严寒地区管道燃气与汽车加气安全运营技术

严寒地区管道燃气与汽车加气安全运营技术CONTENTS目录01严寒地区燃气运营环境特征02气源保障体系构建03燃气管道系统关键问题及对策04用户端安全管理体系CONTENTS目录05CNG加气站运营技术优化06冰堵防治专项技术研究07安全生产管理体系构建08工程案例与技术展望01严寒地区燃气运营环境特征典型区域气候条件分析地理位置与气候带划分以牙克石市为例，其位于北纬47°39′~50°52′、东经120°28′~122°29′，地处大兴安岭之巅，属于我国北方严寒地区，冬季极端低温环境对燃气设施运行构成严峻挑战。冬季气温特征与极值数据该区域冬季日最低气温一般在-38℃左右，三九天会降至-48℃，极端情况下凌晨气温可达到-52℃，持续低温对管道燃气和汽车加气系统的材料性能、运行效率均产生显著影响。气候条件对燃气系统的影响严寒气候导致燃气管道易发生冻堵、设备密封圈硬化、储气瓶阀门冻裂等问题，同时低温环境下气体热胀冷缩效应明显，影响气量计量精度及加气站运营稳定性。极端低温对燃气系统的影响机制01天然气水合物生成与冰堵在极端低温（如牙克石冬季-38℃至-52℃）与高压条件下，天然气中的水汽与甲烷等小分子气体结合形成固态晶体水合物，易堵塞管道、仪表及设备，影响正常输气。02节流效应加剧管道冰堵燃气输送过程中，节流阀等部位因压力突变产生节流效应，导致局部温度骤降，促使管道内残留积水结冰或水合物形成，尤其在冬季用气高峰时段（如元旦至春节期间）调压箱入口管根部易发生此类冰堵。03材料性能劣化与设备故障低温导致加气枪密封圈硬化碎裂（-30℃以下）、储气瓶阀门冻裂（-40℃以下），加气机显示屏因低温出现参数显示模糊或失效，需依赖站房电脑控制结算。04土壤冻融与管道结构破坏冬季冻结土回填的管道在夏季解冻后易发生塌陷，导致管道裂纹；建筑物沉降可能拉裂入口管阀门螺纹，增加燃气泄漏风险，需专职人员使用便携式可燃气体检测器巡回检测。牙克石燃气项目发展历程气源规划与过渡方案确定

牙克石市综合考量本地煤炭资源、大庆及齐齐哈尔市液化石油气和压缩天然气(CNG)供应、距市区22km处的煤层气(现开采中)以及俄罗斯东线天然气输入等因素，经可行性研究及专家论证，确定近期以大庆市、齐齐哈尔市加气母站CNG作为过渡气源，建设管道燃气和天然气汽车加气站。工程设计与建设实施

牙克石海诺燃气销售有限公司投资建设的管道燃气和天然气汽车加气站工程，于2007年由中交煤气热力研究设计院有限公司依据现行国家标准GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》设计。工程设有监理单位，燃气公司专人负责现场质量跟踪与检查，最终通过相关部门工程总体验收。运营规模与用户发展

牙克石现状CNG供气量约1.7×10⁴m³/d，居民用户逾1×10⁴户，商业用户逾30户，燃气汽车中出租车逾700辆，货运汽车逾30辆，是我国严寒地区建有管道燃气设施和天然气汽车加气站的首座城市。02气源保障体系构建多气源供应方案比较

过渡气源：CNG（压缩天然气）牙克石市近期以大庆市、齐齐哈尔市加气母站CNG作为过渡气源，现状供气量约1.7×10⁴m³/d，可满足居民用户逾1万户、商业用户逾30户及燃气汽车（出租车700余辆、货运汽车30余辆）的用气需求。

潜在气源：煤层气距牙克石市区22km处有正在开采的煤层气资源，作为本地潜在气源，可减少对外部气源的依赖，未来有望成为补充气源之一，需进一步评估开采成本与供应稳定性。

远期气源：俄罗斯东线天然气俄罗斯东线天然气从呼伦贝尔市境内输入，具备长期稳定供应潜力，可作为严寒地区燃气供应的战略保障气源，需关注跨境管道建设进度及气量调配机制。

传统能源参考：液化石油气大庆市、齐齐哈尔市可供应液化石油气，作为备选补充气源，但其运输及储存需考虑严寒环境下的安全保障措施，与CNG相比在经济性和环保性上存在一定差异。CNG过渡气源技术参数

气源供应规模牙克石市现状CNG供气量约1.7×10⁴m³/d，可满足逾1104户居民用户、30余户商业用户及700余辆出租车、30余辆货运汽车的用气需求。

气源供应来源近期以大庆市、齐齐哈尔市加气母站CNG作为过渡气源，同时考虑距市区22km处的煤层气（现正在开采）及俄罗斯东线天然气输入作为长期气源补充。

供气系统设计标准依据现行国家标准GB50028《城镇燃气设计规范》、GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》进行设计，确保系统在极端低温环境下安全运营。中长期气源规划布局气源多元化战略基于牙克石市气源现状，规划逐步构建以俄罗斯东线天然气为主导，煤层气（距市区22km处开采中）为补充，CNG作为过渡的多元化气源供应体系，提升供气稳定性与抗风险能力。输配系统优化升级针对严寒地区特性，规划对现有约25km中压管网进行全面评估，重点升级关键节点保温与防冻设施，研究冻土区管道敷设新技术，确保极端低温下输气通畅。应急储备能力建设结合冬季用气高峰需求（如元旦至春节期间），规划建设LNG应急调峰储备站，配套完善卸气、储存及气化设施，保障居民与商业用户用气需求，应对气源波动。03燃气管道系统关键问题及对策入户管冻堵成因与三通改造技术

严寒地区入户管冻堵现象牙克石市冬季三九天最低气温可达-52℃，室外入户管在极寒天气下频繁发生冻堵，影响居民正常用气。

冻堵成因分析主要因冬季极端低温导致管内水分结冰，加之入户管位于室外暴露环境，保温措施不足，易形成冰堵堵塞气流通道。

三通改造技术方案将传统入户管弯头更换为三通结构，在室外入户管增设阀门，发现冻堵时可打开三通丝堵，用钢钎疏通后利用燃气压力将碎冰吹出管外。

改造配套保障措施阀门设置于带锁阀门箱内，每日安排专人检查记录，公司专职安全员不定期抽检，确保操作安全与及时处置。调压箱入口管保温解决方案低温冻堵问题现象牙克石市冬季极端低温环境下，每年元旦至春节用气高峰期，调压箱入口管根部易发生冻堵现象，影响燃气正常输送。加装阀门应急疏通措施在调压箱入口管增设阀门，当出现冻堵迹象时，关闭阀门卸下调压箱，使用钢钎疏通入口处至阀门短管，再利用管道燃气压力将碎冰吹出。入口管保温层强化方案对调压箱入口管增加保温层，通过材料保温有效减少低温环境对管道的直接影响，结合前期应急措施，目前入口管冻堵问题已基本解决。埋地管道工程质量控制要点

施工前地质勘察与方案设计针对严寒地区冻土层特性，施工前需详细勘察土壤冻深、地下水位及地质结构，依据GB50028《城镇燃气设计规范》制定专项施工方案，明确管道埋深需位于冻土层以下，确保低温环境下管道稳定性。

材料选择与进场检验优先选用耐低温、抗腐蚀的管材及配件，进场时严格核查产品质量证明文件，对管道壁厚、接口密封性等进行抽样检测，禁止使用不合格材料，从源头保障工程质量。

施工过程关键环节管控管道敷设时需保证坡度合理，避免倒坡积水；接口焊接或连接需符合规范，进行无损检测；回填土应分层夯实，禁止使用冻土或大块杂质回填，防止后期沉降导致管道变形。

质量监理与验收标准工程全程设置专业监理，对施工工序进行旁站监督；竣工前按照GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》进行压力试验、气密性检测等，验收合格后方可投入使用，确保埋地管道安全运行。管道泄漏检测与应急处置流程泄漏检测技术与方法采用便携式可燃气体检测器进行巡回检测，及时发现燃气泄漏隐患。牙克石市燃气公司通过该方式，对埋地燃气管道曾被市政工程施工挖断、因建筑物沉降造成阀门螺纹拉裂等情况实现了及时发现，未造成燃烧和爆炸事故。泄漏应急处置基本原则燃气泄漏发生后，应迅速关阀，切断气源，打开门窗通风，严禁开关任何电器和使用明火，并撤离至安全区域，同时立即拨打燃气抢修电话，由专业人员进行处置。冻堵引发泄漏的专项处理针对因冻堵可能导致的管道破裂等泄漏情况，需先按规程疏通冻堵，如对入户管冻堵采用三通和阀门配合钢钎疏通，对调压箱入口管冻堵增加保温层并配合阀门疏通。处理过程中需严格避免操作不当引发二次泄漏。泄漏事故预防与日常巡查建立完善的日常巡查制度，安排专人每日检查记录，专职安全员不定期抽查。对施工回填质量、建筑物沉降等可能引发管道损伤的因素进行重点监控，从源头预防泄漏事故发生。04用户端安全管理体系居民用气安全培训体系建设

01客户手册发放与基础安全知识教育燃气公司在居民和商业用户用气前，向其发放客户手册，进行天然气基本特性及用气安全知识教育，提升用户对燃气危险性的认知。

02首次点火专业指导服务用户首次点火时，燃气公司派专人进行点火前注意事项及点火程序指导，确保用户掌握正确、安全的点火操作流程。

03定期入户安全检查制度每年对居民和商业用户室内燃气设施进行安全检查，重点排查私拆私改户内管、胶管脱落、阀门忘关、灶具漏气等隐患，检查结果经用户签字后归档。

04安全警示与应急处置培训针对用户可能遇到的燃气泄漏等情况，开展安全警示培训，普及“迅速关阀、开窗通风、撤离报警”的应急处置步骤，提升用户应急能力。商业用户设施定期检测规范

年度安全检查制度燃气公司需每年对商业用户室内燃气设施进行安全检查，重点检查管道连接、阀门状态、燃气具完好性等，检查结果经用户签字后归档，确保安全隐患及时发现与处理。

重点设备检测频率对商业用户的调压器、流量计等关键设备，每半年进行一次专项检测；灶具、热水器等燃气具需按产品说明书要求定期检查，使用年限超过8年的应强制更换。

泄漏报警装置校验商业用户燃气泄漏报警器及联锁自闭阀需每季度进行功能校验，确保报警灵敏、自闭可靠。检测时使用标准气样模拟泄漏场景，验证装置响应时间不超过30秒。

管道腐蚀与压力测试对商业用户埋地及架空燃气管道，每年进行一次腐蚀状况检测和压力试验。中压管道试验压力不低于0.3MPa，保压时间不少于30分钟，压力降应符合GB50028标准要求。燃气泄漏报警系统应用效果居民用气安全保障成效牙克石市居民用户室内燃气设施与燃气表燃气泄漏报警器联锁的自闭阀配合，在用户出现灶具漏气、胶管脱落等情况时，能自动关闭气源，至今未发生居民用气燃气火灾及爆炸事故。商业用户风险防控成果燃气公司通过每年对商业用户室内燃气设施进行安全检查并归档，结合泄漏报警系统，有效预防了因私拆私改、阀门忘关等操作不当引发的燃气安全事故，保障了商业场所用气安全。泄漏隐患早期发现能力专职人员使用便携式可燃气体检测器对埋地燃气管道等设施进行巡回检测，结合报警系统，能够及时发现因施工挖断、管道裂纹、阀门螺纹拉裂等导致的燃气泄漏，避免了燃烧和爆炸事故发生。05CNG加气站运营技术优化低温环境加气设备密封技术

密封件材料低温失效问题在-30℃以下低温环境中，加气枪密封圈易因材料硬化变脆导致频繁破损，常规密封件使用寿命缩短至几天，需频繁更换。

进口密封件与保温改进方案采用进口耐低温密封件并增加保温措施，可显著提升密封件抗寒性能，有效延长使用寿命，减少更换频率，保障加气设备持续稳定运行。

阀门密封圈冻损防护措施针对CNG气瓶车卸气阀门密封圈冻坏问题，通过加装保温层，隔绝低温环境对密封圈的直接影响，避免因材料低温硬化导致的密封失效。加气机数显系统低温解决方案低温环境数显故障现象当气温低于-30℃时，加气机数显系统出现不显示加气参数或显示模糊不清的问题，影响正常加气操作与结算。过渡控制与结算方式目前采用站房内电脑进行加气控制和结算的临时解决方案，确保在数显故障时仍能完成加气业务。数显系统低温优化方向未来需针对性研发低温适应性数显模块，如采用耐低温显示屏、加热保温组件及温度补偿算法，从硬件和软件层面解决极寒环境下的显示问题。储气瓶组保温供暖设计

露天设置的低温隐患牙克石市CNG加气子站固定储气瓶组原露天设置，在气温降至-40℃以下时曾发生储气瓶阀门冻裂事故，影响加气站安全运营。

保温供暖改造方案对固定储气瓶组（中、高压）加盖专用房屋，冬季采用供暖系统维持室内温度25℃，有效防止低温对储气瓶及阀门的损害。

CNG气瓶车卸气加热措施CNG气瓶车内气体经卸气柱引入储气瓶组房屋内，通过水浴加热装置提升气体温度后再输送至加气机，解决气量结算损失问题。气量计量温度补偿技术

温度对CNG计量的影响CNG在加气母站充气温度约35℃，运输至严寒地区子站后温度可降至-40℃以下，因气体热胀冷缩特性，直接导致计量偏差与气量结算损失。

水浴加热补偿方案将CNG气瓶车卸气胶管引入储气瓶组保温房，通过水浴加热装置将气体温度提升至标准工况，配合加气机补偿功能，有效降低低温导致的计量误差。

保温房温控系统在固定储气瓶组区域加盖保温房并维持室温25℃，避免低温环境下气瓶阀门冻裂，同时为气体加热提供稳定环境，保障计量准确性。

智能计量监测技术通过站房内电脑实时监控加气参数，替代低温下失效的加气机显示功能，结合温度传感器数据动态调整计量补偿系数，实现精准结算。06冰堵防治专项技术研究天然气水合物形成机理天然气水合物的组成成分天然气水合物是由甲烷、乙烷、丙烷等小分子气体与水分子在特定条件下相互结合形成的固态晶体。天然气水合物形成的外界条件其形成需要低温、高压等外界条件，这些条件的共同作用促使气体与水分子结合形成晶体，进而可能堵塞天然气管道及相关仪表设备。天然气水合物形成的危害天然气水合物的形成会堵塞天然气管道以及各种仪表和设备，影响天然气的正常输送，给企业的利益和人们的生活带来损害。管道冰堵物理清除工艺01入户管冻堵清除：三通改造与压力吹扫法将室外入户管弯头改用三通结构，加装阀门并上锁管理。发现冻堵时，打开三通丝堵用钢钎疏通后，利用管道燃气压力将碎冰吹出管外，每日安排专人检查记录。02调压箱入口管冻堵清除：阀门控制与保温增强法在调压箱入口管增设阀门，冻堵时关闭阀门卸下调压箱，钢钎疏通短管后利用燃气压力吹除碎冰。通过增加入口管保温层，结合冬季专项巡检，已基本解决此类冻堵问题。03埋地管道塌陷裂纹处理：开挖修复与回填规范对因冻结土回填解冻塌陷或市政施工挖断的管道，采用开挖更换裂纹段、重新按规范分层回填非冻土的方式修复。对建筑物沉降导致的阀门螺纹拉裂，更换耐沉降型连接管件并加强周边地基加固。电伴热保温系统应用规范

01系统选型标准针对严寒地区燃气管道特性，应选用防爆型电伴热带，确保在-52℃极端低温及易燃易爆环境下安全运行，符合GB50251-2023《输气管道工程设计规范》中关于介质温度保障的要求。

02安装施工要点施工时需确保伴热带与管道紧密贴合，采用绝缘胶带固定并做好防水处理，埋地管道伴热系统应在冻土层以下敷设，接口处需进行密封绝缘，避免土壤沉降造成损坏。

03运行维护要求建立定期巡检制度，每月检查伴热系统供电稳定性及保温层完整性，冬季极端天气前进行系统预热测试，发现局部过热或温度异常及时处理，确保管道介质温度维持在5℃以上。

04安全管理规范系统应配备过载保护及漏电检测装置，与燃气泄漏报警系统联动，当检测到燃气浓度超标时自动切断伴热电源，操作人员需持证上岗，严禁擅自改装或拆卸伴热设备。07安全生产管理体系构建冬季巡检制度优化实践日常巡检频次与重点区域每日安排专人对室外入户管阀门箱、调压箱入口管等易冻堵部位进行检查记录，公司专职安全员进行不定期抽查，确保及时发现冻堵隐患。便携式检测设备应用配备便携式可燃气体检测器，对埋地燃气管道、阀门等关键部位进行巡回检测，曾成功及时发现因施工挖断、冻土塌陷等导致的燃气泄漏，避免事故发生。极端天气应急巡检机制在冬季三九天（气温降至-40℃以下）等极端天气条件下，增加巡检频次，重点关注储气瓶组房屋供暖情况、加气机密封圈及显示功能，确保设备在低温下稳定运行。用户安全检查与归档管理每年对居民和商业用户室内燃气设施进行安全检查，重点排查私拆私改、胶管脱落、阀门忘关等问题，检查结果经用户签字后归档，提升用户安全意识和操作规范性。应急抢修资源配置方案

抢修队伍配置组建专职抢修队伍，配备熟悉严寒地区燃气管道特性及汽车加气站设备的专业技术人员，确保24小时待命，快速响应突发事故。

抢修设备配置配置便携式可燃气体检测器、钢钎、保温防护工具等专用抢修设备，以及适用于低温环境的备用阀门、密封圈等配件，保障抢修工作顺利进行。

应急物资储备建立应急物资储备库，储备足够的防冻保温材料、抢修管材、燃料等物资，满足严寒条件下抢修需求，确保物资供