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1、天然气管道清管临时排污流程安装技术研究报告 20XX年XX月1、 项目概况1.1 立项背景XXX管道在2006年冬天曾经出现过管道冻堵现象，为清除管道内存在的污物，采取了很多方法，包括全线降压运行、加注甲醇、乙二醇、加装大功率电伴热等具体措施，进行了紧急处置，管线节流点压差上升趋势得到抑制。XXX管道投产运行以来，XXX站、XXX站站场多次排污，均能排出大量的水，12月份最多时每天排水量达到1000L以上。直至2006年2月XXX站排污后对污水检测，发现含水量下降。但2月底XXX站开始排出大量粉尘，化验结果显示粉尘氧化铁含量达到23%。到目前为止平均每天排出粉尘约300kg。管道压差及大量粉尘
2、的存在，严重影响管道平稳供气，降低管道的输气能力，影响管道运行安全。为保证管道平稳运行，彻底解决管道运行中存在的压差及排污问题，必须对XXXXXX管段进行清管作业。1.2 任务来源和要求在清管过程中，清管器推动污水及粉尘在管道中向前移动，在清管器到达收球场站之前，收球场站启动收球流程，即气流经过收球筒进入工艺区。假设收球站场没有安装旋风分离器，气流从收球筒上方法兰流出后直接进入工艺区，有两个方面的影响，一是清管器推动的污水有一部分直接进入工艺区，而工艺区没有较大的分离设备，污水会直接通往下游；二是无法准确得知清管器运行状况，从而导致收球时开关阀门在时间上把握不准确，可能引起收球筒上方法兰处卡球
3、等。因此需要对未安装旋风分离器的场站进行改造，使其具备清管条件。由于管道内存在的污水较多，不可能将收球筒及旋风分离器内污水直接排向场站已有的排污罐，所以还需要安装临时排污流程。在排污过程中，一旦阀门开度控制不好，导致排污出口压力较高，会造成排污管线的大幅振动，很容易造成事故，而且在排污管线出口污水及粉尘的流速很快，冲力较大，若直接排向排污池可能会引起污水四溅的危险情况。因此为保证顺利排污还需要对排污管线及排污罐做特殊设计。总之，为保证清管作业的效果，需要在旋风分离器的安装、排污管线的安装及排污罐的设计上做研究，保证清管顺利进行。1.3 科学技术资料 1.3.1 旋风分离器原理介绍旋风分离器用于
4、排出气体中的固体颗粒和较大的液滴。兰州输气管理处使用的旋风分离器是多旋风子分离器，是管道公司设计院研制的。其主要部件是36个上宽下窄的锥形旋风子。工作时气流从切线方向进入旋风子后作回转运动，由于气体和液滴、固体颗粒的质量不同，所产生的离心力亦不同，质量较重的液滴、固体颗粒被抛到外圈沿器壁聚积，在重力和气流的带动下向下运动，由排污口排出，质量较轻的气体则在内圈形成一股旋风上升，从排气管排出。1.3.2 清管收球流程简介去临时排污池去下游说明：2#、4#、10#阀为旋塞阀；6#阀为排污阀；其他均为球阀5# 阀4# 阀6# 阀2# 阀3# 阀上游来气去往下游放空收球筒过球指示1# 阀YSPG压力表7
5、# 阀8# 阀9# 阀（1）确认球筒放空阀4#、5#和排污阀6#关闭，确认越站流程全关，打开8#、9#阀，平衡收球筒压力；（2）压力平衡后，全开2#、3#阀，关闭1#全开，收球筒处于接收状态，流程为上游来气收球筒分离流程（或出站）；（3）在收球站站外200-300米的监听作业坑内听到水声，收球站做好临时排污的准备，全开6#排污阀门，通过临时排污管线的阀套式排污阀进行排污，通过调整2#阀的开度，控制清管器运行速度，将水和污物从临时排污管线排出；每次收球作业结束后，按照排污操作规程对分离器进行离线排污，通过临时排污水管线将污水排至临时排污池中。（4）若收球筒污水排放完毕，听到排气声，则停止排污。关
6、闭6#以及临时管线的排污阀门，打开2#阀。如此反复进行（3）、（4）步骤，直至清管器进入收球筒。（注：在清管器进入收球筒前，适当减小2#阀门的开度，以减慢和控制清管器运行速度，防止清管器堵塞在三通隔板）（5）在清管器通过过球指示器并进入球筒，打开1#阀，恢复正常输气；（6）关闭2#、3#阀，打开4#、5#放空阀，将收球筒压力降至0.5MPa，停止放空，打开6#排污阀排污；（7）当收球筒压力为零后，对收球筒进行氮气置换。注氮点选择收球压力表根部阀，当球筒氮气压力达到0.5MPa时，对球筒放空；然后重新对球筒注氮，放空，直至球筒内天然气浓度为零。（8）注氮完成后，打开4#、5#放空阀，通过临时排污
7、管线上的注水口，将收球筒中注满水，15分钟后，通过临时排污管线将球筒中的水排出，然后打开快开盲板，取清管器，（用最短的时间取出清管器，并且安排专人手持消防水带，一旦发现球筒硫铁化物自燃，立即喷水灭火和降温）。（9）清除收球筒内污物，清洗后关闭快开盲板，并对污水和污物测量。（10）关闭收球筒排污阀6#、放空阀4#、5#；（11）测量收集的污水量，计算排污量，对清管器的磨损、重量情况作好记录。（12）用数码像机将清管器、排污量等情况记录好。（13）清管过程中，清管管段中路过的站场和清管管段下游第一个站场，时刻监控分离器的运行参数，当分离器液位较高或分离器前后达到排污压差时，按照分离器排污操作规程对
8、分离器进行离线排污，并记录排污罐液位计高度，计算污水量。（14）对排出的液体和粉尘取样化验。2、 研究方案及技术原理2.1 总体思路针对以上三个问题，根据清管时的收球流程及场站管线的具体配置确定分离器的安装位置；分析排污管线排污时的受力情况及参考以往经验，确定排污管线固定的具体方式；为保证排污时不引起大范围喷溅、污物与排污罐摩擦不产生火星，设计排污管线进罐的具体方式。2.2 技术方案 2.2.1 临时清管流程及安装（1）改造过程中应先将需要改造的5座站场收球筒前后截断阀及收球筒排污阀门关闭，并进行放空、泄压至大气压，然后进行管线及设备氮气置换。置换完成后，关闭收球筒旁通口相邻截止阀和球阀，将收
9、球筒旁通口与相邻截止阀之间的管线沿法兰处拆除。拆除后按照各站临时流程安装图进行安装。安装完成的管线和设备经试压、焊口检验合格后进行氮气整体置换；置换完成后方可进行临时清管作业；（2）临时清管作业完成以后，再次将需要改造的5座站场收球筒前后截断阀及收球筒排污阀门关闭，然后进行放空、泄压至大气压、氮气置换。置换完成后将临时流程安装管线从原安装部位拆除，将正常流程管线重新安装。安装完成后进行氮气置换。（3）临时分离设备的排污管线沿地面敷设接至站外临时排污系统，临时排污系统应避免污液渗漏，满足环保要求。临时排污系统的管线应进行固定，提高排污管线的稳定性。清管结束后，首先按上述要求将临时流程切换回正常流
10、程，然后将分离设备排污管线最后一道阀门关闭，将排污管线拆除，并用盲法兰封堵； 2.2.2 排污管线的固定由于排污过程中，一旦阀门开度控制不好，导致排污出口压力较高，会造成排污管线的大幅振动，很容易造成事故。因此，在排污过程中必须严格控制排污阀开度，保持排污管线的稳定。同时，排污管线在进入排污池前应采用锚固墩固定，由于管线具体受力未知，建议固定墩不小于1m1.5m1m。锚固墩应埋入地下。固定墩做法见附图。 2.2.3 排污池的设置排污管线末端设置矩形排污池两座，排污池大小视实际排污量确定。建议每座排污池容积不小于5m3。排污池可采用普通钢板焊接制作并埋入地下，四周用土填实。为防止液体的飞溅，第一
11、个污水池采用半敞开式，第二个污水池采用全敞开式。为防止液体排放时在容器内四处飞溅，建议采用水封法，即在容器内事先放入一定量的水，将排污管线伸至液面以下，同时在排污管口下方设置钢制厚挡板一处（与排污罐成45角），以减少液体的飞溅及作用力；挡板附近池底铺装一层橡胶板，防止泥沙冲刷池底产生火星。在两个排污池之间用管线连接，当水量较大时前面的水池内的水可以自动流入后一个水池。排污结束后污水通过罐车外运，以免污染环境。临时排污池设置建议型式2.2.3 具体实施情况以黎城站为例：黎城站临时旋风分离器安装示意图黎城站临时排污流程安装示意图3、 应用效果及创新点3.1 应用效果XXX管线全线的清管作业过程中，
12、临时排污流程起到了很关键的作用，针对每个站的不同情况，排出污物的不同压力及污物成分的不同，都能很好的将其排出。并能够很好的控制清管器进入收球筒的时间，使得作业人员很好的把握住清管器的移动速度，便于顺利取出。在清管作业过程中起到了很大的作用。3.2 流程的创新点（1） 便于安装拆卸对于XXX管道场站已有排污流程不能承受大流量污物的情况，此临时流程能够针对不同场站收发球筒及管道布局不同的情况，可以从地表因地铺设，便于拆卸。（2） 相对比较经济 相比全线而言，针对永久式的排污流程，此流程的安装应用相对比较经济。上游所用管道阀门等材料在此段清管结束时，可以拆卸应用于下游排污流程的安装。 （3）可以满足
13、大流量污物外排针对场站自带的永久性排污流程而言，此临时流程具有满足大流量、高压力污物的外排情况。4、 经济效益及社会效益分析4.1 经济效益分析清管临时流程的安装是清管能够彻底实施的必备条件，管道内存在的污水严重影响管道的安全。首先，由于在2011年冬季为防止管道冻堵注入大量的甲醇，甲醇和水对钢有严重的腐蚀性，清除管道内污水可以在一定程度上保护管道。其次，清除管道内污水后可以防止冻堵，减少甲醇或者避免甲醇的注入。最重要的是污水的清除能够保证山东、河南市场的供气，尤其在是冬季用气高峰期，如果管道因为冻堵等原因而影响供气，则经济损失巨大。如果不及时尽早的回收，造成管道过早的腐蚀穿孔，处置腐蚀穿孔所
14、需费用达数万元，严重的会造成管线爆裂，单恢复处置一项就达10万元以上。造成生产损失更是巨大的，影响下游用户的生产，产生的连锁反应，经济损失成倍增加的。4.2 社会效益分析保证了人民财产和生命安全，杜绝了环保事故。采用旋风分离流程可以最大化的将醇残料集中回收，可以杜绝以前无法预知的因渗、泄漏而引发的爆炸、爆燃、腐蚀和腐蚀烧伤等安全事故发生；由于杜绝了渗、泄漏，也就没有了由此造成的土壤和地下水源的环境污染，使工业废料的污染环境和人员伤害降低到最低极限，必将提高管线附近人民的生活质量，产生极大的社会效益。同时促进了工业废料的回收与在利用，由于在自然环境下醇类降解缓慢，人畜若误食会造成醇中毒现象，降低了工业废料对环境资源产生的恶劣影响，有效的减轻了环境的负荷。5、推广应用的条件和前景通过今年XXX管道清管期间临时排污流程安装使用的实践表明，此临时排污流程显现出了很大的优势，具有能够满足大流量高压力污物排放的要求、便于安装拆卸的优势并且相对经济的特点。为长输管道清管排污提供了很好的借鉴。目前我国天然气长输管道的发展正处于大发展的时期，为保证管道的正常运行，针对大口径天然气管道的清管问题是大家现在和今后需要一直关注的问题，临时排污流程的应用对清管作业将起到很关键的作用。因此此课题研究方法的开发将具有广阔的前景。
