城市燃气管网改造及技术7

1、城市燃气管网改造规划及改造技术 银川版 总论1.1 全国燃气管网现状 到2006年，全国城市燃气管道长度已达18.95万公里，其中人工气5.05万公里，液化石油气1.75万公里，天然气12.15万公里。 我国城市燃气发展的基础是人工煤气，特别是八十年代的燃气发展遵循“多种气源，多种途径，因地制宜，合理利用”的方针，提出“优先使用天然气，大力发展煤制气，积极回收工矿燃气，合理利用液化石油气，适当发展油制气”的燃气发展方向，发展了一批以人工制气、余气利用为主的城市燃气，相应建设了相当数量的城市燃气管网1.2 城市燃气老旧管网改造的必要性和迫切性 因局限于当时的管道技术和管材的使用，大多数城市采用了

2、灰口铸铁管和落后的管接方式及防腐措施，敷设的埋地管道都已进入“老龄期”。由于管道老化和腐蚀，缺乏科学的管理维护，以及不可预见因素，得不到及时更新改造留下众多事故隐患，致使管道事故频繁发生，造成人民群众生命财产损失，严重影响了城市的生产和生活秩序。为确保城市燃气管网的安全供气，保障人民群众的切身利益，维护社会和谐稳定，促进城市燃气事业的健康发展，特编制全国城市燃气管网改造规划(2008年-2010年)。总论1.3 规划范围 1）全国地级以上设市城市 2）使用年限超过15年的燃气管道 3）有严重安全隐患的燃气管道 4）天然气进入城市后需要改造的管道 城市大规模利用天然气后，扩大用气量，原来的管网不

3、能适应天然气发展的需要；原有人工气的压力级制不能满足天然气管网输配的要求；原有人工气的管道技术，如管道接口形式（承插口）、管材选择、防腐方法等不符合天然气使用的需要。总论全国城市燃气发展概况2.全国城市燃气供气状况图从上述图表数据可见： 1）近几年大幅度增长，城市用气人口及普及率有较大的提高。 2）人工制气、天然气、液化石油气多种气源相互并存，共同发展。 3）近阶段内，液化石油气仍占相当比重，许多城市尤其中小城市主要是通过瓶装使用液化石油气普及城市燃气。 4）天然气的发展速度十分迅猛 从城市燃气的发展趋势而言，人工煤气的发展势头将逐渐减弱，由于环境保护等原因，炼钢厂、焦化厂、煤气厂大量关闭，人

4、工煤气的发展已经走下坡路，安徽省人工煤气即将退出城市燃气市场； 液化石油气近期内还占有一定的位置，但发展速度将会减慢； 而天然气将随着我国的西气东输、中亚及俄气、引进液化天然气、近海气登陆以及煤层气开发等战略部署的实施，将得到飞速的发展。全国城市燃气发展概况3.1城市燃气管道事故及分析 城市燃气管网在生产运行中，由于自然环境和人为因素等影响，安全事故时有发生，造成人员伤亡，财产损失和环境污染。 长春市仅2002年冬至2003年春，老管线及附属设施发生严重漏气事故464起，造成11人死亡、17人中毒，经济损失2000多万元。 哈尔滨市2000年至2004年由于灰口铸铁管断裂、接口密封不严、管道腐

5、蚀泄漏发生较大事故134起，造成7人死亡、81人中毒。现有管网存在的主要问题重庆市2002年1月2004年9月管道抢险事故统计 原因 次数 比例% 备注管道腐蚀穿孔引起泄漏 2963 84.3施工破坏引起泄漏 503 14.3自然灾害引起泄漏 48 1.4 滑坡，洪水等 合计 3514 100 由于重庆市燃气管道埋设时间较长，管道的防腐层失效以及未采取阴极保护措施引起的管道腐蚀成为燃气管道安全事故的主要原因。现有管网存在的主要问题现有管网存在的主要问题长沙市19932000年燃气事故统计 原因 次数 比例% 备注违章施工等外部因素68 46.9 其中施工损坏60次腐蚀破裂 29 20.0施工质

6、量 20 13.8地质沉降引起折断16 11.0管材缺陷 10 6.9 气孔，砂眼不正确操作 2 1.4 合计 145 100 从长沙市的燃气事故的统计和分析来看，人为造成的破坏性事故占首位，而管道的腐蚀破坏占第二位。同时因管材的原因造成的燃气事故，也不容忽视。现有管网存在的主要问题 据不完全统计，从1995年到2002年包括由于无规范的施工操作；强行挖掘打桩；施工时的地质爆破影响；施工造成的地质沉降；未与燃气公司协调的盲目施工；燃气管道资料和标志不清；设计及施工中的缺陷；违章占压；重型车辆违章通行；交通道路变化造成燃气管道受辗压；自然灾害（火灾、水灾、地震、暴雨）；地质沉降及滑坡；绿化植物对

7、管道的影响等因素所引发的安全事故约占地下燃气管道事故的51.5%，2003年以后增长到62.8%。 城市地下燃气管道受第三方影响的事故呈上升趋势，已经成为影响燃气管道安全的主要因素。 综合我国各城市发生的燃气管道事故的统计资料分析，事故产生的原因主要是外力破坏和腐蚀两大因素。3.2 燃气管道安全性检验标准和评估 为保证在役管道运行的安全可靠，在对管道存在安全隐患调查的基础上，进行城市燃气管道的风险评估研究和在役管道的适用性评估等安全检测评价。 安全评估主要包括管道的剩余强度评估、剩余寿命预测、覆盖层及管体损伤评估等。合理的评估方法可以定量地确定管道缺损严重程度与管道运行状况的关系，为管道的运行

8、管理提供科学依据，延长管道的使用寿命。 对于管道的管体腐蚀损伤,金属腐蚀性评价以及防腐覆盖层检测的安全评估可参照下列标准规定:钢质管道管体腐蚀损伤评价方法SY/T615-95埋地钢质管道沥青防腐大修理技术规定SY/T5918-94。现有管网存在的主要问题 在役管道的适用性评估是以含缺陷的管道是否适合继续使用和如何继续使用的定量评估。 适用性评估可按四种情况分别处理： 1）对安全生产不造成危害的缺陷允许存在； 2）对安全生产虽不造成危害，但会进一步扩展的缺陷，需做寿命预测，并允许在监控下使用； 3）含缺陷管道降级使用时可以保证安全，可降低使用； 4）含有对安全可靠性构成威胁的缺陷，应立即采取措施

9、进行更换或改造。现有管网存在的主要问题4. 1 改造规划统计说明 1）管道改造大致有下列几种情况： （1）将原有管开槽挖出更换新的管道，如钢管更新、加绝缘层防腐（如3PE）、阴极保护，这种改造投资较高，一般在高、中压管使用。 （2）原管不挖出，采取内插PE管或用软管翻转作衬里，投资较低，一般在中、低压管使用。 （3）有的管道只更换接口和附件，或只增加阴极保护，投资较低。 （4）根据调查和统计，城市燃气管道大部分是以中、小管径为主：50200mm约占70%；200500mm约占30%，管径对改造投资有较大的影响。 各地的改造规划，分别存在上述各种情况，因此综合平均每公里的造价，要低于铺设新管的投

10、资。城市燃气管网改造任务和目标城市燃气管网改造任务和目标4.2 管道更换及修复 主要有旧管更换新管及旧管道不开挖修复两种。 1）旧管道更换为新管，根据工艺要求，采用不同材质的新管道。城镇燃气设计规范中规定： 中压（0.010.4MPa）和低压（0.01MPa）燃气管道宜采用聚乙烯管、机械接口球墨铸铁管、钢管或钢骨架聚乙烯塑料复合管。 次高压（0.41.6MPa）燃气管道应采用钢管。 2）旧管道不开挖修复技术，经常采用的方法有：插入套管法、涂层法及软管翻转法等。 旧管道修复技术的实施，增加了管道的使用寿命，工程费用一般均低于更换新管的费用，而且该技术可以不开挖，避免扰民和影响市政秩序，尤其适宜于

11、施工难度大或无法重建的管道的修复。4.3 安全目标 通过规划的实施，进一步降低燃气事故率，提高城市燃气的安全供气水平，消除管道安全隐患，杜绝泄漏，保证城市燃气输配系统正常供气压力，满足燃气用户使用。4.4 管理目标 建立健全的科学服务管理机制和体系，严格保证供气的质量指标，各规划城市应建立和完善城市管网信息管理系统及企业的维护、监管、安全评估制度，并且配置必要的安全监测设备。4.5 提高供气能力 由于规划初步解决了因城市燃气和天然气快速发展而产生的管道适应改造和发展的问题，因此规划的实施将进一步提高我国城市燃气的使用普及率，扩大城市燃气的人口气化率。城市燃气管网改造任务和目标4.6 推进管网信

12、息化系统建设 建立和完善城市燃气管网信息管理系统，建立城市燃气管网SCADA系统及GIS系统，对燃气管网实施有效的动态管理。逐步建立城市燃气管线巡视、监测和安全评估制度，制定由被动的改造修复为有计划的主动及科学有效措施，确保管网安全运行。城市燃气管网改造任务和目标保障措施5.1 提高认识，推进城市燃气管网改造工作。 城市燃气管网安全运行，关系人民群众生命财产安全和社会稳定，责任重于泰山。各地要充分认识城市燃气管网改造的重要性和迫切性，以对人民高度负责的精神，增强责任感，采取有力措施，加快城市燃气管网改造，保障安全供气，促进燃气事业健康发展。5.2 加强领导，组织实施城市燃气管网改造规划。在城市

13、人民政府的领导下，燃气管理部门和燃气企业要重视规划与年度计划的衔接，加强项目前期工作。对经评估确定为存在严重安全隐患需要改造的管道，安排好计划，完成改造任务。保障措施5.3.加大投入，加快城市燃气管网改造。城市燃气管网改造资金，主要依靠地方、燃气企业和社会筹集资金解决。按照国家有关规定，城市燃气企业计提的燃气管网折旧费应专项用于燃气管网改造。引入市场机制，吸引社会资金参与城市燃气管网改造。 鉴于城市燃气管网改造量大面广、欠账较多，国家加强政策引导，对符合条件的改造项目给予必要的资金支持。保障措施5.4 建立制度，加强城市燃气管网安全管理。各地要健全城市燃气管网安全管理机制，建立和完善燃气管网安

14、全运行、管线巡视、监测和事故抢险制度，确保城市燃气管网安全运行。 建立和完善燃气管网安全评估制度。安全评估主要包括管道的剩余强度评估、剩余寿命预测、覆盖层及管体损伤评估等，确定管道缺损严重程度与管道运行状况的关系，为管网运行管理提供科学依据。建立和完善城市燃气管网信息管理系统，对燃气管网实行动态管理。保障措施老旧管网更换常用方法及清管技术6.1 旧管更新法选择 “旧管更新法”顾名思义就是将需要更换的旧管道更换为新管道。 此法的优点是：可改变管径，改变材质。能够彻底改善管线的使用工况，并能增加管径提高管线的输气能力。 此法的缺点是：由于管线敷设在城市主要道路下施工中必然对交通带来极大的影响，同时

15、工程造价也大幅度提高。 因此在实施换管之前要进行深入细致的调查研究工作进行经济技术比较。常见的施工方法有“原地换管法”和“异地换管法”。老旧管网更换常用方法及清管技术 1）原地换管法 此法适用于敷设在城市主要道路下的中、高压管线，由于城市主要道路下敷设各种管线数量很多，相互之间的距离经过周密的安排通常不会给燃气管线提供重复路由，因此必须进行原地换管。 由于管线敷设在城市主要道路下施工中必然给交通、市政等部门及周围居民的出行带来极大的影响。因此施工前必须制定详细的施工方案。 原地换管法施工的基本步骤： 首先根据管网情况确定换管期间的供气方案，对于不能停气的管线需要先敷设临时线，利用临时线承担旧管

16、线的供气任务。临时线可敷设在地表，过路口及重要路段的临时线应埋地敷设。 临时线敷设完毕后要进行“导线”作业，将需要更新的管线断开、将临时线与带气管线连通。对于可以停止供气的管线（如：环线、连通线）可直接实施切线作业。“导线”作业后需要对旧管线进行吹扫，经仪器检测合格后方可实施换管工作。换管结束后进行恢复新管运行并切除临时线。老旧管网更换常用方法及清管技术 2）异地换管法 此法适用于具备路由条件的情况（如：小区内的低压管线改造、横穿市政道路等）。具体步骤是：先将管线敷设在新位置，再将新管线与带气管线连通，最后将需要更换的旧管线断开，旧管线经吹扫合格后启出地面。 与“原地换管法”相比“异地换管法”

17、由于无须临时线、减少了一次“导线”作业、从而节省了投资，同时避免了临时线长期暴露在地面所带来的安全隐患。老旧管网更换常用方法及清管技术6.2 老管道的清洗 为了满足做内衬的要求，首先要对管线进行必要的改造，然后对管道进行清洗，常见的管道清洗方法有通球清洗法和水清洗法两种。6.2.1通球清洗 通球清洗过程中要注意通球的顺序，本着先通小球再通大球，先通软球再通硬球的原则。 通球清洗法使用通球清洗法时要充分考虑清管球的通过能力对抽水缸、三通、阀门、折点等影响通球作业的部位进行改造。 老旧管网更换常用方法及清管技术 （1）将管线的折点（22.5度以上）改造为机制弯头； （2）将管线上的三通支线切除更换

18、为直管段； （3）将抽水缸抽水管拔出； （4）将阀门摘除更换为短节（全通径阀门除外）； （5）在管线上设置“活节”以备通球过程中检查通球质量。 管线改造后进行整体试压，试压合格后在管线的首端加装发球装置在末端安装收球装置和排污装置。老旧管网更换常用方法及清管技术 要达到管道做内衬的要求必须使用清管能力更强的“硬球”，“硬球”是指表面带有“铁刺”或带有刮刀片的清管球，“硬球”能将管道内壁的附着物和浮锈清除干净。 由于“硬球”在管道中运行过程中容易出现卡球所以必须在发射“硬球”之前发射足够的“软球”。通常在“硬球”的内部安装信号发射器，一旦出现卡球可通过地面接收装置确定卡球的具体位置。 发射一定数

19、量的“硬球”后再使用“软球”扫线，扫线过程中可在管道内适当加水将管道内的浮锈、杂物冲洗掉。通球工作应持续到管道内壁呈现金属光泽为止。老旧管网更换常用方法及清管技术6.2.2水清洗法 “水清洗法”的具体施工方法是：每隔50100米开挖工作坑，在坑内将管道断开，将高压水枪深入管道内利用高压水产生的动能将管道内壁的附着物和浮锈清除掉。水清洗的同时辅以管道拉膛器拉膛。从效果来看“水清洗法”清管的效果更佳。 水压达3040MPa。老旧管网更换常用方法及清管技术灰铸铁管改造方法7.1 开挖更新法 这是过去常用的管道更换方法。随着城市发展速度加快，交通流量剧增，路面质量提高，将原来的老旧管线挖出并更换为新的

20、燃气管道已经难以实施。而且开挖方式也往往成本极高，燃气公司难以承受。灰铸铁管改造方法7.2 非开挖更新法 1）水平定向钻法（为异地换管法） 水平定向钻法是采用定向机，按设计的钻孔轨迹先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后在钻杆末端安装回扩器，将导向孔扩大，同时喷出泥浆，将焊接完成的钢管或PE管回拖至扩大的导向孔中，完成管道更新工作。 此法不受原管径的影响，不按原管位敷设新管。灰铸铁管改造方法 2）插入法 插入法修复是将一根直径稍小于铸铁管内径的PE管插入已检查、清洗的铸铁管之内，代替原有铸铁管的更新管道的方法。插入一般采用牵引的方式。 完成插入后将形成新的管道结构，作为输气用的PE管道的防腐性能与作为保护用的金属管道的较强机械性能结合在一起，使整体性能大大提高，从而延长系统的使用寿命，并降低更新费用。灰铸铁管改造方法 3）U型内衬法 内衬法修复是利用材料的记忆功能，采用机械或加热的方式使得圆形的聚乙烯管变为U型，拉入旧管道内后，通过加热或加压使折叠管恢复原有的形状和大小，为旧管道提供一个与其内径相吻合的内衬管，紧贴在旧管