天然气门站工程设计_李金成

参考文献：
［ １ ］ ＧＢ５００２８—２００６，城镇燃气设计规范［ Ｓ ］． 北京：中国建筑工 业出版社，２００６．
［ ２ ］ ＳＨ／Ｔ ３１６９—２０１２，长输油气管道站场布置规范［ Ｓ ］． 北京：中 国石化出版社，２０１３．
生产，结合我国国内现行标准的相关设计要求及工程实践，从天然气行业自身特点、国内标
准配套情况等各个方面系统地分析了天然气门站工艺系统设计时应该考虑的影响因素，阐明
了燃气供门站工艺系统设计应考虑的安全因素。提出总图布置应在满足国家规范的要求下尽
量减少占地；工艺系统设计时应考虑工艺配置和实际操作、社会需求之间的关系；正确设置
生时对高压端管线
阀门开启
进行放空
门站压力超过工艺 ５ 门站压力超高 运行的高高限时， ２
对站内设备进行相 应的操作
停止输气
４结 语
由于门站关系到供气区域内的社会稳定及经 济效益，因此总图布置应根据现场地形实际情况 合理布局，在满足国家规范的要求前提下尽量减 少占地。工艺系统设计时应充分考虑工艺配置和 实际操作、社会需求之间的关系，合理选择工艺 设计方案。正确设置安全仪表系统参数，在保证 站场安全运行的前提下，尽量减少站场工艺系统 误动作。
过滤器一般有旋风分离器和过滤分离器。旋风 分离器是利用离心力将粉尘从气流中分离出来的一 种干式气—固分离装置，对捕集 ５￣１０ μｍ 以上粉 尘效率可达 ９５％。过滤分离器是使气体通过过滤 材料，达到分离气体固体粉尘的一种除尘设备，对 于 １￣３ μｍ 尘土和液滴，分离效率可达 ９８％以上。
为了保证稳定连续供气，调压计量系统一般设 置热备份。自力式调压器具有结构简单、维修方 便、无需设仪表控制供风系统且国内产品已基本形 成系列、有成熟的使用经验等优点，所以一般天然 气门站的压力调节器 （调压器） 优先选用自力式 的。为了防止调压系统故障，通常对重要的输配系 统，采用二回路以上的并联调压监控系统。一旦运 行回路出现故障，该回路切断，备用回路能自动投 入；还在设调压器的回路上设置监视控制设备 （仅 对压力调节而言），其可采取如下方式：
安全仪表系统参数，减少站场工艺系统误动作。
关键词：天然气；门站；调压器
中图分类号：ＴＵ９９６．６
文献标识码：Ｂ
文章编号：２０９５－５９７９（２０１５）０３－０１２８－０３
Engineering Design of Natural Gas Station
ＬＩ Ｊｉｎ－ｃｈｅｎｇ
( Bohai Engineering Design Corporation Ltd., Shijiazhang ０５００２１,China ) Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ， ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｔｓｅｌｆ， ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ， ｃｏｍｂｉｎｅ ｗｉｔｈ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ｇａｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｔｓｅｌｆ ， ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ． Ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｇａｓ ｓｕｐｐｌｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ ｌａｙｏｕｔ， ｔｈｅ ｃｏｖｅｒ ａｒｅａ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ； ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ， ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ， ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｃｉａｌ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ； ｓａｆｅｔｙ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｔ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ； ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ； ｇａｔｅ ｓｔａｔｉｏｎ； ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ
根据我国的具体应用情况，目前 （１）、 （３） 应用较多， （２） 应用较少。对于压降较大的或需 要分二级调压的，可采用先二级串联调压后加上监 控的办法。
３ 安全仪表设计
安全仪表系统并非 ＰＬＣ 系统而是独立于过程 控制之外的一套独立系统。为了保证站场安全，工 艺系统除在设置站控系统外，还需要考虑安全仪表 系统 （紧急切断系统） 的设置，以增加门站的安全 系数。在我国对于安全仪表系统的要求起步较晚， 由于近几年我国工业特别是石油化工、石油天然气 行业事故频出，例如 ２０１３ 年 １１ 月 ２２ 日青岛输油 管道爆炸事故，共造成 ６２ 人遇难，１３６ 人受伤， 直接经济损失 ７．５ 亿元；２０１４ 年 １ 月 １１ 日青岛天 然气管道爆炸，虽未造成较大人员伤亡，但却造成 了极大的社会影响。为了保护生命财产安全，国家 安全生产监督管理总局要求对易燃易爆项目设计时 应考虑安全仪表系统，以确保工艺系统的安全可 靠。２０１４ 年国家能源局发布了 《输油气管道工程 安全仪表系统设计规范》 ＳＹ／Ｔ６９６６—２０１３，至此我 国天然气行业有了专门的行业规范。
门站安全仪表系统主要包括压力、可燃气体 泄漏、火灾 ３ 项参数的设定与进出站阀门连锁切 断控制。
门站安全仪表系统安全回路及 ＳＩＬ 要求见表 １。
表 １ 门站安全仪表系统安全回路及 ＳＩＬ 要求
序号 安全功能回路 安全功能描述 ＳＩＬ 安全状态 备注
检测到进站测站 外管线或站内有 １ 进站关断 危险事件发生时， ２ 进站阀门关闭 将站场管线和站 外管线进行隔离
０引 言
天然气长输管道供应的终端一般是各城市、工 业园区或企业的门站。门站作为上游长输管道的终 端同时又是下游居民及各用气企业的气源起点，在 整个供气链中起着承上启下的关键作用。门站工艺 系统设计的安全、稳定，直接关系到整个城市 （ 园区） 供气的稳定，一旦门站工艺系统出现故障 则可能会造成城区停气，造成不良社会影响。门站 的工程设计主要包括总图运输、调压计量、安全仪 表、消防设计几个方面。
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李金成等：天然气门站工程设计
２０１５ 年第 ３ 期
计量区、放散区、辅助生产区及办公区 ５ 个区域。 进出站工艺阀组区肩负着事故状态下紧急关断
的重要作用，所以其布置必须与其他区域保持必要 的安全距离，对于这个安全距离 《城镇燃气设计规 范》 并没有一个明确的数值，一般可以参考 《城镇 燃气设计规范》 对于调压站的要求，保持 １０ ｍ 的 安全距离，以便在事故状态下操作人员能够靠近阀 组，进行作业。
调 压 计 量 区 应 根 据 《城 镇 燃 气 设 计 规 范》 ＧＢ５００２８—２００６ 第 ６．５．５ 条要求与办公区保持＞１８ ｍ 的安全间距，与明火散发火化地点＞２０ ｍ。放散 区由于在事故状态需要进行大量放空作业，当风速 为静风状态时，气体不易扩散，同时有些站场的放 空气需要点火处理，火焰燃烧对周边设施、人员会 造成较强的热辐射，为了保证安全，放散区与周围 建筑物、工艺设施必须保证足够的安全距离，放散 区与站内外安全距离可以参考 《城镇燃气设计规 范》 ＧＢ５００２８—２００６ 第 ６．５．１２ 条。
门站建设一般共分为进出站工艺阀组区、调压
收稿日期：２０１５－０２－０４；责任编辑：索喜梅 基金项目：藁城中燃翔科燃气有限公司资助项目 （Ｇ１３－６９） 作者简介：李金成 （１９８０—），男，河北唐山人，工程师，学士学位。Ｅ－ｍａｉｌ： ｉｐ２６３６６３＠１２６．ｃｏｍ 引用格式：李金成． 天然气门站工程设计［ Ｊ ］． 煤炭与化工，２０１５，３８ （３）：１２８ － １３０．
第 ３８ 卷 第 ３ 期
２０１５ 年 ３ 月
技术工程
煤炭与化工
Ｃｏａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
天然气门站工程设计
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．３ Ｍａｒ． ２０１５
李金成
（ 河北渤海工程设计有限公司，河北 石家庄 ０５００２１）
摘 要：为了保证天然气门站工艺系统设计安全可靠，加强管道自身安全性，保证企业安全
（１） 设置监视调节器。当运行的调节阀失去 压力控制能力时，与它串联的第 ２ 个调压器感受到 下游压力变化后便投入运行，以保持下游的压力稍 高于正常压力。监控调节器可设在工作调节器的上 游或下游。一般设置在下游比较常见，设在下游的 好处是避免机械杂质沉积在监控调节阀上，影响其 紧急正常工作。
（２） 设立工作监视保护。监控调压器设置在 工作调压器上游，２ 个调压器均投入运行，一旦工 作调压器出现故障，工作监视调节阀承担整个压力 调节任务，使出口压力稍高于正常值，并保护用户 正常工作Fra Baidu bibliotek其调节效果同 （１）。
对于石油化工企业门站的放散区应根据放空量 按 《长 输 油 气 管 道 站 场 布 置 规 范》 ＳＨ／Ｔ ３１６９— ２０１２ 要求设置在门站外 １０￣４０ ｍ 的独立区域内。
２ 调压和计量系统
调压计量系统是整个门站工程的核心装置，是 保证连续可靠供气的关键。一般该系统包括过滤、 调压、计量 ３ 个部分。由于长输管道来气可能含有 尘土、铁锈等杂质，为了保证调压器的正常工作， 一般进入门站的气体要先进行过滤处理，去除杂质 然后再进行调压、计量。
１ 总图运输
《城镇燃气设计规范》 ＧＢ５００２８－２００６ 第 １．０．２ 条明确说明：“本规范适用于向城市、乡镇或居民 点供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风 和空调等各类用户作为燃料用的新建、扩建或改建 的 城 镇 燃 气 工 程 设 计 ”。 所 以 一 般 门 站 设 计 遵 循 《城镇燃气设计规范》 的要求，同时对于石油化工 企业的门站设计还应满足 《长输油气管道站场布置 规范》 ＳＨ／Ｔ ３１６９—２０１２。
检测到出站测站 外管线或站内有 ２ 出站关断 危险事件发生时， ２ 出站阀门关闭 将站场管线和站 外管线进行隔离
检测到进站管线
出现故障或站内
３ 进站放空 发生火灾等危险 １ 进站管线放空
事件发生时对低
阀门开启
压端管线进行放空
检测到出站管线出
现故障或站内发生
４ 出站放空 火灾等危险事件发 １ 进站管线放空
安全仪表功能是指：为了防止、减少危险事件 发生或保持过程安全状态，用测量仪表、逻辑控制 器、最终元件及相关软件等实现的安全保护功能或 安全控制功能。安全仪表系统用安全完整性等级
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２０１５ 年第 ３ 期
煤炭与化工
第 ３８ 卷
（ＳＩＬ） 来表示其安全级别的高低。ＳＩＬ 等级共分４ 级，１ 级最低，４ 级最高，一般工程设计 ＳＩＬ 等级 不应高于 ３ 级，如果在评估安全等级时达到了 ＳＩＬ４ 级，则应重新分配保护层的安全功能或采用 多个独立安全仪表功能使安全完整性等级 （ＳＩＬ） 不高于 ＳＩＬ３。对于门站系统一般取 ＳＩＬ２ 可满足相 关要求。
（３） 串联调节保护。在同一管道上设串联的 ２ 个调压器也是保护的一种方式。当上游侧的调节 阀出现故障时，由第 ２ 台调节阀承担全部调节任 务。当下游侧调节阀出现故障时，由第 １ 台调节阀 承担调压任务，不过出口压力要比 ２ 台同时串联调 节时高，当配气系统的压力常低于最大允许运行压 力时可采用这一系统。