探索綜合管廊內天然氣管道的安全性

郭旺民

摘 要：伴隨著綜合管廊在我國的迅速普及，各試點城市紛紛在其城區的主干路網下鋪設起地下的綜合管廊，由于天然氣管道自身的特性，必須對其安全問題作出相應的防范。對此，本文將從天然氣形成及其物性特征、天然氣管道入綜合管廊的相關要求和安全風險，以及有關的安全措施方面展開探究和討論。

關鍵詞：天然氣管道;綜合管廊;管道安全

隨著城市人口日益密集，為了更為有效地利用天然氣資源，需要積極推廣綜合管廊的建設，同時，由于天然氣管道所輸送的介質屬于易燃氣體，因而，必須在入廊之后對其采取有效的安全措施以使其符合相關安全標準，從而確保管道的安全運行。

1 天然氣的形成及其物性特點

天然氣作為一種化石能源，就形成問題來說，是經過遠古時代的動、植物在經歷一系列的化學、生物以及地質變化作用之后形成的一種埋藏于地層之中的清潔可燃氣體。并且，根據不同的形成條件，可以將其劃分為油田伴生氣、煤層氣、氣田氣、礦井氣、凝析氣田氣。剛被開采出來的天然氣往往會含有各種雜質，因此，在投入使用之前，需要對其進行一系列的處理，通常是通過脫硫和脫水來使其組分能夠符合國家的標準規定，然后儲存運輸并投入民用，或是作為化工原料以及工業燃料進行使用。天然氣的主要成為是甲烷（CH4），同時也含有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）以及戊烷（C5H12）。除此之外，還含有微量的一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮氣、硫化氫、水蒸氣、以及惰性氣體。之所以稱之為清潔能源，是因為天然氣的主要成分甲烷在燃燒之后生成的產物是水和二氧化碳，對環境造成的污染極小[1]。

近年來，天然氣在民用和工業使用中正在逐漸取代煤炭、重油一類的能源，并且受到了廣泛的歡迎。天然氣的密度低于空氣，通常是0.75～0.82kg/m3，相對密度是0.55～ 0.62kg/m3;沸點為-162.49℃，可以在低溫下發生液化，常溫下則會呈現氣體狀態。此外，天然氣易燃易爆，其爆炸極限為空氣中占比5%～15%，在國家安全生產監督管理總局等十部委所頒發的危險化學品目錄中屬于類別1的易燃氣體，加壓氣體。

2 天然氣管道入綜合管廊的相關要求及安全風險

綜合管廊建是一種建設于城市地下的構筑物，可以用于容納兩類及以上工程管線，其內部一般設有不止一個艙室，這些艙室的作用是用來收納各種不同類別的市政管線。綜合管廊的每一個艙室斷面尺寸都應該足以滿足入廊管道的安裝以及操作人員日常巡檢和維護的通行需要。在實際的建設之中，綜合管廊通常是按照城市路網的規劃鋪設并深埋于城區的主干道路之下。綜合管廊各個艙室的內部依靠電力設計實現照明;采用強制通風，在每個艙室都設有高于地面的進、排風口，通風口下設有用來維持艙室內部空氣流通和更新的風機。并且，管廊中每100m～400m之間會設置通往地面的逃生口，以確保在緊急狀況之下操作人員能夠及時逃生。天然氣在我國被廣泛作為燃料應用于居民的日常生活和冬季采暖。城市內輸送天然氣通常是通過密封管道的方式進行的，用于輸送天然氣的管道一般選用PE管道或者是鋼管。在市區進行城市管網鋪設的時候，要使用直埋的形式將管道鋪設與土壤之中，并用中性細砂將管道的四周填實。

一旦管道出現泄漏，天然氣就會立即擴散到大氣之中，進而降低形成爆炸極限混合物的概率。當在綜合管廊中鋪設天然氣管道時，采用支架架空的方式將管道鋪設于艙室之中，同時，在管道旁邊預留出用于通行和檢修的空間。然而，由于地下管廊處于密閉的運行環境，艙室和大氣之間僅靠面積有限的進、出風口進行聯通，這就導致了可燃氣體泄漏后無法立即擴散于大氣之中，從而非常容易造成氣體在艙內流動積聚，然后，當可燃氣體同艙內的空氣混合并達到爆炸極限范圍，就會在遇到火源時發生爆炸[2]。

3 天然氣管道入廊應采用的安全措施

為了確保綜合管廊內天然氣管道的運營安全、消除爆炸、火災等隱患，必須要對天然氣艙室的安全措施加以強化，具體可以從以下幾個方面著手：

首先，是要對管道本體的安全性進行提升。針對這一點，可以在進行天然氣管道入廊設計的時候，對管道本體進行強化其安全性的專門設計，對此，需要根據《城市綜合管廊工程技術規范》中的相關標準來實施。用于入廊的天然氣管道應當選用無縫鋼管，并且要保證管道的壁厚符合《城鎮燃氣設計規范》的具體要求。要根據管廊的實際走向，以及管艙斷面的尺寸來對管道支架的數量和設置位置做出合理的規劃。并且，在安裝管道和管架的位置旁要留出一定的空間以便維護和檢修。與此同時，還要充分考慮到管廊內部的溫度變化問題，將管道的熱伸縮量考慮在內，并為其設置相應的補償方式，從而確保管道不會因為超出應力范圍而受到破壞。在天然氣艙室中，管道間和管道、管件間要通過焊接來進行連接，這是因為，相較于法蘭連接，焊接可以更好地保證管道連接處的密閉性，進而減少發生氣體泄漏的危險。要盡可能地將天然氣的管道閥門設置在管廊外部，并設置可以對管道進行遠程切斷的緊急切斷閥門，從而保證能夠在緊急狀況發生時及時切斷入口閥門，以減少氣體的泄放量、降低氣體泄漏造成的影響。除此之外，在實際施工的過程之中，還要嚴格把控管道的焊接與防腐質量。對于入廊的天然氣管道，為了確保管道的每一道焊接縫都能滿足相關的質量標準，需要對焊接縫做100%射線檢測和100%超聲波檢測。此外，由于地下管廊內的空氣相對濕度較高，為了避免管道受到腐蝕，應當在入廊管道的外表面做相應的防腐處理，并且，由于管艙內空間有限，施工較為困難，因此，可以考慮在管道出廠時為其做好防腐涂裝，在施工現場僅需對焊接縫做補口防腐即可。同時，管廊內部的鋼制管架同樣需要做防腐處理。

其次，要消除火源，根據有關規范的要求，天然氣管道在入廊后應當被設置于獨立的艙室之中，并且艙室的耐火等級要高于二級，并且，天然氣艙與其他艙室的進風口之間凈距要在10m以上，這是為了保證一旦天然氣管道出現狀況，泄漏的天然氣不會進入電力艙等非防爆艙室，從而避免發生爆炸等危險。除此之外，天然氣艙地面需要采用不發火花地面，以預防因工具、管材與地面發生撞擊而產生火花。要為鋼制管材做好防靜電接地，以避免出現由于天然氣在管道中流動而產生能夠引發火花的靜電積聚問題。與此同時，天然氣艙室內的通訊、照明設備，以及儀表監控設備都應當采用防爆電氣，并且艙室的風機以及積液池內的潛水泵也應當為防爆風機和防爆水泵，這樣做可以在最大程度上降低因電氣設備運行與泄漏的可燃氣體相遇而產生火花的可能性，進而降低發生危險的概率。

最后，要進一步加強監測管理，并且建立起一套科學、有效的風險排除機制。可以在天然氣艙室內部設置報警器，一旦艙室內的溫濕度、水位、氧氣，或是可燃性氣體的情況異常，報警器就會發出警告，并將信號檢測數據傳輸至燃氣公司的監控部門和綜合管廊的監控中心，進而幫助工作人員進行日常的檢測和險情的排除[3]。此外，天然氣艙室內的溫度要低于40℃，如果溫度超過這個限制，就要啟動防爆風機來以通風的方式來進行降溫。在天然氣艙室內設置可燃氣體報警裝置，報警時，啟動報警區間段艙室的事故風機，同時啟動相鄰兩個防火分區內的事故風機，并且將管道的緊急切斷閥斷開，通過事故風機來將泄漏的天然氣迅速排放到大氣之中。除此之外，還需要在天然氣管道艙內部設置疏散指示燈、應急燈、滅火器以及通訊電話等消防設備，并且，要有專人對綜合管廊內的消防設備進行維護和看管，定期進行檢驗、及時更換過期設備。

綜上所述，由于天然氣易燃易爆，在日常的運營中，要始終把安全問題放在首位，綜合管廊作為城市運轉的樞紐干線，其安全問題至關重要，特別是在天然氣管道的敷設問題上必須做好相應的安全措施，進而為人們提供更為安全、便利的生活。

參考文獻：

[1]趙然.管廊中天然氣管道泄漏擴散模擬分析[D].北京：北京建筑大學，2018.

[2]李昭陽.天然氣管道入綜合管廊的風險評價[D].廣州：華南理工大學，2018.

[3]龔燚.燃氣管線入綜合管廊的抗爆防護技術研究[D].南京：南京理工大學，2018.