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長輸燃氣管道的安全保護距離

作者:安全管理網  來源:安全管理網 
評論: 更新日期:2015年01月07日
摘要:分析對比了長輸燃氣管道安全保護距離的相關法律、規章、規范,介紹了相關研究成果,分析和總結了管道、鐵路、公路、通信線纜、電力設施、橋梁與長輸燃氣管道,輸氣站、放空管與其他設施的安全保護距離,提出了長輸燃氣管道安全保護工作的建議。
關鍵詞:長輸燃氣管道;安全保護距離;防火間距;輸氣站;放空管
Safety Protection Distance of Long-distance Gas Transmission Pipeline
WANG Kui,ZHANG Yukong
AbstractThe relevant laws,regulations and codes for safety protection distance of long-distance gas transmission pipeline are analyzed and compared.The relevant research results are introduced.The safety protection distance from pipelines,railways,highways,communication cables,power facilities and bridges to long-distance gas transmission pipeline as well as from gas transmission stations and vent pipes to other facilities are analyzed and summarized.Suggestions on safety protection work of long-distance gas transmission pipeline are made.
Key wordslong-distance gas transmission pipeline;safety protection distance; fire separation distance;gas transmission station;vent pipe
1 概述
?? 近年來,隨著我國經濟、城鎮化、基礎設施建設等快速發展,大量以前遠離人口聚集區、工業區的長輸燃氣管道逐漸被各種建筑物包圍,公路、鐵路、線纜、工業園區、住宅區等與管道交叉施工或占壓管道的問題層出不窮。
??? 在處理交叉施工和占壓問題,防止第三方施工對燃氣管道造成破壞,有效拆除并搬遷占壓物,避免其他建設工程對燃氣管道安全運行產生影響,盡可能減少燃氣管道發生事故后對周邊區域人員和財產造成損害時,如何合理地確定長輸燃氣管道的安全保護距離是當前燃氣企業面臨的難點問題。
2 相關法律、規章、技術規范
?? ① 法律
?? 相關的法律主要是《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》,該法在原《石油天然氣管道保護條例》規定的管道中心線兩側5m的安全距離的基礎上,進一步細化了相關規定,并提出部分建筑物與燃氣管道的距離應當符合國家技術規范的強制性要求,建設施工方應當與燃氣管道企業協商確定施工作業方案等新規定,為現有長輸燃氣管道安全保護距離的確定提供了重要的法律依據。
??? 該法以管道中心線為安全距離起算點,與GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》附錄B“防火間距起算點的規定”中管道從管壁外緣算起的規定不同。
??? ② 規章
??? 相關的規章主要是[87]油建字第505號、鐵基[1987]780號《原油、天然氣長輸管道與鐵路相互關系的若干規定》和[78]交公路字698號《關于處理石油管道和天然氣管道與公路相互關系的若干規定(試行)》。這兩項規章對長輸燃氣管道的安全保護距離有較詳細的要求,兩者均實施多年,但期間都未進行過修訂,與目前長輸燃氣管道保護的實際情況存在差距。
??? ③ 規范
??? 相關的規范主要是GB 50251—2003《輸氣管道工程設計規范》、GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》、GB 5036—2006《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》、GB 50423—2007《油氣輸送管道穿越工程設計規范》、GB 50424—2007《油氣輸送管道穿越工程施工規范》、GB/T 21447—2008《鋼質管道外腐蝕控制規范》、SY 0007—1999《鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范》、SY 0401—98《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規范》、SY/T 0325—2001《鋼質管道穿越鐵路和公路推薦作法》、SY/T 0032—2000《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》、SY/T 0015.1-98《原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設計規范》、SY/T 4079—95《石油天然氣管道穿越工程施工及驗收規范》、SY/T 5919—2009《埋地鋼質管道陰極保護技術管理規程》、TB 10063—2007《鐵路工程設計防火規范》、TB/T 2832—1997《交流電氣化鐵道對油(氣)管道(含油庫)的影響容許值及防護措施》、JTG D20—2006《公路線路設計規范》、JTG D60—2004《公路橋涵設計通用規范》、YD 5102—2010《通信線路工程設計規范》、GB 50217—2007《電力工程電纜設計規范》、GB 50061—2010《66kV及以下架空電力線路設計規范》、DL/T 5220—2005《10kV及以下架空配電線路設計技術規程》、DL/T 5092—1999《110~500kV架空送電線路設計技術規程》等。
??? 規范主要從設計、施工、防腐、防火的角度規定長輸燃氣管道的安全保護距離,存在4少1缺1偏問題,即:涉及管道安全保護距離的內容少,強制性條文少,直接以“長輸管道”為表述的少,關于安全保護距離起算點的解釋和規定少;缺乏對不同敷設條件下安全距離的細化規定;規范之間有關條款的表述和數據存在偏差。
??? 國家技術規范的強制性條文主要是:GB 50183—2004規定了輸氣站與其他建筑設施的防火間距,GB 50217—2007規定了直埋敷設的電纜與管道平行或交叉時的最小距離。
??? GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》雖指出該規范不適用于城鎮燃氣門站以前的長輸管道工程,但其對門站和儲配站及工作壓力大于1.6MPa的室外燃氣管道有規定;GB 50016—2006《建筑設計防火規范》雖提出“石油和天然氣工程的建筑防火設計,當有專門的國家現行標準時,宜從其規定”,但其對可燃、助燃氣體儲罐(區)的防火間距有規定。這兩個規范對當前現有長輸燃氣管道安全距離的確定具有一定的借鑒意義。
??? 國外的標準規范中關于防火間距沒有一個統一的標準。由于技術水平、消防設施等多方面因素的影響,各國制定的防火間距也不盡相同。例如,有些國家國土面積不大,土地昂貴,偏重于采用安全程度高的設備而較少占用土地,因而制定的防火間距較小;有些國家則相反,如美國石油保險協會推薦的安全距離往往偏大[1]。《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》提出相關技術規范的強制性要求應以保障安全和節約用地為原則。
3 相關研究成果
??? ① 對埋地管道受干擾電流影響的研究。國內外在干擾電流對管道腐蝕影響方面的研究很多,我國目前的大多數相關技術規范在規定安全距離時,都引用了這些研究成果,在多項技術規范的附錄和條文說明中對此方面的研究結論也有詳細的介紹。
??? ② 對管道泄漏后氣體擴散范圍的研究。文獻[2]指出,氣體泄漏噴射擴散時,在噴射軸線上距孔口一定距離處的氣體的質量濃度與孔口孔徑、泄漏氣體的密度、周圍大氣的密度等存在函數關系;氣體泄漏絕熱擴散時,泄漏氣體的氣團呈半球形向外擴散,氣團的半徑和濃度與氣團初始溫度、環境壓力、擴散時間等存在函數關系。因此,當確定燃氣的燃燒、爆炸或中毒的最高允許濃度后,設定孔口孔徑,可計算具有最高允許濃度的點至孔口的距離,也可以計算已知濃度的點距孔口的距離。
??? ③ 對管道泄漏后形成爆炸的研究。荷蘭應用科學研究院提出蒸氣云爆炸沖擊損傷半徑計算公式[1],損傷半徑與燃氣泄漏量、燃氣高熱值等存在函數關系。文獻[2]介紹,壓力容器爆炸時爆炸沖擊波的傷害和破壞作用與燃氣體積、距爆炸中心的距離等存在函數關系,爆炸沖擊波對人體的傷害和對建筑物的破壞程度與超壓值有關。因此,設定人體受到的傷害情況和建筑物遭到的破壞程度,確定對應的超壓值,可計算人體或建筑物距爆炸中心的距離。
?? ④ 對管道泄漏后形成噴射火焰的研究。加壓的可燃物質泄漏后形成射流,若在泄漏孔口處被點燃,則形成噴射火焰,距離噴射火焰一定距離的熱輻射值與管道壓力、管道直徑、距火源點的距離等存在函數關系,熱輻射對人體的影響與熱輻射值有關。因此,設定人體遭受傷害的量化值,確定該值對應的熱輻射值,可計算人體距火源點的距離[2~3]
?? ⑤ 對管道受附加應力影響的研究。文獻[4]運用彈性力學理論和有限元分析法,對埋地燃氣管道進行受力分析。SY/T 0325—2001對管道受力分析的計算也有介紹。
?? ⑥ 對埋地燃氣管道在地下泄漏的研究。影響地下燃氣泄漏擴散范圍的因素有管道自身的破損程度、管道運行壓力、土壤環境、氣候條件、地下障礙物等。一定條件下,破損程度越大,運行壓力越高,土壤的土質孔隙度越大(沙地),土壤含水率越低,其擴散范圍越大。土壤環境受到環境溫度(夏天和冬天)和濕度(晴天和雨雪天)的影響[5]
?? ⑦ 在我國技術規范中,TSG D7003—2010《壓力管道定期檢驗規則——長輸(油氣)管道》首次提出長輸(油氣)管道事故后果嚴重區的確定原則和天然氣管道的潛在影響半徑計算公式,該公式與管道外直徑、管道最大容許操作壓力等有關。
4 基本安全保護距離
??? 雖然涉及安全保護距離的研究成果很多,但都是從不同的角度進行研究分析,因側重點不同、計算方法不同,結果也不同。鑒于這種情況,筆者對相關規章和規范的有關條款進行對比分析、整理匯總,得出常見情況下的基本安全保護距離。基本安全保護距離起算點主要依據GB 50183—2004中的附錄B“防火間距起算點的規定”。本文中的“參照”指基本引用原文;“綜合”指原文之間表述差距不大,經簡單地對比匯總;“依據”指原文表述差距較大,按照重復規定優先、國家標準優先、強制標準優先的原則,經過分析和整理。
4.1 長輸燃氣管道與其他管道的安全保護距離
??? ① 長輸燃氣管道與其他管道之間存在的主要安全隱患:a.陰極保護電流的相互影響,造成管道腐蝕。b.發生泄漏等事故后,管道之間的相互影響。
??? ② 長輸燃氣管道與其他管道埋設并平行時,綜合GB 50251—2003第4.3.11條和SY 0007—1999第5.1.4條,認為:兩者外壁距離不宜小于10m;受條件限制,當距離小于10m時,該范圍內后施工的管道及其兩端(各延伸10m以上)應做特加強級防腐層。
??? ③ 長輸燃氣管道與其他管道埋設并交叉時,綜合GB 50251—2003第4.3.12條,GB 50369—2006第13.2.2條、第13.2.5條,GB 50424—2007第3.0.5條,GB/T 21447—2008第6.1.6條,SY 0401—98第10.2.1條、第10.2.2條和第10.2.3條,SY 0007—1999第5.1.4條,認為:其他管道應在長輸燃氣管道上方通過,兩者外壁垂直凈距不應小于0.3m;如受條件限制,當小于0.3m時,兩者間應設置堅固的絕緣隔離物,同時兩管道應在交叉點兩側各延伸10m以上的管段上做特加強級防腐層;但在任何情況下,兩者外壁垂直凈距不得小于50mm。
4.2 長輸燃氣管道與鐵路之間的安全保護距離
??? ①長輸燃氣管道與鐵路之間存在的主要安全隱患:a.列車運行過程中的車輛載荷和地面振動可能造成管道開裂。b.電氣化鐵路的電力設施和管道陰極保護裝置之間的干擾電流相互影響。c.鐵路附近的管道一旦出現泄漏,又遇明火(列車在運行過程中會產生火花,特別是電氣化區段)很可能出現強烈爆炸或劇烈燃燒。
??? ② 長輸燃氣管道(埋設或架設)與鐵路平行時,參照TB 10063—2007第3.1.5條“輸送甲、乙、丙類液體的管道和可燃氣體管道與鐵路平行埋設或架設時,與鄰近鐵路線路的防火間距分別不應小于25m和50m,且距鐵路用地界不小于3.0m。直接為鐵路運輸服務的乙、丙類液體和低壓可燃氣體管道與鄰近鐵路線路的防火間距不應小于5m”。此條文為強制性條文。需特別強調的是:此條文是根據GB 50253—2003《輸油管道工程設計規范》確定的;該規范中其他許多規定與[87]油建字第505號、鐵基[1987]780號規章一致;該規范不適用于工作壓力大于1.6MPa的甲、乙、丙類液體和氣體管道穿越鐵路的防火設計;該規范防火間距的起算點是鐵路線路中心線、管道中心線(指明者除外)。此外,GB 50183—2004第7.1.6條規定“原油和天然氣埋地集輸管道同鐵路平行敷設時,應距鐵路用地范圍邊界3m以外”,該規定主要針對油氣田內部集輸管道,可作參考。
??? ③ 交流電氣化鐵路與長輸燃氣管道(埋設)交叉時,參照TB/T 2832—1997。該規范對交流電氣化鐵路與油(氣)管道的安全距離有比較詳細的規定,但未見其他規范中有相同或相似的規定。
??? ④ 鐵路與長輸燃氣管道(埋設)交叉時:
??? a. 綜合GB 50369—2006第13.1.1條、SY/T 4079—95第7.1.2條,認為:穿越管道的管頂距鐵路軌枕下邊緣不得小于1.6m,路邊低洼處管道埋深不得小于0.9m。
??? b. 綜合GB 50423—2007第7.1.5條,GB 50424—2007第8.1.2條,[87]油建字第505號、鐵基[1987]780號規定第七條,認為:穿越管段的管頂距鐵路路肩下面不得小于1.7m,在自然地面或路邊溝底最低處埋深不得小于1.0m,路邊溝為主要水渠時,距水渠最低處的埋深不得小于1.5m。間距的起算點為管道外壁或套管頂部。
??? c. 綜合GB 50251—2003第4.3.10條,GB 50423—2007第7.1.10條,GB 50424—2007第8.1.3條,SY/T 0015.1—98第5.1.3條,[87]油建字第505號、鐵基[1987]780號規定第七條,認為:帶套管穿越時,套管端部伸出路基坡腳外、路堤坡腳和路邊溝外邊緣至少2m。
??? d. 參照[87]油建字第505號、鐵基[1987]780號規定第七條、第十二條:管道涵洞內頂點至自然地面高度應為1.8m;當套管穿過鐵路路堤時,套管應長出路堤坡腳護道至少2m;當穿過路塹時,應長出路塹頂至少5m;套管引出的排氣管至最近鐵路中心線水平距離不得小于20m;排氣管端距地面高度不得小于1.5m。
??? e. 參照SY/T 0325—2001第6.7.1條的規定:“鐵路下的套管應按規定的最小覆蓋層安裝,其最小覆蓋層(從套管頂至鐵路路基表面的距離)應符合:軌枕下(次要的鐵路線或工業專線除外)1.7m,次要的鐵路線和工業專用鐵路軌枕下1.4m,在鐵路界限范圍內的其他所有表面下或排水溝底下0.9m”。該標準參照美國石油學會相關標準,相關表述和數據與上述各項規范不同,可作參考。
4.3 長輸燃氣管道與公路之間的安全保護距離
??? ① 長輸燃氣管道與公路之間存在的主要安全隱患:a.公路上,運行過程中的車輛載荷和地面振動可能造成管道開裂。b.公路附近的管道一旦出現泄漏,又遇明火(車輛在運行過程中會產生火花)很可能出現強烈爆炸或劇烈燃燒。
??? ② 長輸燃氣管道(埋設)與公路平行時,參照[78]交公路字698號規章的規定:現有油、氣管道附近新(改)建公路時,油、氣管道的中心線與公路用地范圍邊線之間應保持一定的安全距離。對于天然氣管道,安全距離不應小于20m。在縣、社公路或受地形限制的地段,上述安全距離可適當減小;在地形困難的個別地段,最小不應小于1m。公路用地范圍為公路路堤兩側坡腳加護坡道和排水溝外邊緣以外1m;或路塹坡頂截水溝、坡頂(當未設截水溝時)外邊緣以外1m。
??? ③ 長輸燃氣管道(埋設)與公路交叉時:
??? a. 綜合GB 50369—2006第13.1.1條、SY/T 4079-95第7.1.2條,認為:穿越管道的管頂距公路路面不得小于1.2m,在路邊低洼處管道埋深不得小于0.9m。
?? b. 綜合GB 50423—2007第7.1.6條、GB 50424—2007第8.1.2條,認為:穿越管道的管頂距公路頂面路面不得小于1.2m;在路邊溝底最低處埋深不得小于1.0m;路邊溝為主要水渠時,距水渠最低處的埋深不得小于1.5m。間距的起算點為管道外壁或套管頂部。
??? c. 參照[78]交公路字698號規章第三條中的規定:管道在公路路基下穿越(或路基填壓管道)時,管道(或套管)頂面距公路路面頂面不應小于1.0m,距公路邊溝底面不宜小于0.5m。
??? d. 參照SY/T 0325—2001第6.7.3條的規定:公路下的套管應按規定的最小覆蓋層安裝,其最小覆蓋層(從套管頂至路面的距離)應符合公路路面層下1.2m,在公路界限范圍內的其他所有表面下0.9m。
??? e. 參照JTG D20—2006第12.5.6條的規定:穿越公路的保護套管,其頂面距路面底基層的底面應不小于1.0m。
?? f. 綜合GB 50251—2003第4.3.10條、GB 50423—2007第7.1.10條、GB 50424—2007第8.1.3條、SY/T 0015.1—98第5.1.3條,認為:帶套管穿越時,套管端部伸出路基坡腳外、路堤坡腳和路邊溝外邊緣不得小于2m。
?? 從規范的國標性、重復性、最新性考慮,筆者認為b和f為當前最佳依據,其他可作參考。

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