天然气长输管道阀室冷放空风险分析与控制

天然气长输管道阀室冷放空风险分析与控制

辛昊

中国石油工程项目管理公司天津设计院，天津 300450

摘要：天然气长输管道是连接气源地和气市场的重要设施，其安全运行关系到国家能源安全和社会经济发展。阀室是长输管道的重要组成部分，主要用于切断、调节和分配管道内的天然气。在阀室内，由于温度、压力和流量的变化，可能会产生冷放空现象，即天然气在阀门开启或关闭时，由于压力降低而导致温度急剧下降，从而使管道内的水分和凝析油凝结或结冰，造成管道堵塞、阀门卡死或损坏等严重后果。因此，控制天然气长输管道阀室冷放空风险是保障管道安全运行的关键问题。

关键词：天然气长输管道；阀室冷放空；风险分析；控制

1 控制天然气长输管道阀室冷放空风险的关键意义

1.1 保护管道设备免受损坏

天然气长输管道阀室内的冷放空现象会导致管道内的水分和凝析油凝结或结冰，这些物质会对管道设备造成腐蚀、磨损、堵塞等损坏。例如，2014年1月，在新疆乌鲁木齐至兰州天然气长输管道中，由于阀室内发生冷放空现象，导致凝结水结冰堵塞了两个调压站的进口过滤器，使得调压站无法正常工作，进而影响了整条管道的供气能力。为了解决这一问题，需要对堵塞的过滤器进行更换或清洗，耗费了大量的人力、物力和时间。如果能够有效地控制天然气长输管道阀室冷放空风险，就可以避免这类事故的发生，保护管道设备免受损坏，提高管道的可靠性和寿命。

1.2 保障天然气供应的稳定性和质量

天然气长输管道阀室内的冷放空现象会影响管道内的天然气流量和压力，进而影响下游用户的用气需求。例如，2019年12月，在新疆哈密至兰州天然气长输管道中，由于阀室内发生冷放空现象，导致部分阀门卡死无法正常开启或关闭，使得管道内的天然气流量出现波动，进而影响了兰州市区的供暖和居民生活用气。为了恢复正常供气，需要对卡死的阀门进行紧急维修或更换，造成了供气中断或减少的风险[1]。如果能够有效地控制天然气长输管道阀室冷放空风险，就可以保障天然气供应的稳定性和质量，满足下游用户的用气需求，保障社会经济的正常运行。

1.3 防止环境污染和安全事故的发生

天然气长输管道阀室内的冷放空现象会导致管道内的天然气泄漏或喷射，这些天然气会对环境造成污染，同时也会增加火灾或爆炸的危险。例如，2016年11月，在新疆乌鲁木齐至兰州天然气长输管道中，由于阀室内发生冷放空现象，导致一个阀门的密封圈破裂，使得大量的天然气从阀门处泄漏，形成了高压喷射。由于当时正值冬季，气温低，风力大，泄漏的天然气在空气中形成了白色雾状物，给周围环境造成了严重的污染。同时，由于泄漏的天然气具有高度可燃性，如果遇到明火或电火花等引燃源，就可能引发火灾或爆炸事故，危及人员和设备的安全。如果能够有效地控制天然气长输管道阀室冷放空风险，就可以防止环境污染和安全事故的发生，保护人民生命财产安全和社会稳定[2]。

2 控制天然气长输管道阀室冷放空风险的具体策略

2.1 预防措施

预防措施是控制天然气长输管道阀室冷放空风险的基础，主要包括以下几个方面：

设计阶段，合理选择阀室的位置和结构，避免在人口密集或易燃易爆的区域设置阀室，增加阀室与周围环境的安全距离，配置合适的放空装置和排气管，确保放空的天然气能够快速稀释和远离点火源。

运行阶段，定期检查和维护阀室内的设备和管线，及时发现和排除故障，避免因设备损坏或泄漏导致的异常放空。同时，建立完善的安全管理制度和应急预案，加强对阀室周边区域的监测和警示，严格控制点火源和外来人员的进入，增强员工的安全意识和操作技能。

放空前，仔细分析放空的必要性和可行性，评估放空过程中可能出现的风险和影响，制定详细的放空方案和操作规程，明确放空的时间、地点、方式、速度、量等参数，并根据气象条件和周边环境调整放空方案。同时，通知相关部门和人员，做好现场的安全防护和消防准备，设置安全警戒区域和标志[3]。

2.2 监控措施

监控措施是控制天然气长输管道阀室冷放空风险的关键，主要包括以下几个方面：

放空过程中，实时监测阀室内外的压力、温度、流量、浓度等参数，确保放空参数符合方案要求，及时发现并处理异常情况。同时，利用视频监控、红外探测、可燃气体检测等设备或手段，观察放空现场的情况，及时发现并消除点火源或其他危险因素。

放空后，继续监测阀室内外的参数，直到参数恢复到正常范围。同时，检查阀室内外的设备和管线是否有损坏或泄漏，及时修复或更换。另外，对放空过程进行总结和评估，记录并分析放空数据和结果，总结经验教训，提出改进意见或建议。

举例说明：为更好地说明控制天然气长输管道阀室冷放空风险的具体策略，下面给出一个实际的例子。

某天然气长输管道的某个阀室需要进行维护，因此需要进行冷放空操作。该阀室位于郊区，周围有一些农田和住宅，距离最近的火电厂约2公里。根据气象预报，当天的风向为东南风，风速为3米/秒，温度为25摄氏度，湿度为60%。

在放空前，管道运行部门对放空的必要性和可行性进行了分析，评估了放空过程中可能出现的风险和影响，制定了详细的放空方案和操作规程。根据方案，放空的时间为上午10点到11点，地点为阀室西侧的排气管，方式为分段逐步放空，速度为每分钟不超过100立方米，量为不超过1000立方米。同时，通知了相关部门和人员，做好了现场的安全防护和消防准备，设置了安全警戒区域和标志

[4]。

在放空过程中，管道运行部门实时监测了阀室内外的压力、温度、流量、浓度等参数，确保了放空参数符合方案要求，并及时发现并处理了异常情况。例如，在放空开始后10分钟，发现阀室外的可燃气体浓度超过了安全标准，于是立即调整了放空速度和量，使得可燃气体浓度降低到安全范围。同时，利用视频监控、红外探测、可燃气体检测等设备或手段，观察了放空现场的情况，并及时发现并消除了点火源或其他危险因素。例如，在放空进行到一半时，发现有一辆摩托车驶入了安全警戒区域，并靠近了排气管，于是立即通过广播和信号灯警告并驱赶了摩托车司机，并加强了安全警戒区域的巡查。

在放空后，管道运行部门继续监测了阀室内外的参数，直到参数恢复到正常范围。同时，检查了阀室内外的设备和管线是否有损坏或泄漏，并及时修复或更换。另外，对放空过程进行了总结和评估，记录并分析了放空数据和结果，总结了经验教训，提出了改进意见或建议。例如，在总结中指出，在放空前应该更加充分地考虑气象条件和周边环境的影响，在制定放空方案时应该更加保守和谨慎，在执行放空操作时应该更加灵活和及时地调整放空参数，在监控放空现场时应该更加密切和有效地发现并消除危险因素。

3 结束语

综上所述，控制天然气长输管道阀室冷放空风险是保障管道安全运行的关键问题。通过有效地控制天然气长输管道阀室冷放空风险，可以保护管道设备免受损坏，保障天然气供应的稳定性和质量，防止环境污染和安全事故的发生。

参考文献：

[1]张旭,曹奇林.基于PLC的长输天然气管道RTU阀室配电保护系统设计研究[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(08):130-132.

[2]李斌,邢云雷,赵磊.基于云控平台的油机在天然气长输管道阀室的应用[J].石化技术,2021,28(01):49-50.

[3]王伟,梁术清,刘玉杰等.天然气长输管道阀室供电方案探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(05):182-183.

[4]张时维,赵亮.天然气长输管道阴极保护的有效性影响因素探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(18):39-40.