用镁合金牺牲阳极 镁合金牺牲阳极具有开路电位 高 发生电量大 环境适应性好 使用寿命长等优点 也无须外加 设备 维护工作量小 5 35 3 主要工程量表主要工程量表 防腐工程主要工程量见表 5 3 1 表 5 3 1 防腐及阴极保护主要工程量 名 称单位数量备注 D273 钢管环氧粉末加强级防腐 管补口 个 910 高固体分环氧树脂涂料 辐射交 联聚乙烯热收缩带补口 电位 电流 测试桩 200 20 2500 支 10 为防盗 采用混凝土测试桩 镁合金牺牲阳极 22 86kg支 6 3 组 每组 2 支 镁合金牺牲阳极 4 0kg支 8 过路套管用 高压电线下用 便携式阴极保护电位只能测量仪 AMP 1 台 2 维护用 第第 6 6 章章 分输站分输站 6 16 1 设计原则设计原则 主要遵循以下原则 1 满足分输系统工艺设计的要求 实现天然气接收 分输功 能的需要 2 社会依托条件好 供电 给排水 通信 生活及交通便利 39 3 与附近厂矿企业及其它公用设施的安全距离应符合国家标 准 石油天然气工程设计防火规范 GB 50183 2004 4 站场有足够的生产操作和设备检修用的作业通道及行车通 道 有车行道与外界公路相通 5 节约用地 尽量减小土方工程量 降低工程投资和管理费 用 6 26 2 站场工艺站场工艺 6 2 1 分输站概述 由于陕京二线 34 阀室目前只剩余一个预留口 并且其站内现 已无法满足下载口的工艺安装要求 所以在 34 阀室东侧约 100m 处 任丘市青塔乡境内农田中新建 1 座分输站 将华港燃气集团有限公 司的北部门站 西部门站 任河管线的下载口均移到分数站内 分 输站平面及工艺流程详见附图 6 2 2 分输站工艺 设计参数 进站压力 7 6MPa 出站压力 4 2MPa 设计压力 10MPa 设计气量 320 104Nm3 d 站场功能 1 接收上游管线天然气 2 对进站天然气进行 调压 过滤 计量 40 3 向下游门站分输天然气 4 进 出分输站天然气紧急截断和放空 5 事故状态及维修时的天然气截断放空 工艺流程说明 自陕京二线天然气输气管道输送的天然气以 7 6MPa 进入分输 站 首先经总汇气管分配 分别进入北部门站分输橇 西部门站分 输橇 任河线分输橇以及预留口 每座分输橇 预留除外 均先经 2 套调压装置橇块 开 1 备 1 进行调压 然后进入 2 套超声波流 量计橇块 开 1 备 1 进行计量 计量后天然气以 4 2MPa 出站 输 至下游用户门站 在计量前汇气管可单接一路气进自用气调压箱 经计量 调压 后满足站内采暖和生活用气需求 在进 出分输站总管道上设置有电动紧急切断阀 当分输站内 或下游用户发生重大事故时 迅速关断紧急切断阀 将站内设备与 上 下游隔断 汇气管 过滤器等设备排出的含油污水 集中排放 至排污池 定期拉运至安全地点处理 同时 在管线和设备上设置 有安全泄放系统 管线及站场超压放空气引至站外放空立管 工艺流程图详见 DWG 0001 气 01 6 36 3 设备及阀门的选用设备及阀门的选用 本工程设备及阀门的设计压力为 10MPa 和 6 3MPa 6 3 1 计量 调压系统 为实现本工程与下游门站供气的交接计量 设置交接计量仪表超 声波流量计 本工程调压装置主要包括压力检测系统 压力调节系统 压力 安全保护系统及相关的监视报警系统 调压装置将保证维持系统下 41 游压力在工艺所需的范围之内 确保系统下游压力不超过允许的压 力 还可完成限制系统下游的流量不超过设定值的功能 本工程每座分输橇设两路调压 计量系统 一开一备 6 3 2 阀门 1 紧急切断阀 为便于维修 以及发生事故 尽可能减少损失和防止事故扩大 在分输站的进 出站管线上设置紧急截断阀 紧急截断阀采用钢球 阀 配置电动执行设备 当站场发生事故及检修时 可关闭进 出 站紧急截断阀 保证站场的安全 2 球阀 根据输气管道的特点 工艺管线上的阀门均采用钢制球阀 其 特点是密封性能好 操作灵便 具有远控要求的阀门采用电动球阀 电动球阀操作维修简便 开闭时间短 3 节流截止放空阀 节流截止放空阀具有密封可靠 耐冲刷 使用寿命长 操作轻 便等特点 该阀门采用双质 硬质及软质 密封 节流面与密封面 分开结构 使阀门的密封性和使用寿命大大提高 放空管线采用双 阀结构 节流截止放空阀下游设置球阀 以保证密封性 便于维修 与更换 4 阀套式排污阀 排污阀也采用硬软双质密封面 并采用阀座浮动连接 设有平 衡孔可调节软密封面变形量 保证了密封的可靠性 具有耐冲蚀 排污性能好 使用寿命长等优点 5 止回阀 42 止回阀选用无冲击 压降小 流通能力大 密封性能好的轴流 式止回阀 6 安全阀 安全阀有弹簧式和先导式两种类型 先导式安全阀与弹簧式安 全阀相比 改粗弹簧直接感应压力为压力传感器 先导器 感测压 力 大大提高了压力感测的灵敏度 同时克服了传统弹簧式安全阀 动作后阀芯不易复位 关闭不严的问题 本工程站内气体超高压泄 放选用动作灵敏 泄放能力大的先导式安全阀 6 3 3 放空管 分输站新建 1 具 DN250 h 25m 的放空立管 站内工艺装置在 事故状态和检修时天然气集中排放 6 3 4 绝缘接头 绝缘接头安装于管线上 由于其结构上的特点 得以将相连接 于其两端的管道可以在导电上断开 即不导电 从而防止阴极保护 电流的流失和对其它系统的不良影响 6 46 4 非标设备非标设备 6 4 1 概述 非标设备设计内容有汇气管 放空立管 清管三通 本次设计 不得用于其它工程项目 6 4 2 设计范围 设计范围为非标设备的主体及部分附件 截止到设备接管的第 一片法兰 包括对非标设备进行选材及设计 并提出制造 检验及 验收的要求 不包括土建基础 消防设施 防雷接地 防腐保温 仪表安装 等设计内容 详见相关专业内容 43 6 4 3 设计原则 1 严格执行国家和行业最新版本的法规 标准 规范和规程 确保所设计的非标设备符合国家及行业的各项现行规定 2 严格按照工艺及甲方所提供的各有关参数进行设计 满足 工艺过程的需要 设计应充分考虑站场的生产操作特点 与生产 管理和维修相适应 3 在设计中积极采用经实践考验的新结构 新技术和新材料 力求做到技术先进 经济合理 操作方便 运行平稳 安全可靠 4 设计制造立足国内 并消化吸收国外先进技术 5 根据设备的工作压力 工作温度 介质特性等工艺条件以 及材料的机械性能 耐腐蚀性能 制造工艺性能 结合市场材料供 货状况进行合理的材料及设备防腐涂层的选择 确保使用安全 经 济合理 6 根据设备的工作状况及其重要程度 确定设备的设计使用 寿命按 10 15 年考虑 6 4 4 遵循的标准规范 钢制压力容器 GB150 1998 钢制卧式容器 JB T 4731 2005 化肥设备用高压无缝钢管 GB 6479 2000 钢制压力容器焊接规程 JB T 4709 2000 承压设备无损检测 JB T 4730 2005 气焊 焊条电弧焊 气体保护焊和高能束焊的推荐坡口 GB T 985 1 2008 埋弧焊的推荐坡口 GB T 985 2 2008 钢制管法兰 垫片 紧固件 HG T20592 20635 2009 44 锅炉和压力容器用钢板 GB 713 2008 钢制卧式容器 JB T 4731 2005 压力容器涂敷与运输包装 JB T 4711 2003 6 4 5 主要设备设计方案 本工程主要非标设备有汇气管 放空立管和清管三通 1 放空立管 放空立管应能承受放空背压的影响 具有高可靠性 高安全性 要求防爆 防风 防雨 防寒 防雷 抗干扰能力强 能承受地震 风载等各种载荷 应满足安全 环保及健康的要求 噪音小 运行 维护简单 使用寿命长 2 汇气管 按照我国标准 GB50251 输气管道设计规范 的规定 汇气管 属于压力管道管辖范围 为管道附件 不属于压力容器 因此设计 应遵循压力管道的有关标准规范 其设计压力与管道的设计压力一 致 这种规定与国际上其它国家如美国标准 ASME B31 8 的规定是 一致的 汇气管的筒体壁厚计算和开孔补强计算 GB50251 输气 管道设计规范 中均有明确规定 其制造 检验及验收应按 GB150 钢制压力容器 的有关规定进行 同时汇气管应由具有压 力容器制造资格的工厂制造 管道附件和管件的水压试验与工艺系 统的试压压力相同 汇管在筒体上开口的结构有两种型式 一类是传统的焊接结构 另一类是开口模压拔制结构 焊接结构即汇管上的开口接管采用无 缝钢管或锻制加厚接管与筒体焊接 其特点是制造工艺比较成熟 简单 适用于压力比较低的汇管 拔制结构即对筒体上开口位置以 加热方式用模具在压力下拔出一个开口接管 接管与筒体是一个整 45 体 其过渡区是圆弧过渡形式 对于高压汇管 开口模压拔制结构 不论在外观上 结构受力上和焊接接头缺陷的避免上均优于开口焊 接结构 对于拔制工艺 主管壁厚不仅要满足高压下的强度要求 还要为支管提供所有材质并满足开孔补强 因此 拔制工艺主管的 筒体壁厚相对较厚 另外 受拔制水平的影响 开口接管的拔制高 度不会太高 汇气管结构型式采用焊接结构还是拔制结构取决于以下几点 1 设计压力 从以上分析对比中可以看出 拔制汇管从性能 上优于焊接结构汇管 但同时主管壁厚较厚 当主管长度较大时 相对于焊接结构必将更多地消耗大量钢材 增加成本 另外拔制工 艺相对复杂 制造费用高于焊接结构 这也不利于成本的控制 2 开口大小 当支管直径相对于主管直径较大时 如在 DN400 的主管开 DN300 的孔 此时的管口条件超出了所有计算方法的适用 范围 无法采用等面积补强法或者压力面积补强法对开孔进行补强 对于此类大开口情况 自然不能采用开口焊接支管的型式 而只能 选择拔制结构 3 生产能力及运输要求 从以上分析对比中可以看出 焊接 结构制造工艺比较成熟 简单 具有生产能力的制造厂很多 使用 比较普遍 而拔制结构汇管正好与之相反 目前 国内还有许多制 造厂不具备拔制汇管的生产能力 因此 当工程所在省市周边没有 具备拔制汇管生产能力的制造厂时 应尽量考虑采用焊接结构汇管 否则将会增加运输困难和相关费用 尤其是工程量较大时 更应考 虑运输问题 本工程的最高设计压力为 10MPa 焊接结构汇管完全能满足功 能要求 并能确保设备安全可靠 工程所有汇管开口均在开孔补强 46 的适用范围内 完全能够采用焊接结构汇管 另外 该工程位于华 北平原 在确保设备安全可靠的前提下 从减小投资 保证生产能 力以及降低运输费用等多方面考虑均可采用焊接结构汇管 综上 本工程中所有汇管采用开口焊接结构 3 清管三通 本工程中所有清管三通均采用拔制或挤压结构 三通的主管长 度均应大于有效补强宽度的两倍 支管的高度均应大于过渡圆弧的 半径 并满足最小补强高度的要求 6 4 6 主要工程量 本工程非标设备主要工程量见下表 表 6 4 1 非标设