1、1簡(jiǎn)介城市燃?xì)廨斉漤?xiàng)目燃?xì)夤芫W(wǎng)主要埋在地下，通過(guò)人口密集地區(qū)，難以建設(shè)、檢查、維護(hù)，由于地理?xiàng)l件限制和外部原因，管網(wǎng)系統(tǒng)和燃?xì)庥脩羧菀装l(fā)生火災(zāi)、爆炸或中毒事故。各種事故的發(fā)生往往造成大量的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失，造成巨大的社會(huì)影響和危險(xiǎn)。包括人們生產(chǎn)和用作燃料的煤氣、人工煤氣、液化石油氣等煤氣能源的煤氣，是現(xiàn)代城市中與社會(huì)生產(chǎn)和人們生活密切相關(guān)的必要基礎(chǔ)設(shè)施之一。煤氣事業(yè)的發(fā)展對(duì)優(yōu)化城鄉(xiāng)能源結(jié)構(gòu)，改善城鄉(xiāng)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量起到了重要作用。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)與村莊生命線、燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全有關(guān)，在加強(qiáng)管理提高技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步探討燃?xì)夤芫W(wǎng)安全事故的原因和預(yù)防措施，將燃

2、氣輸配事故降到最低限度。我國(guó)的燃?xì)廨斉湫问接懈纳频内厔?shì)，但燃?xì)獍踩珕?wèn)題仍然嚴(yán)重。要不斷從煤氣事故中接受經(jīng)驗(yàn)教育，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)管理方式，確保煤氣的安全發(fā)展。1.1城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)城市燃?xì)鈧鬏敽头峙湎到y(tǒng)一般由關(guān)口站、燃?xì)夤芫W(wǎng)、煤氣存儲(chǔ)設(shè)施、調(diào)壓設(shè)施、管理設(shè)施、監(jiān)控系統(tǒng)等組成1。城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)設(shè)計(jì)必須符合城市燃?xì)饪傮w規(guī)劃，在可行性研究的基礎(chǔ)上，可以遠(yuǎn)距離和近線結(jié)合，并在近期內(nèi)主要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定合理方案。城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)壓力分級(jí)系統(tǒng)的選擇，關(guān)口站、加油站、調(diào)壓站、燃?xì)飧晒懿季秩Q于供氣源、用戶煤氣使用及其分布、地形、管道設(shè)備供應(yīng)條件、建設(shè)和運(yùn)行等因素，進(jìn)行了多方案比較，選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠

3、的文案編寫。城市燃?xì)飧稍锕艿牟贾脩?yīng)根據(jù)用戶的使用情況和分布全面規(guī)劃，逐步制作和設(shè)計(jì)環(huán)狀燃?xì)夤?yīng)。使用天然氣作為煤氣來(lái)源的時(shí)候，城市煤氣愛(ài)要每月、每天平衡煤氣不均勻性，就必須全面派遣煤氣來(lái)源(即煤氣來(lái)源方面)解決。需求方應(yīng)做好對(duì)城市燃?xì)庥脩舻娜細(xì)馐褂妙A(yù)測(cè)，并根據(jù)各類型用戶的年度綜合燃?xì)庳?fù)荷數(shù)據(jù)，制定月、日單位燃?xì)馐褂糜?jì)劃。1.1.1門站位于長(zhǎng)距離燃?xì)夤艿篮统鞘腥細(xì)廨斉湎到y(tǒng)連接處的燃?xì)饫擞繙y(cè)量設(shè)施，又名城市門站。長(zhǎng)輸氣管道排出的氣體首先通過(guò)過(guò)濾器去除機(jī)械雜質(zhì)，然后通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器(見(jiàn)氣體調(diào)節(jié)器)、流量計(jì)(見(jiàn)氣體計(jì)量表)進(jìn)入城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)。為了防止惡臭，以便在煤氣泄漏時(shí)容易檢測(cè)到，必須通過(guò)壓力調(diào)節(jié)和

4、測(cè)量后的除臭裝置。煤氣進(jìn)出的壓力超過(guò)規(guī)定的壓力，安全裝置就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。如果車站發(fā)生故障，可以通過(guò)交叉通行管供應(yīng)煤氣。在諸如遠(yuǎn)距離燃?xì)夤艿狼鍧嵉惹闆r下，可以在燃?xì)忾T站安裝riser接收設(shè)備，以便集中管理。1.1.2燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)城市輸配系統(tǒng)的主要部分是燃?xì)夤芫W(wǎng)，燃?xì)夤芫W(wǎng)按壓力等級(jí)制劃分，我國(guó)的城市燃?xì)夤艿缐毫Φ燃?jí)制低電壓：p 0.01 MPa中壓：0.01p0.4 MPa；次高壓：0.4 p1.6ma；高壓：1.6 p4.0 MPa根據(jù)使用的管網(wǎng)中的壓力計(jì)，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)可以分為：一級(jí)系統(tǒng)：僅使用低壓管網(wǎng)分配和供應(yīng)煤氣，一般適用于小城鎮(zhèn)的供氣系統(tǒng)，例如，隨著燃?xì)夤?yīng)范圍的增加，輸送單位體積氣體的

5、管道使用量急劇增加。兩階段系統(tǒng)：由低壓和中壓或低壓和二級(jí)高壓兩階段管網(wǎng)組成。三階段或多階段系統(tǒng)：包括低壓、中壓(或次高壓)和高壓的三階段或多階段管網(wǎng)。70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了新一代自動(dòng)控制系統(tǒng)，通常稱為分布式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是指利用集中運(yùn)營(yíng)管理、分布式控制功能、微處理器、CTR圖像顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)通信(如電網(wǎng)、煤氣傳輸和分配、水、城市供熱等網(wǎng)絡(luò))的分層結(jié)構(gòu)，通常稱為監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(SCADA)的應(yīng)用程序。20世紀(jì)70年代末開(kāi)始引入的小型計(jì)算機(jī)技術(shù)和設(shè)備從80年代中期開(kāi)始引入SCADA技術(shù)，在城市燃?xì)庑袠I(yè)，一些單位也每天引入或開(kāi)發(fā)SCADA技術(shù)，并建立

6、了一定級(jí)別的SCADA系統(tǒng)。1.1.3煤氣存儲(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)距離管道最后儲(chǔ)氣一個(gè)風(fēng)管最后一個(gè)管段是從該管道的最后一個(gè)壓氣機(jī)站到干線末端的管段。如果其中一個(gè)干線煤氣管道沒(méi)有壓縮機(jī)站，則認(rèn)為整個(gè)管道是最后一段。煤氣管道的段中未存儲(chǔ)的氣體量是最后一段的氣體填充量。隨著管道中氣體溫度和壓力的變化而變化，燃?xì)夤艿滥┒硕卧谀撤N程度上類似于燃?xì)夤?。在管道末端，氣體存儲(chǔ)能力表示最大和最小氣體填充裝置的差異。如果管道的溫度條件保持不變，則最后一段的平均壓力峰值等于最大氣體填充量。與最小氣體充填量相對(duì)應(yīng)的平均壓力最小值。燃?xì)夤艿雷詈笠欢蔚膬?chǔ)氣能力與管道橫截面積成正比，因此增加管道直徑是提高最后一段儲(chǔ)氣能力的有效方法。最終

7、儲(chǔ)氣能力取決于最終段長(zhǎng)度，在一定范圍內(nèi)，隨著最終段長(zhǎng)度的增加而增加，但超過(guò)特定長(zhǎng)度邊界后，隨著最終段長(zhǎng)度的增加而減少。天然氣儲(chǔ)罐氣罐通常是建在地板上的鋼罐。根據(jù)儲(chǔ)氣壓力的大小，罐分為低壓罐和高壓罐。低壓罐，也稱為氣柜，具有接近大氣壓的恒定氣體壓力，水箱的氣體壓力一般不會(huì)超過(guò)l-4千帕(最高6千帕)。儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣空間是可變的，可以通過(guò)儲(chǔ)氣空間的體積變化來(lái)改變儲(chǔ)氣容量。高壓儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力通常在0.8-2兆帕之間，儲(chǔ)氣空間是固定的，可以通過(guò)油箱內(nèi)部的壓力變化來(lái)改變儲(chǔ)氣容量。大型高壓氣罐一般是球形罐。除了儲(chǔ)氣罐和高壓儲(chǔ)氣罐外，還有特殊的高壓容器地下儲(chǔ)氣管束，其儲(chǔ)氣壓力可以達(dá)到干線氣體壓力以上的水平。

8、一般來(lái)說(shuō)，高壓氣罐比氣罐經(jīng)濟(jì)，地下氣體控制比高壓氣罐經(jīng)濟(jì)，干線管道的最后一個(gè)區(qū)域比地下氣體控制經(jīng)濟(jì)，因此，過(guò)去20年，國(guó)外很少建立煤氣儲(chǔ)氣罐(包括氣罐)和地下氣體儲(chǔ)液管。地下氣藏地下氣藏與地面氣藏設(shè)施相比，具有容量、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性高、安裝面積小、環(huán)境影響小的多種優(yōu)點(diǎn)。溶解儲(chǔ)存天然氣可以溶解在丙烷、丁烷或其混合物(通常稱為液化石油氣LPG)中，其溶解度隨壓力增加和溫度減少而增加，可以儲(chǔ)存在LPG中作為溶解氣體。這種儲(chǔ)存方式使用的能源比液化儲(chǔ)存少得多，在相同的壓力和體積下，比常溫高壓罐的氣體儲(chǔ)存容量高4-6倍。此外，這種儲(chǔ)氣方式設(shè)備和流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，安全經(jīng)濟(jì)性好，在供氣調(diào)峰中廣泛使

9、用，但儲(chǔ)量有限。固態(tài)存儲(chǔ)固體儲(chǔ)存是將氣體從一定溫度、壓力、水分條件轉(zhuǎn)換為固體水合物，然后儲(chǔ)存在鋼儲(chǔ)存箱中。壓力越高，溫度越低，天然氣就越容易形成水合物。另外，當(dāng)氣體中含有少量或以上碳的碳?xì)浠衔锍煞謺r(shí)，水合物形成壓力明顯低于純甲烷。例如，當(dāng)溫度為2 時(shí)，純甲烷形成水合物的壓力為3.04兆帕，混合1%異丁烷后，甲烷形成水合物的壓力減少到1.32兆帕。大氣壓下形成天然氣水合物的溫度約為-15 ，遠(yuǎn)高于氣體液化溫度，因此將天然氣轉(zhuǎn)化為水合物所需的能量遠(yuǎn)低于液化所需的能量。相反，天然氣形成水合物，體積約為1/160。在一定條件下，是值得考慮固體水合物形成的氣體儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式。這項(xiàng)技術(shù)目前正從挪威等地進(jìn)

10、入實(shí)用階段。天然氣固體儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)很明顯，使用的設(shè)備也不復(fù)雜，但由于再氣化速度、水源、脫水等原因，還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。1.1.4電壓調(diào)節(jié)設(shè)施氣體壓力調(diào)節(jié)(測(cè)量)機(jī)柜(工作站)是用于住宅區(qū)、公共用戶、直接燃燒設(shè)備、燃?xì)忮仩t、工業(yè)爐等氣體供應(yīng)的氣體分配裝置，主要為：氣體過(guò)濾器、氣體穩(wěn)壓器安全閥、安全排氣閥、鑄鋼球閥(或蝶閥)、儀表、主通道擴(kuò)展功能：可以根據(jù)用戶要求，選擇具有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(可選)的流量計(jì)和差壓器，以便對(duì)電壓調(diào)節(jié)裝置采取絕熱增量措施。產(chǎn)品特性：通過(guò)電壓調(diào)節(jié)(測(cè)量)、過(guò)濾、安全堵塞、安全分散、嚴(yán)格的整體性能測(cè)試，可靠的氣體電壓調(diào)節(jié)和分配，安全可靠的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理的外觀，漂亮的面積，根

11、據(jù)環(huán)境要求進(jìn)行室內(nèi)和室外安裝，可擴(kuò)展性，根據(jù)用戶需求添加氣體警報(bào)，數(shù)據(jù)收集和熱增量系統(tǒng)，以及適合滿足客戶各種環(huán)境要求的箱子材料，包括彩板絕緣箱、介質(zhì)天然氣、人工煤氣、液化石油氣等。1.1.5管理設(shè)施和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立健全的安全生產(chǎn)體系，遵循煤氣管理方法，采用先進(jìn)的安全技術(shù)。城市管道燃?xì)馐聵I(yè)企業(yè)擁有輸配系統(tǒng)的主管、支管、調(diào)壓站(裝置)、氣瓶閥、立式引進(jìn)管(包括閥門)、煤氣表的所有權(quán)，并履行安全維護(hù)責(zé)任。居民用戶對(duì)家庭內(nèi)的電子管閥門、煤氣計(jì)量表等各種設(shè)施擁有使用權(quán)和占有權(quán)，同時(shí)對(duì)家庭內(nèi)的煤氣設(shè)備負(fù)責(zé)安全監(jiān)察，煤氣運(yùn)營(yíng)企業(yè)有權(quán)檢查家庭內(nèi)的煤氣設(shè)施。燃?xì)馐聵I(yè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)在燃?xì)庠O(shè)施所在地、建筑物或重要設(shè)施設(shè)置明

12、顯的安全注意標(biāo)志，并進(jìn)行專門人員檢查。無(wú)線GPRS城市燃?xì)膺h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用、燃?xì)釭PRS遠(yuǎn)程監(jiān)控主系統(tǒng)由燃?xì)夥峙渚W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng)、燃?xì)庥?jì)量數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)和燃?xì)鈹?shù)據(jù)控制中心組成。燃?xì)夥峙渚W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)壓力、流量和環(huán)境參數(shù)、電力環(huán)境的遠(yuǎn)程無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制、報(bào)警、故障診斷和故障診斷功能。氣體測(cè)量數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)可以監(jiān)控氣體用戶的氣體使用情況，支持GPRS聯(lián)機(jī)監(jiān)控功能，并可以使用圖表、報(bào)告等統(tǒng)計(jì)和查看監(jiān)控的氣體使用數(shù)據(jù)。實(shí)用性、可靠性、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)革新的整體監(jiān)控系統(tǒng)。1.2氣體概述煤氣以各種氣體燃料為統(tǒng)稱，燃燒以釋放熱量，供居民和產(chǎn)業(yè)企業(yè)使用。一般來(lái)說(shuō)，煤氣有天然氣、液化

13、石油氣和人工煤氣。氣體通常是每種單一氣體的混合物，分為可燃性成分和不可燃成分，可燃性成分主要有碳?xì)浠衔餁洹⒁谎趸嫉?。不連續(xù)性成分包括二氧化碳、氮氧、氣體等。它是現(xiàn)代城市必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，與社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活息息相關(guān)2。1.2.1中國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)發(fā)展歷史和安全現(xiàn)狀我國(guó)是一個(gè)大國(guó)，人口眾多，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源條件很不平衡。東、西、南、北、沿海和內(nèi)地都有很大的差異，導(dǎo)致了我們城市燃?xì)馐聵I(yè)起步較早、發(fā)展較晚的情況。我國(guó)在3世紀(jì)4世紀(jì)利用竹管向鹽業(yè)輸送天然氣的記錄城市煤氣，1865年英國(guó)企業(yè)家在上海建設(shè)，并建立了用于煤氣生產(chǎn)照明的第一家煤氣公司，此后發(fā)展很慢。到1949年，全國(guó)只有上海、大連、

14、沈陽(yáng)、鞍山、撫順、長(zhǎng)春、錦州、哈爾濱、丹東9個(gè)城市有石炭系。新中國(guó)成立以來(lái)，煤氣事業(yè)有了很大發(fā)展。20世紀(jì)50年代的煤氣發(fā)展主要是改造和建設(shè)小型焦?fàn)t，利用冶金工業(yè)的焦?fàn)t休閑。60年代初，四川、東北、華北等地區(qū)先后供應(yīng)了部分天然氣，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，大省將LPG和重油制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)作為天然氣來(lái)源。20世紀(jì)70年代，由于LPG和天然氣由于資源和政策上的限制，只小規(guī)模地發(fā)展，以煤和石油產(chǎn)品為原料的煤氣廠經(jīng)常被建設(shè)。20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)石油氣供應(yīng)逐漸增加，以優(yōu)質(zhì)民用燃料進(jìn)入數(shù)百萬(wàn)戶。20世紀(jì)90年代，由于從國(guó)外進(jìn)口的石油氣和天然氣的開(kāi)采和利用，中國(guó)的城市燃?xì)馐聵I(yè)得到了很大發(fā)展，已經(jīng)成為城市建設(shè)的重

15、要基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)代化城市的重要標(biāo)志。據(jù)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)公報(bào)透露，到1997年底，全國(guó)已有668個(gè)城市。非農(nóng)業(yè)人口1.95億人中，1.47億人使用各種氣體，普及率為75.71%。在氣體構(gòu)成中，人工煤氣呈減少趨勢(shì)，天然氣和LPG呈增加趨勢(shì)。這里需要表明的是，目前多種氣體來(lái)源供應(yīng)是中國(guó)城市燃?xì)忾_(kāi)發(fā)的特點(diǎn)。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，中國(guó)的城市煤氣發(fā)展遵循了“根據(jù)不同的煤氣來(lái)源、不同的用途、當(dāng)?shù)貙?shí)際情況合理利用資源”的方針。到目前為止，天然氣來(lái)源資源仍然是煤、石油(柴油或重油)、天然氣、LPG，能源價(jià)格逐漸接近國(guó)際價(jià)格，產(chǎn)生了各種能源資源(包括電力)的替代關(guān)系，中國(guó)在從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變中，天然氣決策和發(fā)展變

16、得更加復(fù)雜和困難。煤炭是中國(guó)提出的主要原料，煤炭?jī)r(jià)格上漲導(dǎo)致煤炭制氣企業(yè)逐年進(jìn)入虧損狀態(tài)，出現(xiàn)了國(guó)際上煤炭制氣減少等情況。近年來(lái)，中國(guó)液化石油氣用戶發(fā)展迅速。這是因?yàn)長(zhǎng)PG事業(yè)具有投資性、建設(shè)速度、減少公害等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)LPG產(chǎn)量持續(xù)增加，沿海地區(qū)可以國(guó)際價(jià)格進(jìn)口LPG，對(duì)城市燃?xì)馐聵I(yè)起到了良好的促進(jìn)作用，并利用LPG作為城市燃?xì)忾_(kāi)發(fā)的一種替代能源。這形成了經(jīng)濟(jì)比較的比較指標(biāo)。也就是說(shuō)，煤氣價(jià)格應(yīng)該低于LPG項(xiàng)目項(xiàng)目。高于LPG項(xiàng)目是不可取的。這也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下發(fā)展中國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)的一個(gè)重大發(fā)展，向國(guó)際一體化邁進(jìn)了一步。當(dāng)然，也要考慮LPG項(xiàng)目的缺點(diǎn)。世界上最低的價(jià)格是天然氣，但是LNC收入也要根據(jù)經(jīng)

17、濟(jì)規(guī)模按一定規(guī)模進(jìn)行，才有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。登陸后，與輸油管輸送聯(lián)系在一起，投資很多，通常結(jié)合發(fā)展及區(qū)域環(huán)境保護(hù)要求展開(kāi)主張，LPG起到了轉(zhuǎn)換期煤氣來(lái)源的作用。近年來(lái)，天然氣作為城市煤氣源發(fā)展迅速，是必須優(yōu)先使用的一種城市煤氣來(lái)源，但天然氣源在中國(guó)分布不均，資源比較分散，大部分在當(dāng)?shù)厥褂?。長(zhǎng)途運(yùn)輸要考慮發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際網(wǎng)絡(luò)、我國(guó)綜合國(guó)力、天然氣資源開(kāi)發(fā)規(guī)模。目前，中國(guó)的天然氣作為城市煤氣來(lái)源已達(dá)到本世紀(jì)末的一定規(guī)模。使用天然氣的城市已經(jīng)有50多個(gè)。一些尚未計(jì)算的城市大約有70個(gè)。廣泛分布在四川、重慶、北京、天津、河北、黑龍江、吉林、遼寧、河南、陜西、云南等省。1.2.2中國(guó)城市燃?xì)獍l(fā)展前景中國(guó)是

18、能源資源比較豐富的國(guó)家，但分布很不平衡，入口很多，中國(guó)人均能源資源儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界水平，因此國(guó)家在城市燃?xì)忾_(kāi)發(fā)決策中，針對(duì)這種國(guó)家條件和目前國(guó)際上良好的資源條件，實(shí)施多種天然氣來(lái)源、多種方法、當(dāng)?shù)貤l件和能源綜合利用方針，同時(shí)推進(jìn)開(kāi)發(fā)和節(jié)約并行的方案。在即將到來(lái)的21世紀(jì)之前，城市燃?xì)庑袠I(yè)的專家們提出了以下發(fā)展建議。大力發(fā)展天然氣，天然氣是清潔優(yōu)質(zhì)的能源，主要成分是甲烷，碳?xì)浠衔锉容^小，是保護(hù)大氣環(huán)境最理想的燃料。據(jù)今年97年哥本哈根20屆世界天然氣會(huì)議預(yù)測(cè)，200年以上天然氣儲(chǔ)量可以使用的同年11月北京第15屆世界石油會(huì)議上也表示，“21世紀(jì)是壓倒煤和石油的天然氣時(shí)代，能源的頭將坐在椅子上”，21世紀(jì)即將到來(lái)，天然氣行業(yè)將面臨新的情況。中國(guó)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭為主，1997年一次能源消費(fèi)總量為14.