輸油管道改線工程油品回收系統(tǒng)方案優(yōu)化

于學(xué)文 (山東華元工程科技有限公司，山東 東營(yíng) 257000)

0 引言

通常長(zhǎng)距離輸油管道的輸送介質(zhì)為原油、成品油或燃料油，具有易燃易爆的性質(zhì)，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，管道與周邊建筑物、鐵路、公路等的間距需滿足規(guī)范要求。伴隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，輸油管道的外部運(yùn)行環(huán)境面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，已建輸油管道路與城市新規(guī)劃、新建公路鐵路或建筑物出現(xiàn)沖突，違規(guī)占?jí)骸⒌谌狡茐牡惹闆r時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)輸油管道進(jìn)行局部改線是解決該問(wèn)題的主要方式。

在役輸油管道局部改線涉及退役舊管道內(nèi)油品回收的問(wèn)題，本文對(duì)目前常規(guī)采用的油品回收系統(tǒng)方案提出優(yōu)化建議。

1 常規(guī)油品回收系統(tǒng)方案及存在的不足

輸油管道改線工程，主要涉及新建改線管道 (簡(jiǎn)稱“新建管道”)、新舊管道替換，以及退役舊管道 (簡(jiǎn)稱“舊管道”)內(nèi)部油品回收等內(nèi)容。與管道局部換管維修相比，改線工程的新建管道一般較長(zhǎng)，短則幾百米，長(zhǎng)則數(shù)十千米，若采用不停輸技術(shù)進(jìn)行新舊管道替換，則帶壓開(kāi)孔封堵工作量將大大增加。目前常規(guī)采用的方式是：管道停輸泄壓、在上/下游連頭處封堵原管道、斷開(kāi)舊管道，將新建管道接入原管道并投入使用，然后再回收退役舊管道內(nèi)的油品。舊管道內(nèi)的油品采用臨時(shí)泵抽吸、通過(guò)油槽車(chē)運(yùn)輸至附近油庫(kù)進(jìn)行處理。而對(duì)于舊管道較長(zhǎng)且線路高程變化大的情況，則可能出現(xiàn)大量油品抽不出來(lái)、運(yùn)輸量大以及舊管道后續(xù)清洗困難等諸多問(wèn)題，并存在較大安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[1]。

目前也有采用氮?dú)馔苿?dòng)組合球?qū)⑼艘叟f管道內(nèi)的油品推入新建管道的回收方案 (如圖1所示)。

該方案主要有如下局限：

(1)通常需要在原管道主管上進(jìn)行四處全尺寸開(kāi)孔和封堵作業(yè)，封堵數(shù)量較多、作業(yè)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高；

圖1 常規(guī)油品回收系統(tǒng)方案之一

(2)在舊管道斷開(kāi)、新建管道與原管道連接后，才可將舊管道內(nèi)的油品推送到新建管道，油品暴露和污染的風(fēng)險(xiǎn)大，安全隱患相應(yīng)較大；

(3)為接收舊管道內(nèi)的油品，需要在新建管道上開(kāi)注油口和排氣口，此兩處開(kāi)孔將永久保留在管道上，無(wú)法去除；

(4)如果新建管道長(zhǎng)度比舊管道短，新建管道不足以接收舊管道內(nèi)的油量，依然存在油品運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題；

(5)新建管道線路若有高程變化，排氣口不能將新建管道內(nèi)氣體全部排出，舊管道內(nèi)油品不能全部注入新建管道，依然存在油品運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。

2 系統(tǒng)方案優(yōu)化

為提高輸油管道改線工程的經(jīng)濟(jì)效益、減少油品污染和浪費(fèi)，降低油品暴露的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)常規(guī)油品回收系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)輸油管道改線工程油品回收方案的制定及實(shí)施提供借鑒。

2.1 系統(tǒng)組成說(shuō)明

管道改線工程油品回收涉及原管道、新建管道以及舊管道等，回收系統(tǒng)由帶壓開(kāi)孔/封堵材料和機(jī)具、頂部進(jìn)氣閥、底部排油閥、清管器及發(fā)送筒/接收筒、清管器通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和清管器擋桿等組成[2]。

2.2 系統(tǒng)實(shí)施方案

管道改線工程新舊管道替換之前，新建管道應(yīng)已按照設(shè)計(jì)要求完成安裝，以及清管、測(cè)徑、試壓、吹掃和干燥等試驗(yàn)和準(zhǔn)備工作，具備與原管道連接的條件。可按下述步驟實(shí)施新建管道與舊管道的替換以及舊管道油品回收工作。

2.2.1 設(shè)定上/下游連頭處和封堵點(diǎn)

沿介質(zhì)的流動(dòng)方向，分別在原管道上游連頭處擬切割管段兩側(cè)和下游連頭處擬切割管段后端管道上焊接對(duì)開(kāi)式封堵三通，依次稱為封堵點(diǎn)A、封堵點(diǎn)B、封堵點(diǎn)C。三通上端安裝夾板閥，并進(jìn)行壓力測(cè)試。在上/下游連頭處擬切割管段上分別焊接頂部進(jìn)氣閥和底部排油閥，在下游連頭處擬切割管段的前端管道上安裝清管器通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和清管器擋桿。各部分安裝位置如圖2所示。

圖2 設(shè)定上/下游連頭處和封堵點(diǎn)，預(yù)裝開(kāi)孔/封堵材料和機(jī)具

2.2.2 上游連頭處連接新建管道，舊管道安裝清管器發(fā)送筒

原管道停止輸油并泄壓后，在封堵點(diǎn)A和封堵點(diǎn)B實(shí)施開(kāi)孔、封堵作業(yè)。封堵點(diǎn)之間擬切割管段的頂部進(jìn)氣閥和底部排油閥實(shí)施開(kāi)孔作業(yè)，將管段內(nèi)的油品排出。采用機(jī)械方式冷切割封堵點(diǎn)A和封堵點(diǎn)B之間的管段 (如圖3所示)。

圖3 上游連頭處封堵、排油和管段切割、接新建管道，舊管道安裝清管器發(fā)送筒

2.2.3 推送舊管道內(nèi)油品進(jìn)入下游管道

移除封堵點(diǎn)B處的封堵器、打開(kāi)下游原管道的閥門(mén)，使管道保持暢通。使用壓縮氮?dú)馔扑颓骞芷鳎瑢⑴f管道中的油品推送進(jìn)入下游原管道中，完成舊管道排油作業(yè)?？刹捎闷ね肭骞芷饕垣@得較好的密封性能，最大程度減少殘留在管壁上的油品，并減少竄入清管器前段管道的氮?dú)饬縖3]。

清管器的行進(jìn)速度和距離，可以通過(guò)下游站場(chǎng)的收油計(jì)量來(lái)計(jì)算。清管器的行進(jìn)速度可以通過(guò)下游站場(chǎng)的流量控制閥來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)清管器接近封堵點(diǎn)C時(shí)，關(guān)閉下游閥門(mén)、停止注氮，使清管器在到達(dá)封堵點(diǎn)C之前停住。

優(yōu)化方案中，可選在下游連頭處封堵點(diǎn)C之前一段距離，在管道側(cè)面帶壓開(kāi)一個(gè)2"或更小的孔，裝上截止閥和細(xì)管，用于清管器通過(guò)的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。也可間隔一定距離設(shè)置多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。清管器接近之前，開(kāi)啟截止閥，在線持續(xù)小流量排放管內(nèi)介質(zhì)。根據(jù)排出的介質(zhì)類型，可直觀、準(zhǔn)確地定點(diǎn)監(jiān)測(cè)清管器的位置。

為避免清管器行進(jìn)距離和速度失控、越過(guò)下游封堵/連頭位置，可選在封堵點(diǎn)C之前擬切割管段上帶壓開(kāi)孔，并利用相同尺寸的封堵機(jī)操作機(jī)構(gòu)向管內(nèi)插入擋桿。該方案作為后備措施，以確保清管器不進(jìn)入下游道。

2.2.4 下游連頭處連接新建管道，舊管道安裝清管器接收筒

對(duì)下游連頭處封堵點(diǎn)C實(shí)施封堵，對(duì)下游連頭處頂部進(jìn)氣閥和底部排油閥實(shí)施開(kāi)孔作業(yè)，將下游連頭處清管器與封堵點(diǎn)C之間的油品排出。機(jī)械方式冷切割封堵點(diǎn)C之前的管段。進(jìn)行新建改線管道與下游原管道的連頭作業(yè)。舊管道末端安裝清管器接收筒，配合前端的發(fā)送筒，通過(guò)發(fā)送/接收組合清管器對(duì)舊管道進(jìn)行反復(fù)清洗，直至符合環(huán)保要求 (如圖4所示)。

圖4 下游連頭處封堵、排油和管段切割、連接新建管道，舊管道安裝清管器接收筒

2.2.5 新建管道投運(yùn)和舊管道無(wú)害化處理

移除封堵點(diǎn)A和封堵點(diǎn)C處的封堵器，安裝塞餅和盲板，將新建改線管道投運(yùn)。對(duì)舊管道進(jìn)行無(wú)害化處理 (如拆除或填充水泥砂漿等)(如圖5所示)。

圖5 新建管道投運(yùn)和舊管道無(wú)害化處理

2.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

優(yōu)化后的油品回收系統(tǒng)方案與目前常規(guī)采用的方案相比較，具有如下優(yōu)勢(shì)：

(1)僅需在原管道主管上進(jìn)行三次開(kāi)孔/封堵作業(yè)，減少了開(kāi)孔數(shù)量、縮短作業(yè)周期、降低施工費(fèi)用；

(2)優(yōu)先進(jìn)行舊管排油，在舊管道完全斷開(kāi)之前，將管內(nèi)的油品推送到下游管道和站場(chǎng)儲(chǔ)罐內(nèi)，而與新建管道/舊管道長(zhǎng)度或線路高程變化無(wú)關(guān)，可以完全避免大量油品運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，最大限度地降低油品暴露的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；

(3)避免了在新建管道上 (或原管道連頭段) 開(kāi)注油口和排氣口，最終只有兩處焊接式封堵三通保留在管道上，有利于管道本質(zhì)安全。

3 結(jié)語(yǔ)

文章所述輸油管道局部改線工程油品回收系統(tǒng)優(yōu)化方案，能夠解決新建管道和舊管道的替換，為新建管道的投運(yùn)和舊管道內(nèi)油品回收和無(wú)害化處置提供安全可靠的保障。在實(shí)踐中使用該系統(tǒng)進(jìn)行改線管道替換和油品回收，能夠避免大量油品運(yùn)輸、減少油品污染和浪費(fèi)，最大限度地降低油品暴露的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；減少改線工程實(shí)施過(guò)程中的開(kāi)孔數(shù)量、縮短施工作業(yè)周期，減少管道停輸時(shí)間；減少工程實(shí)施完成后最終保留在管道上的開(kāi)孔數(shù)量，有利于管道本質(zhì)安全；有利于舊管道清洗和無(wú)害化處理。