城镇燃气设计规范2002年 第2页
3.2.4 煤干燥工艺是指煤料通过干燥使其水分含量降至6%的工艺过程。我国从1959年以来
就开始进行了大量的试验研究工作,积累了丰富的经验。例如吴淞煤气厂曾在工业生产上成
功地运转了十余年。这种工艺使水分含量降低后,缩短了结焦时间,增加了堆积比重,提高
了煤气和其他产品的产量,改善了焦炭的耐磨性能。例如在保证焦炭质量相同的前提下,高
挥发分弱黏结性煤可多配15%~20%。在目前大量使用气煤的情况下,采用这种工艺对于改善
产品质量是有好处的;此外还能延长炉体寿命,减少外排的废水量,并创造了保护环境的有
利条件。
吴淞煤气厂装炉煤的含水量保持在4%~5%(并外加1%~3%的重油),这和含水量10%的
装炉煤相比较,能使装炉煤量增加10%、结焦时间缩短20min、生产能力提高14%。
采用干燥工艺后,焦炉操作会出现煤尘太多和焦炉沉积石墨较快等缺点。但只要加强生产
管理、合理控制操作各环节以及设置无烟装煤装置等,则上述缺点是能够克服的。吴淞煤气
厂的多年经验已证明了这一点。
由于国内采用煤干燥机为转筒干燥机,设备笨重,因此只适用于用煤量不大的小型焦炉。
煤干燥工艺一般在南方多雨地区采用。
3.2.5 我国城市煤气制气厂在贮煤场装卸倒运方面的机械装备水平原来是较低的。近年来,
通过各厂的努力,装备水平已有所提高,但个别制气厂仍未摆脱人工装卸倒运的落后局面。
这种情况不仅造成劳动强度大、定员多、煤种易混、单位面积贮煤量小和劳动生产率低的落
后状况,而且费用还很大。例如某焦化车间日用煤量是560t,卸煤全部包给铁路部门,每一
年付出的人工卸煤费用6万元;倒运由该厂自理,需70人专门做这项工作。尽管如此还不能
适应生产的需要,特别在来煤较集中或冬季严寒的时候,不能及时卸完,引起车辆积压,无
法保证焦炉用煤的数量和质量。沈阳煤气二厂1969年2号焦炉投产初期新增卸煤设备尚未建
成,又因冬季的卸煤条件较差,故不得不临时增加人力进行卸车,该厂这一冬季不仅支付了
临时卸煤费用15000元左右,而且占用了不少农村劳动力。
原来采用人工卸煤的煤气厂,例如长春、沈阳等地制气厂,先后发扬“自立更生、奋发图
强”的精神,自己制造煤场机械设备,扭转了生产被动局面。长春煤气厂使用了自制的链斗
式卸煤机之后,改善了操作条件,减少定员20多人,功效提高3倍,而且在进厂煤的均衡性
有较大幅度变化时也能保证生产,省去了过去每月外包卸车的人工费用数千元左右。因此,
实现煤场机械化是很必要的。
3.2.6 本条规定了贮煤场场地确定的原则。
(1)影响贮煤量大小的因素是很多的,与工厂的性质和规模、距供煤基地的远近、运输
情况、使用的煤种数等因素都有关系。
制气厂的生产正常与否是关系到工业用气和居民用气的大事。煤气的供应必须是连续的,
不能中断,要求备煤系统随时保证装炉煤的供应。
各制气厂的原料煤除上海外都立足于本省本地区。如长春煤气公司曾使用本省的湾沟和铁
厂的煤;丹东煤气公司曾使用本省抚顺等地的煤以及丹东地区小煤窑的煤。所以,制气厂与
供煤基地的距离都不太远。
但是,从原料煤运输情况来看,供煤均衡程度一般又都较差。70年代锦州煤气公司日用煤
量为130t,实际上常常三五天没有煤进厂。长春煤气公司日用煤量为330t,每日来煤应为7~
8列车皮,而实际上连续四五天每天只进煤二三列车皮是常有的事。其他各制气厂的情况都
相类似。来煤不均衡情况和运煤距关系不明显,考虑到今后的运输不均衡性将日益改善,若
采取加大贮煤量的措施,则又要增加占地面积,多占农田,并且原煤堆存时间长也没有任何
好处。根据以上情况,故规定了对于铁路来煤,贮煤场的操作容量“一般采用10~20d用煤
量”计算;对于水路来煤,因为有中途转运的麻烦,并还会受到如雾天、台风等恶劣天气的
限制,所以它的操作容量“一般要用15~20d用煤量”计算。
(2)煤堆高度的确定,原则上应根据机械设备的工作高度确定。目前煤场各种机械设备
一般堆煤高度如下:
推煤机 7~9m
履带抓斗、起重机 7m
扒煤机 7~9m
桥式抓斗起重机,根据具体情况 一般7~9m
门式抓斗起重机,根据具体情况 一般7~9m
装卸桥 9m
斗轮堆取料机 10~12m
由于机械设备在不断革新,故本条对堆煤高度不做硬性规定。
(3)贮煤场操作容量系数的确定:
贮煤场操作容量系数即贮煤场的操作容量(即有效容量)和总容量之比。
根据某机械化贮煤场来煤供应比较及时的情况下,实际生产数据的分析如下: 表3
┌─────────┬─────────┬────────┬─────────┐
│ 日期 │ 总容量(万t) │ 操作容量(万t) │ 操作容量系数 │
├─────────┼─────────┼────────┼─────────┤
│ 某年1~6月 │ 25.5 │ 17.87 │ 0.7 │
├─────────┼─────────┼────────┼─────────┤
│ 某年9~10月 │ 25.5 │ 18.4 │ 0.72 │
└─────────┴─────────┴────────┴─────────┘
根据上述分析并参考国内其他焦化厂的实践数据,为此规定机械化贮煤场的操作容量系数
为0.7。
各贮煤场的装备水平都不相同,装备水平低的煤场,操作容量系数也就小些。因此一般可
按0.65~0.7进行选用,即操作量按总容量的65%~70%进行计算。
根据操作容量、堆煤高度和操作容量系数可以大致确定需要的贮煤场面积。可按下式计算:
Wh
FH=------------------------ (1)
KHmr0
式中W-----操作容量(t);
Hm----实际可能的最大堆煤高度(m);
K-------与堆煤形状有关的系数;
梯形断面的煤堆K=0.75~0.8;
三角形断面的煤堆K=0.45;
r0-------煤的堆积密度(t/m^3)。
煤场的总面积F可按下式计算:
FH
F=----------------------------(m^2) (2)
0.65~0.7
(4)原规范考虑贮煤场设置遮雨设施,基本建设投资增加较大,当时条件不太成熟,此
要求没有采纳。现经十余年来的实践后,普遍一致认为,在多雨地区,如不设遮雨设施,煤
中水分过高会影响生产操作、产品的产量与质量,在台风暴雨期间煤的流散损失也非常严重,
所以本条中新增(4)予以修改补充。
3.2.7 本条规定主要是防止煤的渗漏流失,减少地脚煤的损失并有利于贮煤场设备的操作。
地坪处理的方法较多,应根据地下水位的高低和土质及其他因素确定,难以作硬性规定。
3.2.8 本条规定了关于配煤槽和粉碎机室的设计要求。
(1)配煤槽设计容量如果正确合理,对于稳定生产和提高配煤质量都有很大的好处。如
容量过小,就使得配煤前的机械设备的允许检修时间过短,适应不了生产上的需要,甚至影
响正常生产。所以应根据煤气厂具体条件来确定。
(2)配煤槽个数如果少了就不能适应生产上的需要,也不能保证配煤的合理和准确。如
果个数太多并无必要且增加投资和土建工程量。因此,各厂应根据本身具体条件按照所用的
煤种数目、配煤比以及清扫倒换等因素来决定配煤槽个数。
(3)煤料中常混有或大或小的铁器,如铁块、铁棒、铁丝之类。这类东西如不除去,影
响粉碎机的操作,熔蚀炉墙,损害炉体。故必须设置电磁分离器。
(4)粉碎机运转时粉尘大,从安全和工业卫生要求必须有除尘装置。
3.2.9 煤准备系统中各工段生产过程的连续性是很强的,全部设备的启动或停止都必须按
一定的顺序和方向来操作。在生产中各机械设备均有出现故障或损坏的可能。当某一设备发
生故障时就破坏了整个工艺生产的连续性,进而损坏设备。故作本条规定以防止这一恶性事
故的发生。
3.2.10 直立炉的贮煤仓位于炉体的顶层,其形状受到工艺条件的限制及相互布置上的约束
而设计为方形。这就造成了下煤时出现“死角”现象,实际下煤的数量只有全仓容量的1/2~
2/3(现也有在煤仓底部的中间增加锥形的改进设计)。直立炉的上煤设备检修时间一般为8h。
综合以上两项因素,贮煤仓总容量按36h用量设计一般均能满足了。长春煤气公司新建直立
炉贮煤仓按32h设计,一般情况下操作正常,但当原煤中水分较大不易下煤时操作就较为紧
张。所以在本条中推荐贮煤仓总容量按36h用煤量计算。
规定辅助煤箱的总容量按2h用煤量计算。这就是说,每生产1小时只用去箱内存煤量的一
半,保证还余下一半煤量可起到密封作用,用以在炉顶微正压的条件下防止炉内煤气外窜,
并保证直立炉的安全正常操作。
直立炉正常操作中每两日需轮换两门炭化室停产烧空炉,以便烧去炉内石墨(俗称烘煤
垢),保证下料通畅。烧垢后需先加焦,然后才能加煤投入连续生产。另外,在直立炉的全
年生产过程中,往往在供气量减少时安排停产检修,在这种情况下,为了适应开工投产的需
要,故规定“贮焦仓总容量按一次加满四门炭化室的装焦量计算”。
3.2.11 本条对于焦炉贮煤塔总容量的设计规定,基本上是依据鞍山焦耐院多年来从设计到
生产实践的经验总结。炭化室有效容积大于20m^3和近似10m^3的焦炉总容量一般都是按16h
用煤量计算的。对炭化室有效容积小于6m^3的焦炉,过去曾采用过按12h用煤量设计的规定。
但根据实际情况分析采用炭化室有效容积小于6m^3的焦炉煤气厂一般机械化程度都比较低,
设备的检修和维修条件也比较差,其贮煤塔总容量适当加大至16h是必要的。
规定贮煤塔的容量均按16h用量计算,主要是为了保证备煤系统中的设备(运煤的卷扬设备
等)有足够的允许检修时间。
3.2.12 设置震动装置是为了保证下料畅通。目前国内已广泛应用风力震动装置,代替了繁
重的体力劳动,并较有效地消除了煤的“棚料”现象。
3.2.13 原料煤在城市煤气厂中占生产成本的比例较大。由于煤价的不断调整,影响企业成
本的上升。为此消耗煤数量多的制气厂,必须考核每1000m^3制气用煤的定额指标。一般情况
下,制气厂的煤气计量装置已基本具备。因此,对制气或炼焦用煤也提出设置计量装置的要求。
3.2.14 本条规定了炉型选择的原则。
目前我国的煤干馏炉型比较成熟的有两种:即直立炉、焦炉。
各种炉型一般常用的炉组数举例如下:
炭化室有效容积大于20m^3的焦炉:2×42孔,2×65孔。
炭化室有效容积近似10m^3的焦炉:4×32孔,2×32孔。
炭化室有效容积小于6m^3的焦炉:4×25孔,2×25孔。
直立炉:1×30门,1×40门。
4×20门,2×20门。
以上两种炉型对于原料煤、钢材、机械设备、耐火材料等方面的要求各不相同,在炉体结
构、生产操作的弹性等方面又各有特点。
例如:
直立炉对煤种要求不太严格,且可选用比较单一的煤种,具有备煤系统简单、生产调节幅
度大、有利于产供平衡、布置紧凑、操作环境较好等一系列优点。但是与焦炉相比,直立炉
也有基建投资大、耗用钢材量多、副产品粗苯的质量较差等缺点。
焦炉具有基建投资不高、不需要大型钢材、炉子使用年限较长等优点;但对煤种要求严格
(如果配煤不合适直接影响焦炭质量),且备煤系统较复杂、机械设备多、生产操作弹性小
等缺点。
因为目前国内比较成熟的就是这两种炉型,各有优缺点,而各地区、城市具体条件又各不
相同,需要根据原料煤的品种及其数量,并结合耐火材料、设备供应等条件全面分析,进行
技术经济方案比较后合理地选择,故本条对炉型及炉组的选择不作硬性规定。
3.2.15 煤干馏制气产品产率的影响因素很多,有条件时应作煤种配煤试验来确定。但在考
虑设计方案而缺乏实测数据时可采用条文中的规定。
因为煤气厂要求的主要产品是煤气,气煤配入量一般较多,配煤中挥发分也相应增加,因
而单位煤气发生量一般比焦化厂要大。根据多年操作实践证明,配煤挥发分与煤气发生量之
间有如下关系:
根据一些焦化厂的生产统计数据证明:当配煤挥发分在“28%~30%”时,煤气发生量平均
值为“345m^3/t”。但南方一些煤气厂和焦化厂操作条件有所不同,即使在配煤情况相近时,
煤气发生量也不相同,因此只能规定其波动范围。
全焦产率随配煤挥发分增加相应要减少,焦炭中剩余挥发分的多少也影响全焦率的大小。
在正常情况下,全焦率的波动范围较小,实际全焦率大于理论全焦率,其差值称为校正系数
“α”。煤料的初次产物(荒煤气)遇到灼热的焦炭裂解时会生成石墨沉积于焦炭表面;挥
发分越高,其裂解机会越多,“α”值也就愈大。
全焦率计算公式:
100-V干煤
B焦=--------------------------×100+a (3)
100-V干焦
100-V干煤
a=47.1-0.58------------------------×100 (4)
100-V干焦
式中 B焦------全焦率%;
V干煤-------配煤的挥发分(干基)(%);
V干焦------焦炭中的挥发分(干基)(%);
本规范所订全焦率指标就是根据此公式计算的。
此公式经焦化厂验证,实际全焦率与理论计算值是比较接近的。生产统计中所得校正系数
“a”与公式中“a”相差不超过1%。
直立炉所产的煤气及气焦的产率与挥发分、水分、灰分、煤的粒度及操作条件有关。条文
中所规定各项指标也都是根据历年生产统计资料制定的。
焦炉煤气的产率 表4
┌──────────┬─────┬──────┬──────┬──────┐
│ 挥发分(Vf.%) │ 27 │ 28 │ 29 │ 30 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼──────┤
│ 煤气生产量(m^3/t) │ 324 │ 326 │ 348 │ 360 │
└──────────┴─────┴──────┴──────┴──────┘
3.2.16 焦炉的结构有单热式和复热式两种。焦炉的加热煤气耗用量一般要达到自身产量的
45%~60%。如果利用其他热值较低的煤气来代替供加热用的优质回炉煤气,不但能提高出厂
焦炉气的产量达一倍左右,而且也有利于焦炉的调火操作。上海、丹东等地煤气公司就是采
用这种办法。此外,城市煤气的供应在1年中是不均衡的。在南方地区一般是寒季半年里供
气量较大。此时焦炉可用热值低的煤气加热;而在暑季的半年里供气量较小,此时又可用回
炉煤气加热。所以针对煤气厂的条件来看以采用复热式的炉型较为合适。
3.2.17 本条规定了加热煤气的耗热量指标。
当采用热值较低的煤气作为煤干馏炉的加热煤气以顶替回炉煤气时,以使用机械发生炉煤
气最为相宜,因为它具有燃烧火焰长,可用自产的中小块气焦来生产等项优点。上海、长春、
丹东、天津、青岛、南京等煤气公司加热煤气都是采用机械发生炉煤气。
煤干馏炉的加热煤气的耗热量指标是一项综合性的指标。焦炉的耗热量指标是按鞍山焦耐
院多年来的经验总结资料制定的。例如,对炭化室有效容积大于20m^3的焦炉,用焦炉煤气
加热时规定耗热量指标为2340kJ/kg。而根据本钢4号焦炉实测数据,当均匀系数和安定系数
均在0.95以上时,3个月平均的耗热量为2260kJ/kg;当全年的均匀系数和安定系数均在0.90以
上时,耗热量为2350kJ/kg。这说明本条规定的指标是符合实际情况的。
对炭化室有效容积小于6m^3的焦炉用焦炉煤气加热,根据五个焦化厂测定结果,耗热量
(kJ/kg)分别为:枣庄2880;南京2610;萍乡3010;柳州2980;黄石2690。以上五个厂平均
为:2840。故在本条中规定指标为:2930kJ/kg。
过去直立炉的加热一直使用人工发生炉热煤气,近几年通过上海杨厂技术革新已改用机械
发生炉热煤气,但还缺乏测定资料。在制定本条规定时只能根据几十年来生产上使用热煤气
的实际数据(每吨煤经干馏需要耗用180~210kg的焦),经换算耗热量为2590~3010kJ/kg。
考虑影响耗热量的因素较多,故指标按上限值规定为3010kJ/kg。
上面所提到的耗热量是作为计算生产消耗时使用的指标。在设计加热系统时,还需稍留余
地,应考虑增加一定的富裕量。根据鞍山焦耐院的总结资料,作为生产消耗指标与作为加热
系统计算指标的耗热量之间相差为210~250kJ/kg。本条规定的加热系统计算用的耗热量指标
就是根据这一数据制定的。
3.2.18 本条要求设置混入回炉煤气的装置,其目的是适当地提高加热煤气的热值,有利于
炉体的加热。
在回炉煤气加热总管上装设预热器。在天冷时,可用以适当提高煤气温度,防止萘和冷凝
物从煤气中析出而堵塞了管件或管道。
3.2.19 本条规定了加热煤气管道的设计要求。
(1)在加热煤气系统中设压力自动调节装置是为了保持煤气压力的稳定,从而使进入炉
内的煤气流量维持不变,以满足加热的要求。
(2)整个加热管道中必须经常保持正压状态,避免由于出现负压而窜入空气,引起爆炸
事故。因此必须规定在加热煤气管道上设煤气的低压报警信号装置,并在管道末端设置爆破
膜,以减少爆破时的损坏程度。
(4)加热煤气管道一般都是采用架空方式,这主要是考虑到便于排出冷凝物和清扫管道。
3.2.20 直立炉与焦炉均为砖砌结构,不能承受较高的煤气压力。炉顶压力要求基本上为±0
大气压,防止砖缝由于炉内煤气压力过高而受到破坏,导致泄漏而缩短炉体寿命并影响煤气
产率或质量。制气厂的生产工艺过程极为复杂,各种因素也较多,如偶尔逢电气故障、设备
事故、管道堵塞时,干馏炉生产的煤气无法确保安全畅通地送出,而制气设备仍在连续不断
地生产;同时,产气量无法瞬时压缩减产,因此必须采取紧急放散的措施以策安全。放散装
置一般有自动与人工的两种。
3.2.21 本条规定了荒煤气导出系统的设计要求。
1.荒煤气导出系统上设压力自动调节装置的主要理由如下:
①煤干馏炉的荒煤气的导出流量是不均匀的,其中焦炉的气量波动更大,需要设该项装置
以稳定压力;否则将影响焦炉及净化回收设备的正常生产。
②正常操作时要求炭化室始终保持微正压,同时还要求尽量降低炉顶空间的压力,使荒煤
气尽快导出。这样才能达到减轻煤气二次裂解,减少石墨沉积,提高煤气质量和增加化工产
品的产量和质量等目的,因此需要设置压力调节装置。
③为了维持炉体的严密性也需要设置压力调节装置以保持炉内的一定压力。否则空气窜入
炉内,造成炉体漏损严重、裂纹增加,将大大降低炉体寿命。
2.因为煤气中含有大量焦油,为了保证调节蝶阀动作灵活就要防止阀上黏结上焦油,因此
必须采取氨水喷洒措施。
3.由于煤气产量不够稳定,煤气总管蝶阀或调节阀的自动控制调节是很重要的安全措施。
尤其是当排送机室、鼓风机室或调节阀失常时,必须加强联系并密切注意,相互配合。当调
节阀用人工控制调节时,更应加强信号联系。
3.2.22 捣炉与放焦的时间,在同一碳化炉上应绝对错开。捣炉或放焦时,炉顶或炉底的压
力必须保持正常。任何一操作都会影响炉顶或炉底的压力,当炉顶与炉底压力不正常,偶尔
空气渗入时,煤气与空气混合成爆炸性混合气遇火源发生爆炸,从而使操作人员受到伤害。
因此捣炉与放焦之间应有联系信号。应避免在同一的炉子上同时操作。
3.2.23 设置隔热装置是为了减少上升管散发出来的热量,便于操作工人的测温和调火。
原规范中利用蒸汽喷射,由于蒸汽喷射无烟装煤使集气系统焦油渣增多且废水量增大,初
冷系统负荷增加,现大型焦炉在加煤时,已采用0.8MPa高压氨水冲扫形成无烟加煤的效果,
这一措施能达到减少冒烟,使初冷的负荷降低,冷凝的酚水量减少,但在焦炉中的游离碳有
所增加。采用循环氨水比原用蒸汽的措施,每年可节约生产费约13万元。
3.2.24 焦炉的氨水总耗用量是根据鞍山焦耐院的资料制定的(1997年炼焦化学工厂设计规
定)。
直立炉的氨水总耗用量主要是从上海历年生产实测得来的数据。指标定为“4m^3/t(干煤)”
比焦炉低,这是因为直立炉系中温干馏,相应的氨水用量就少一些。
事故用水一般是由生产所要求设置的清水管来供应的。过去作法是清水管与氨水管是连通
的,中间设有逆止阀。这种做法往往因逆止阀被腐蚀而失去作用,出现很多问题。针对这种
情况,有的厂已经进行了改革。例如上海吴淞厂就采用单独设置清水管的做法,因此只要清
水管与氨水管没有直接连接,便可保证清水管阀门不被氨水腐蚀,氨水也没有倒灌清水管的
可能。
直立炉氨水总管以环网形式连通安装,可以避免管道末端氨水压力降得太多使流量减少。
关于焦炉无烟装煤高压氨水耗用量及氨水压力参数等级的确定,该条文是根据首都钢铁公
司“高压氨水消烟装煤”试验报告及鞍山钢铁公司化工总厂“高压氨水无烟装煤”试验总结
为依据,并参考了中国市政工程华北设计院在工程设计中所采取的设计数据,进行综合分析
而编制的。
1979年首钢、鞍钢为了改善焦炉的环境污染和节约能源,开始进行以高压氨水代替高压蒸
汽进行无烟装煤的冷模试验。1981年首钢在2号焦炉(共31个炭化室)每个炭化室装煤量为
12.2t(干煤),及鞍钢化工总厂在65孔炭化室双集气管的58-Ⅱ型焦炉上进行热态试验均得
到了良好的效果。实践证明焦炉采用高压氨水喷射代替蒸汽进行无烟装煤在技术上是可行的,
经济上是合理的,并改善了焦炉炉顶操作条件。高压氨水喷洒试验指出:高压氨水泵扬程的
选择,应随大、中、小焦炉炭化室容积不同而不同,一般为2.3~3.0MPa。因此条文中规定了
不同炭化室有效容积与高压氨水喷洒压力的等级关系。规范中表3.2.24-2表示每个工程设计确
定最优数据时与焦炉氨水喷嘴安装位置的几何标高、氨水喷嘴的构造型式以及管线阻力有关。
高压氨水的流量一般为低压氨水总耗量的1/30(即3.4%~3.6%)左右。这个数据是一个生
产消耗定额,是以一个炭化室的每吨干煤计,当选择高压氨水泵的小时流量时应考虑氨水喷
嘴的孔径、在一定压力作用下所产生的流量以及焦炉加煤和平煤所需的时间。
该条文中所规定的高压氨水的压力和流量指标均以当前几种常用的喷嘴为依据。如果喷嘴
形式有较大变化,而设计时,若将高、低压氨水合用一个喷嘴,那么喷嘴的设计其性能既要
满足高压氨水喷射消烟除尘要求,又要保证低压氨水喷洒冷却的效果。
注:该说明还可详见“炼焦化学第13卷第5期”及“首钢科技1982年第4期”。
3.2.25 废热锅炉的设置地点与锅炉的出力有很大关系。上海杨树浦煤气厂对此在实际生产
中有过深刻的体会。同样型式的两台废热锅炉由于安装高度不一样,结果在产气量上有明显
差别(见表5)。
废热锅炉产气量的比较 表5
┌─────────┬───────────┬────────┬───────┐
│ │ 废气进口温度产气量 │ 蒸气压力 │ 引风机功率 │
│ 地点 ├─────┬─────┤ (MPa) │ (kW) │
│ │ ℃ │ t/h │ │ │
├─────────┼─────┼─────┼────────┼───────┤
│ ±14m标高处 │ 900 │ 6~7 │ 0.637 │ 23 │
├─────────┼─────┼─────┼────────┼───────┤
│ ±0m标高处 │ 800 │ 5~6 │ 0.558 │ 55 │
└─────────┴─────┴─────┴────────┴───────┘
注:废气总管标高为+8.5m处。
废热锅炉有卧式、立式水管式与火管式、高压与低压等种类。采用火管式废热锅炉时,应
留有足够的周围场地与清灰的措施,有利于清灰。
在定期检修或抢修期间,检修动力机械设备、各种类型的泵、调换火管等工作要求周围必
须留有富裕的场地,便利吊装,有利于改善工作环境,并缩短检修周期。一般每一台废热锅
炉的安全运行期为六个月,直立炉附属废热锅炉的每小时蒸气产量可达6t左右。
采用钢结构时,结构必须牢固,在运行中不应有震动,防止机械设备损坏,影响使用寿命或
造成环境噪声。
3.2.26 本条规定了直立炉熄焦系统的设计要求。
(1)本款规定主要是保证熄焦水能够均衡供应。从三废处理角度出发,熄焦水中含酚水应
循环使用,以减少外排的含酚污水量。
(2)当排焦机械设备一旦发生故障而停止运转进行抢修1~2h时,还能保持直立炉的生产
正常进行。因此,排焦箱容量须按4h排焦量计算。
采用弱黏结性块煤时,为防止炉底排焦轴失控,造成脱煤、行速不均匀甚至造成爆炸的事
故,炉底排焦箱内必须设置排焦控制器。现国内外已在W-D连续直立炉的排焦箱内推广应
用。
(3)为了减轻劳动强度、减少定员,上海杨树浦煤气厂经过技术革新已将原来的人工放
焦改成液压机械排焦。为此,本款规定排焦门的启闭应采用机械化设备,这是必要和可能的。
(4)熄焦过程是在排焦箱内不断地利用循环水进行喷淋,每2h放焦一次,焦内含水量一
般在15%左右。当焦中含水分过高、含屑过多时,筛焦设备在分筛统焦过程中就会遇到困难,
不易按级别分筛完善,不利于气化生产的原料要求与保证出售商品焦的质量。因此,不论采
取什么运输方式,在运输过程中应有一段沥水的过程,以便逐步减少统焦中的水分,一般应
考虑80s的沥水时间,从而有利于分筛。80s系杨树浦煤气厂三组碳化炉自放焦、吊焦至筛焦
的实测沥水时间的平均值。
3.2.27 焦炉一般都采取直接送水和熄焦用水循环使用(减少外排水)的熄焦方式。直接送
水方式是由水泵自清水池抽水直接向喷水管内送水;另一种方式是间歇熄焦方式,先由泵将
水送至高位槽,然后再由高位槽经喷水管内给水。当炭化室容积较大,每炉操作时间较短时,
则需功率很大的水泵,在动力消耗上间歇熄焦是不合算的。为此在条文中规定:“宜采取直
接送水的熄焦方式”。焦炉熄焦用水量根据实际测定:每吨干煤约1.3m^3。但熄焦水管易
被堵塞,为此将指标放宽为2m^3/t(干煤)。目前大多数这样做的都运转正常。
3.2.28 焦台设计各项数据都是按鞍山焦耐院对放焦过程的研究资料,以及该院对各厂的生
产实践归纳出来的经验和数据而做出的。经测定及生产经验得知,运焦皮带能承受的温度一
般是70~80℃,因此要求焦炭在焦台上须停留30min以上,以保证焦炭温度由100~130℃降
至70~80℃。
3.2.29 城市煤气厂生产的焦炭必须要有贮存场地以保证正常生产。对于采用直立炉的制气
厂,厂内一般都设置配套的水煤气炉和发生炉设施。故中、小块以及大块焦都直接由本厂自
用,经常存放在贮焦场地上的仅为低谷生产任务时的大块焦和一部分中、小块焦。因此贮焦
场地的容量为“按3~4d”产焦量计算就够了。
采用炭化室有效容积大于20m^3或近似10m^3焦炉的制气厂焦炭总产量中很大部分是供给某
一固定钢铁企业用户的。一般是按计划定期定量地采用铁路运输方式由制气厂向钢铁企业直
接输送焦炭。
只有在采取非铁路(如汽车、手拉车、马车等)运焦或在铁路车皮一时调转不开的情况下,
才需要将必须落地的焦炭存放在贮焦场内。然而这部分焦炭量为数并不多。如沈阳煤气二厂
的贮焦场容量就约为3~4d的产焦量。
一般说来,采用炭化室有效容积小于6m^3的焦炉制气厂的焦炉用户都比较分散,既有本市
的又有农村的,既有工业的又有农业的,往往造成焦炭外运很不均衡或用户运焦不及时的情
况,使焦炭堆放时间较长,因此相应的贮焦场地也要大一些。
3.2.30 焦炉生产的焦炭筛分等级是根据冶金部“对焦炭产品的质量指标”按四级筛分提出
的。直立炉生产的焦炭当前尚未纳入国家的产品规格指标,其筛分等级在条文中暂沿用冶金
部的有关规定。
炼制焦炭时,大块焦炭的产量有所增加。为提高块焦商品量,增加收入,有利于经济效益
与综合利用,宜增添大于60mm(或大于80mm)的分筛等级。
3.2.31 对于直立炉和炭化室有效容积小于6m^3焦炉的贮焦槽容量规定按10~12h产焦量确
定,这是根据目前生产厂的生产实践经验提出的。如上海杨树浦煤气厂扩建的第二座筛焦楼,
其贮焦槽容量约为11h产焦量,从历年生产情况看已能满足要求。
对炭化室有效容积大于20m^3或近似10m^3焦炉的贮焦槽容量按6~8h产焦量的规定,基
本上是按照鞍山焦耐院历年来对各厂的生产总结资料确定的。如沈阳煤气二厂贮焦槽容量为
7.5h产焦量,生产实践证明不会影响焦炉的正常操作。
3.2.32 贮存场地应平整光洁,有排除积水的有效措施。在南方多雨地区,更应考虑。
3.2.34 气焦用于制气时一般可采用两种工艺:一为生产发生炉煤气,二为生产水煤气。发
生炉的原料要求使用中、小块气焦,既有利于加焦,又有利于气化,另外成本也较低,因此
将自产气焦制作发生炉煤气是较为合理的。水煤气的原料要求一般是大块焦。用它生产的水
煤气成本高,作为城市煤气的气源是不经济的。所以规定这部分生产的水煤气只供作为调峰
气,以适应不经常的短期高峰用气的要求。
3.3 煤的气化制气
3.3.1 气化用煤的粒度是根据煤炭工业部制定的“煤炭质量规格粒级煤的划分”,并结合
国内煤气站生产经验而定的。
根据气化原理,要求气化炉内料层的透气性均匀,为此选用的粒度应相差不太悬殊,所以
在条文中水煤气和发生炉煤气两种气化炉燃料粒度均未超过两级。
从煤气厂整体经济利益考虑并结合两种气化炉对粒度的实际要求,粒度25mm以上的焦炭
用于水煤气炉,而不用于发生炉。当煤气厂自身所产焦炭或气焦,其粒度能平衡时发生炉也
可使用大于25mm的焦炭或气焦。其粒度的上、下限不应超过两级。
煤的质量指标:
灰分:按行业标准《发生炉煤气站设计规范》JBJ11-82规定,发生炉用煤中含灰分的要
求小于25%。由于煤气厂采用直立炉作气源时,要求煤中含灰分小于25%,制成半焦后,其
灰分上升至33%。从煤气厂总体经济利益出发,这种高灰分半焦应由厂内自身平衡,做水煤
气炉和发生炉的原料。由于中块以上的焦供水煤气炉,小块焦供发生炉,条文中规定水煤气
炉用煤含灰分小于33%;发生炉用煤含灰分小于35%。
灰熔点(ST):在煤气厂中,发生炉热煤气的主要用途是作直立炉的加热燃料气,加热火
道中的调节砖温度约1200℃,热煤气中含尘量较高,当灰熔点低于1250℃时,灰渣在调节砖
上熔融,造成操作困难。所以在条文中规定,当发生炉生产热煤气时,灰熔点(ST)应大于
1250℃。
3.3.3 本条文是按气化炉为三班连续运行规定的,否则,煤斗中有效贮量相应减少。
按《发生炉煤气站设计规范》JBJ-82规定,运煤系统为一班制工作时,贮煤斗的有效贮量
为气化炉18~20h耗煤量;运煤系统为二班制工作时,贮煤斗的有效贮量为气化炉12~14h耗
煤量;而本条文的有效贮煤量的上、下限分别增加2h。因为在煤气厂中,干馏炉、气化炉和
锅炉等四大炉的上煤系统基本是共用的,在运煤系统前端运输带出故障修复后,四大炉需要
依次供煤,排在最后供煤系统的气化炉,煤斗容量应适当增大。
3.3.4 在第3.3.1条文中虽已经规定入炉煤的机械强度应大于60%,但在煤气厂中,从全厂整
体利益出发,气化炉用煤基本是本厂干馏炉所产焦炭或气焦,运输距离长、转运点多、破碎
厉害。煤屑多带入气化炉中会影响气化炉正常操作。故本条文中规定在气化炉贮煤斗前应设
筛分装置和煤屑斗。如上海吴淞煤气厂、上海杨树浦煤气厂均增设了筛分装置,青岛煤气厂
和天津煤气一厂原设计未设筛分装置,厂方正准备增设。
通常煤屑用火车或汽车运出厂外时采用一班工作制,故本文规定煤屑斗的总贮量不小于煤
气站1d煤屑产量。当煤屑供厂内锅炉房使用时,运输距离短,其总贮量可酌情减小。
为防止煤屑冻结,规定在寒冷地区的煤屑斗应设有防冻设施。根据东北地区一些工厂的经
验,在煤屑斗内加装蒸汽管道,防冻效果良好。
3.3.7 本条规定了水煤气站设计产量的要求。
(1)规定了水煤气站仅作为掺混气源时设计产量的确定。
(2)水煤气站兼作调峰气源时,有两种情况:一种情况是调峰量大大超过掺混量且仅有
水煤气作调峰气时,设计产量可按所承担的调峰量来确定,不考虑掺混量。另一种情况是,
调峰煤气有两种以上,除水煤气外,其他调峰气的热值比水煤气热值高,在这种情况下,设
计产量应据水煤气站最大掺混量和其所承担的调峰量的总和来确定。
3.3.9 按《发生炉煤气站设计规范》JBJ11-82规定,煤气站发生炉工作台数每6台或6台以
下,宜另设1台备用。而本条文规定每1~4台宜另设1台备用,主要是煤气厂供气不允许间断,
且近年来气化炉订货不供应备件。
对水煤气炉来说,以3台为一组再备用1台最佳,因为鼓风阶段约占1/3,3台炉共用一台鼓
风机比较合理。从其检修率的角度出发,归纳上海杨树浦煤气厂的检修规程,水煤气炉的检
修情况如下:
大修 35d/a
中修 20d/a
小修 12d/a
烘炉 10d/a
试车 15d/a
共计 90d/a
对发生炉来说,归纳上海杨树浦煤气厂的检修情况:
大修与中修 60d/a
小修 12d/a
试车 15d/a
共计 87d/a
综上检修率约25%,所以条文规定1~4台,宜另设备用1台。
3.3.10 本条提出了单排布置比双排布置优越。
1.在同一地区相同气候条件下,单排比双排布置室内温度要低2~5℃,且热空气易于排除;
2.单排比双排布置的自然通风条件较好;
3.单排布置比双排布置便于设备检修;
4.单排布置比双排布置简单。单排布置时,净化设备可集中布置在主厂房一侧,管道短、
布置紧凑;而双排布置时,设备及管道须布置在主厂房的两侧,比较复杂。
综合上述分析,单排布置具有操作环境好、设备检修方便、布置紧凑、便于操作等优点,
在站区布置面积允许的情况下以单排布置为佳。
3.3.11 本条规定了煤气站的位置要求。
(1)考虑到煤气站散发到大气中的有害气体经风的传播会影响工厂主要生产厂房,故将
站区布置在工厂主要建筑物和构筑物最小频率风向的上风侧。最小频率风向说明该风向的吹
风次数小,在大气中向该风向传播的有害物质的量相对最小,即污染的影响最小,故采用最
小频率风向来考虑布置比较合理;
(2)靠近煤气负荷比较集中的地区设立煤气站,可节省煤气管道的投资;
(3)煤气站的煤、灰渣和煤屑等的贮运数量较大,站区位置的确定应综合考虑上述物料
的合理贮运,同时应考虑有足够的场地便于冷热循环水系统的建筑物和构筑物的布置以及循
环水水质处理设施的布置;
(4)煤气站的位置应尽量接近锅炉房布置,便于与锅炉房共同采用煤及灰渣的贮运设施,
同时可减少煤屑在沿途运输的损失并节约投资;
(5)在确定站区的位置时,应根据全厂发展情况,考虑有扩建的可能性。
3.3.12 煤气站主厂房是散发焦油蒸气、煤气、煤尘、灰尘的地方,而煤气发生炉、汽包、
旋风除尘器、集尘器、竖管、燃烧室及废热锅炉等又是散热的设备。因此,主厂房室内的环
境较差,操作温度很高,夏季一般在40~43℃之间,炎热地区煤气站主厂房操作层温度高达
45℃以上。
为充分利用自然通风排除室内余热,改善工人操作环境,故煤气站主厂房的迎风面宜垂直
于夏季盛行风向。考虑到室外煤气净化设备,冷、热循环水和焦油系统都是污染源,为减少
水沟、焦油沟散发的有害气体对主厂房操作工人的影响,条文规定净化设备宜布置在下风侧。
3.3.13 循环水系统、焦油系统和煤场等的建筑物和构筑物,如沉淀池、调节池、水沟、冷
却塔和水泵房等会散发有害气体,煤场会散发出煤粉尘。为了保护煤气站主厂房、煤气排送
机室、空气鼓风机室及机泵房等室内环境卫生,故作本条文的规定。
当循环水直接上冷却塔冷却时,煤气站的冷却塔散发的水雾中含有酚和氰化物等有害物质,
设计人员在布置冷却塔时,应结合冷却塔型式的大小及水质等具体情况确定冷却塔的防护
间距。
3.3.14 煤气排送机、空气鼓风机与水泵等震动对附设在主厂房的生产辅助间内有防震要求
的化验室、仪表室、仪表修理室的设备有影响,且噪声对主厂房及生产辅助间内工作人员不
利,故本条文规定:煤气排送机室、空气鼓风机室和机泵房宜与主厂房分开布置。
本条文还规定排送机与鼓风机宜分开布置在单独的房间内,其原因如下:
1.煤气排送机和空气鼓风机在运转时发出较大的噪声,各类型煤气排送机的噪声一般在83
~99dB(A),平均93dB(A);而空气鼓风机的噪声大于煤气排送机的噪声,多数超过100dB
(A),本条文规定煤气排送机和空气鼓风机分开布置在单独的房间内,其目的之一是为了
减少噪声的影响;
2.煤气排送机间属于防爆危险场所,必须考虑防爆。而空气鼓风机间不必防爆,两者分开
可减少防爆设备及其他防爆必须采取的措施和投资费用。
3.3.15 在煤气厂中,水煤气一般作为掺混气,掺混量约1/3。与干馏气掺混后经过脱硫才能
供居民使用,而干法脱硫的最佳操作温度为25~30℃,极限温度为45℃。在煤气厂内干馏煤
气在干法脱硫箱前将煤气冷却至25℃左右,与35℃的水煤气混合后的温度约28.3℃,仍在脱
硫最佳操作温度的范围内。
在煤气厂中发生炉冷煤气除作干馏气的掺混气外,主要作焦炉的加热气。如果发生炉煤气
的温度增高,将影响煤气排送机的输送能力和煤气热量的利用,最终将影响焦炉加热火道的
温度,造成燃料的浪费,故规定冷煤气温度不宜超过35℃。
热煤气在煤气厂中用作直立炉的加热气,发生炉燃料多采用直立炉的半焦,焦油含量少,
故规定热煤气不低于300℃(近年来,煤气厂发生炉煤气站多选用W-G型炉,其出口温度约
300~400℃)。
3.3.16 煤气厂的热煤气一般供直立炉加热,而热煤气目前只能作到一级除尘(旋风除尘器
除尘),所以煤气中含尘量仍很高,约300mg/m^3。因此,在设计煤气管道时沿管道应设置
灰斗和清灰口,以便清除灰尘。
3.3.17 煤气厂中,煤气站基本采用焦炭和半焦为原料,所产焦油流动性极差,如用间接冷
却器冷却,焦油和灰尘沉积在间冷器的管壁上,使冷却效果大大降低,且这种沉积物坚如岩
石,很难清除,故本条规定煤气的冷却与洗涤宜采用直接式。
3.3.18 水煤气炉为间歇生产,在生产过程中,每个瞬时的产气量和质量都不均匀,为了用
户能得到稳定的质量和气量,在系统中必须设置缓冲柜,其容积为0.5~1倍水煤气小时产量
已足够。
3.3.19 水煤气站因系间歇生产,作为气化剂的蒸汽也是间歇供应的,但锅炉是连续生产的,
而水煤气站又是全厂最大的用汽车间,故应设置蒸汽蓄能器,作为蒸汽的缓冲容器。由于蒸
汽蓄能器不设备用,其系统中配套装置与仪表一旦损坏,就无法向水煤气炉供应蒸汽。因此,
水煤气站应另设一套备用的蒸汽系统,以保证水煤气站正常生产。
3.3.20 煤气厂中的发生炉煤气站一般采用无烟煤或本厂所产焦炭、半焦作原料,所得焦油
流动性极差。当煤气通过电气滤清器时,焦油与灰尘沉降在沉淀极上结成岩石状物,不易流
动,很难清理。所以本条文规定发生炉煤气站中电气滤清器应采用有冲洗装置或能连续形成
水膜的湿式装置。如上海浦东煤气厂的气化炉以焦炭为原料,采用这种形式的电气滤清器已
运转两年,电气滤清器本身无焦油灰尘沉淀积块和管道无堵塞现象。
3.3.21 由于并联工作台数过多,其不稳定因素增加,根据国内实际情况考虑,本条文规定
并联工作台数不宜超过3台。
3.3.23 放散管管口的高度应考虑放散时排出的煤气对放散操作的工人及周围人员的影响,
防止中毒事故的发生。因此,规定必须高出煤气管道和设备及走台4m,并离地面不少于10m。
本条文还规定厂房内或距离厂房10m以内的煤气管道和设备上的放散管管口必须高出厂房
顶部4m,这也是考虑在煤气放散时,屋面上的人员不致因排出的煤气中毒,煤气也不会从建
筑物天窗、侧窗侵入室内。
3.3.24 为适应煤气净化设备和煤气排送机检修的需要,应在系统中设置可靠的隔断煤气措
施,以防止煤气漏入检修设备而发生中毒事故,所以在条文中作出了这方面的规定。
3.3.25 电气滤清器内易产生火花,操作上稍有不慎即有爆炸危险,根据《发生炉煤气设计
规范》JBJ11-82规范组所调查的65个电气滤清器均设有爆破阀,生产工厂也确认电气滤清
器的爆破阀在爆炸时起到了保护设备或减轻设备损伤的作用。所以,本条文规定电气滤清器
必须装设爆破阀。《发生炉煤气设计规范》JBJ11-82规范组调查中,多数工厂单级洗涤塔
设有爆破阀,但在某些工厂发生了几起由于误操作或动火时不按规定造成严重爆炸事件,所
以条文中规定“应装有爆破阀”以防止误操作时发生爆炸事故。
3.3.26 本条文规定厂区煤气管道与空气管道应架空敷设。其理由如下:
1.水煤气与发生炉煤气一氧化碳含量很高,前者高达37%,后者约23%~27%,毒性大且
地下敷设漏气不易察觉,容易引起中毒事故。
2.水煤气与发生炉煤气中杂质含量较高,冷煤气的凝结水量较大,地下敷设不便于清理、
试压和维修,容易引起管道堵塞影响生产;
3.地下敷设基本费用较高,而维护检修的费用更高。
因此,厂区煤气管道和空气管道采用架空敷设既安全又经济,在技术上完全能够做到。
由于热煤气除旋风除尘器外,无其他更有效的除尘设备,而旋风除尘器的效率约70%。当
产量降低时,除尘器的效率更低,因此旋风除尘器后的热煤气管道沿线应设有清灰装置,以
便定时清除沿线积灰,保证管道畅通。
3.3.27 本条文规定空气总管末端应设有爆破膜,是作为空气管道爆炸时泄压之用。材料可
用铝板或橡皮膜,其安装位置应在空气流动方向的管道末端。
3.3.28 根据我国煤气站几十年的经验,本条文规定的水封高度是能达到安全生产要求的。
热煤气站使用的湿式盘阀水封高度有低于本规范表3.3.28第一项的规定,这种盘阀之所以
允许采用,有下列几种原因:
1.由于大量的热煤气经过湿式盘阀,要考虑清理焦油渣的方便,为了经常掏除数量较多的
渣,水封不能太高;
2.热煤气站煤气的压力比较稳定,一般不产生负压,水封安全高度低一些,也不致进入空
气引起爆炸;
3.湿式盘阀只能装在室外,不允许装在室内,以防止炉出口压力过高时水封被突破,大量
煤气逸出引起事故。
这种盘阀的有效水封高度不受表3.3.28的限制,但不应小于最大工作压力的水柱高度加50
mm水柱。由于这种盘阀只能在室外安装,允许降低其水封高度,并限于在热煤气系统中使
用,所以本条文中不予列入。
3.3.29 钟罩阀的结构特点是当煤气发生炉出口压力达到最大工作压力时,阀体内的钟罩重
量与悬挂下阀体外的砝码重量达到平衡,当炉出口煤气压力大于煤气最大工作压力时,钟罩
被自动顶起,使煤气得以放散。但当机械机构发生故障时,由于阀体内的放散水封被煤气压
力冲破得以放散而保持其安全的作用。所以,此放散水封的高度,应等于煤气发生炉出口最
大工作压力(水柱高度计)加50mm。
3.3.30 按本规范第3.3.15规定冷煤气温度不应高于35℃。因此,作为煤气站最终冷却的冷
循环水,其进口温度不宜高于28℃,这个条件对煤气厂来说是做得到的,因为煤气厂主导气
的冷却系统基本设有制冷设备,适当增加制冷设置容量在夏季煤气站的冷循环水进口水温即
可满足不高于28℃的要求。
热循环水主要供竖管净化冷却煤气用。水温高时,水的蒸发系数大,水中焦油黏度小,水
系统堵塞的机会少,而且其表面张力小,较易润湿灰尘,便于除尘。故规定热循环水温度不
应低于55℃。热循环水系统除了由冷循环水补充的部分冷水及自然冷却降温外,没有冷却设
备,在正常情况下,热平衡的温度均不小于55℃。
3.3.33 本条规定了煤气站设置仪表和安全设施的要求。
(5)水煤气缓冲柜位于水煤气炉与煤气排送机之间,缓冲柜到高限位时,如不停止自动
控制机运转将有顶翻缓冲柜的危险。所以本条文规定水煤气缓冲柜的高位限位器应与自动控
制机联锁。当水煤气缓冲柜下降到低限位时,如果不停止煤气排送机的运转将发生抽空缓冲
柜的事故。因此规定水煤气缓冲柜的低位限位器应与煤气排送机联锁。
(6)水煤气站高压水泵出口设有高压水罐,目的是保持稳定的压力,供自动控制机正常
工作,但当压力下降到规定值时,便无法开启和关闭有关水压阀门,将导致危险事故发生。
因此规定水煤气高压水罐的压力应与自动控制机联锁。
3.4 重油蓄热裂解制气
3.4.1 本条规定了原料油的质量要求。
我国虽然规定了商品重油的各种牌号及质量标准,但实际供应的重油质量还不稳定,有时
甚至是几种不同油品的混合物。为了满足工艺生产的要求,本条文中针对作为裂解原料的重
油规定了几项必要的质量指标要求。
条文中所列的指标是从各使用单位历年实际生产情况中总结出来的。目前我国各炼油厂生
产的重油基本上符合要求,见表6。
对条文的规定分别说明如下:
1.碳氢化(C/H)指标:我国当前还没有进行过不同C/H的原料油对产气率影响的系统试验
工作,因此缺乏系统的定量数据,现在仅能通过调查,收集了一些主要重油裂解制气车间实
际使用原料油的C/H指标资料做综合对比工作。绝大多数厂所用重油的C/H指标都在7.5以下,
其中只有少数厂较高些。如北京751厂等单位为8.5。C/H越低,产气率越高、越适合作为制
气原料。根据上述情况,又参照了上海吴淞炼焦制气厂对“1万m^3/台日油制气炉”试验测
定的结果,做出“C/H宜小于7.5”的规定。
2.残碳指标:除胜利油田生产的重油残碳为10%~14%外,
我国各炼油厂生产的重油质量指标与本规范规定指标比较表 表6
┌────┬───┬─────┬──────┬──────┬──────────┐
│ 厂名 │碳氢比│ 残碳 │ 开口闪点 │ 密度 │ 备 注 │
│ │ (C/H) │ (%) │ (℃) │ (kg/L) │ │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 上海 │ │ │ │ │ 上海杨树浦煤气厂、 │
│ 炼油厂 │ 6.8 │ 10.2 │ 226~287 │ 0.93 │ 吴淞炼焦制气厂及 │
│ │ │ │ │ │ 上海县化肥厂使用 │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 南京 │ │ │ │ 0.95~ 0.97 │ 南京化肥厂、丹阳化│
│ 炼油厂 │ 8.3 │ 10.1 │ 242 │ │肥厂及常州石化厂使用│
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 抚顺 │ │ │ │ │ │
│石油二厂│ 6.9 │ 8.4 │ - │ 0.91^① │ │
│大庆石油│ │ │ │ │ │
│化工总厂│ - │ - │ 218~349 │ 0.92~0.93 │ │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│东方红 │ │ │ │ │ 北京751厂、北京内 │
│炼油厂 │ 8.5 │ 7.8 │ 351 │ 0.93 │燃机厂、北京建筑机械│
│ │ │ │ │ │ 厂、北京化工三厂及 │
│ │ │ │ │ │ 北京机车车辆厂使用 │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 长岭 │ │ │ │ │ │
│ 炼油厂 │ - │6.4~8.5^② │ 333 │ 0.91~0.93^②│ │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 胜利 │ │ │ │ │郑州第二砂轮厂、洛阳│
│ 炼油厂 │ - │ 10~14^① │ 180~210^①│ 0.93~0.96│轴承厂及西北第一印染│
│ │ │ │ │ │厂使用 │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│大连 │ │ │ │ │ 大连煤气公司一厂 │
│石油七厂│ 6.95 │ 7.65 │ 333 │ 0.91~0.92 │ 使用 │
├────┼───┼─────┼──────┼──────┼──────────┤
│ 茂名 │ - │ 7~8^② │ >100^② │ 0.92~0.95^②│ │
│炼油厂 │ │ │ │ │ │
│本规范规│ │ │ │ │ │
│定 │ <7.5 │ <12 │ >120 │ 0.9~0.97 │ │
└────┴───┴─────┴──────┴──────┴──────────┘
注:①数据系引自北京石化总厂设计院编《重油贮运资料》。
②数据系通过函调,由生产厂方提供。
③注:①、②之外的其余数据均由使用厂方提供。
其他各炼油厂的指标较低。残碳量的大小决定积碳量的多少,如果积碳量多就会降低催化
剂的效果,并提高焦油产品中游离碳的含量,造成处理上的困难。一般说来残碳值比较低的
重油适宜于造气。故对残碳的上限值,应有所限制,规定了“小于12%”的指标要求。
3.硫对设备具有很大的腐蚀性,而且会使催化剂中毒,因此要限制原料油中的含硫量。但
由于没做过测试工作,提不出使催化剂中毒时的含硫指标。上海“1万m^3/台日油制气炉”
生产用的原料油也曾规定有含硫指标。一般重油含硫指标大部分小于1%。仅胜利油田重油含
量为1.32%;江汉油田重油含硫量为3.0%。另外,标准牌号的国产重油,其含硫量均大于1%,
200^#重油含硫则高达3.0%,但在实际生产中上述油品均可采用,所以条文中暂不规定含硫
指标。
3.4.2 确定原料油贮存量的因素较多,总的来说要根据原料油的供应情况(即炼油厂的生
产情况)、运输方式、运距以及用油的不均衡性等条件进行综合分析后确定。
炼油厂的检修期一般为15d左右,在这一期间制气厂的原料用油只能由自己的贮存能力来
解决。
目前,各厂原料油贮存设备的容量大小不一,如沈阳煤气一厂的原料油贮存天数为15d;
北京751厂为10d;上海吴淞炼焦制气厂则为20d。既要考虑满足生产需要,又要考虑占地与
基建投资的节约。综合以上因素,确定为:“一般按15~25d的用油量计算”,这样规定也
是符合“(71)燃分字第15号”及“(72)燃分字第1号”等文件精神的。
3.4.4 本条规定了工艺和炉型的选择要求。
重油催化裂解制气工艺所生产的油制气组分与煤干馏制取的城市煤气组分较为接近,可适
应目前使用的煤干馏气灶具。且由于催化裂解制气的产气量较大,粗苯质量较好,所以经济
效果也是比较好的。另外,副产焦油含水较低,这对综合利用提供了有利条件。因此用于城
市煤气的生产大部分都采用了催化裂解制气工艺,目前虽然有些煤气厂仍在采用热裂解制气
工艺,主要是因为客观方面还存在一些暂时解决不了的困难问题(如催化剂供应暂时还无法
解决)。
采用催化裂解制气工艺时,要求催化剂床温度均匀,上下层温度差应在±100℃范围内不宜
再大;同时要求催化剂表面尽量少积碳,以防止局部温度升高;也不允许温度低的蒸汽直接
与催化剂接触。以上这些要求是一般单、双筒炉难以达到的,而三筒炉则容易满足。再则,
如果催化剂暂时不能供应时,三筒炉也可改为热裂解工艺生产煤气。鉴于以上理由,催化裂
解工艺炉型应为三筒炉。
当需要生产供掺混和增热使用的煤气时,则宜采用热裂解制气工艺。热裂解制气生产的煤
气组成中烃含量较多且热值高,宜用于煤气的增热。其炉型采用双筒、三筒炉均可,故条文
中不做规定。
3.4.5 油制气炉的年操作日是标志该装置能否达到正常运行的一项综合指标,也是计算各种
产品产量的主要依据之一。通过调查,按照目前油制气炉生产的装备及管理水平,扣除平时
零星的停产维修外,一般的开工率可达90%以上。例如沈阳煤气一厂1974年末至1975年初共
124d(2976h)的生产过程中,由于设备本身的维修而停产的时间为170h;由于气量调度的
原因而停产的时间为60h;由于缺乏原料而停产的时间为70h,开工率达到89.8%。若扣除由
于调度和缺油而停产的时间,则实际开工率为94%。
一般油制气炉每年需中修一次,时间约20~30d。如按25d计则一年实际操作日为:
365×0.9-25=303.5d
300d的年操作日指标一般都能达到。故本条规定年操作日“应按300d计算”。
3.4.6 本条规定了油制气工艺主要设计参数。
我国采用油制气生产工艺的时间较短,对现有不同规模炉型的操作条件均未做过系统的标
定工作。对油制气工艺的计算还没有统一的方法,但对于一些基本参数的选取则比较一致。
本条有关的主要设计指标是按照十几年来生产的统计数据、实践经验及有关资料提出的。
第(1)款、反应器的液体空间速度。
反应器液体空间速度的选取对确定炉体的大小有着直接关系。国内已投产的油制气炉实际
液空速数据一般均偏小,尤其是热裂解炉,在进行工艺计算时往往因采用了较高的液空速数
据而影响反应器格子砖的层高选取偏高、炉体的实际液空速有所降低。催化裂解炉实际液空
速与工艺计算选用的液空速一般相差不大,就不存在上面所说的问题。表7是国内几个厂的实
际液空速的数据。故本条规定热裂解制气和催化裂解制气的液空速分别为0.5~0.55m^3/m^3h
和0.6~0.65m^3/m^3h。
本条文中的“注”主要表明催化剂主要性能指标。我国已有催化剂的专业性生产厂,其含
镍量可根据油裂解制气工艺要求而不同。目前使用的催化剂含镍量为3%~7%。
(4)关于加热油量占总用油量的比例。加热油量占总用油量的比例与炉子大小有关也与操
作管理水平有关。现有几个厂的加热油量占总用油量的实际比例如表8。
近几年来,表8的比例数值逐渐趋向于降低,故根据现有各厂实际情况规定了条文中的范围。
(5)过程蒸汽量与制气油量之比值。
重油裂解主要产物为煤气和焦油,它受到裂解温度、液体空间速度和过程蒸汽量等较多条
件和因素的综合影响,如处理不好就会产生积碳和炭黑。因此不能孤立地确定水蒸汽与油量
之比值,它要受裂解温度、液体空间速度和催化床厚度等具体条件的约束,应综合考虑煤气
热值和产气率的相互关系,随着过程蒸汽量与油量之比值的增加将会提高裂解炉的得热,同
时对煤气的组成也有很大的影响。采用过程蒸汽的目的是促进炉内产生水煤气反应,同时要
控制油在炉内停留时间以保证正常生产。
几个厂的实际液空速数据 表7
┌───────┬──────┬─────┬──────┬────┬──────┐
│ 厂名 │ 上海吴淞炼 │ 沈阳煤气 │ 大连煤气 │ 北京 │ │
│ │ 焦制气厂 │ 公司一厂 │ 公司一厂 │ 751厂 │ 酒泉钢厂 │
├───────┼──────┼─────┼──────┼────┼──────┤
│ 制气工艺 │ 催化裂解 │ 催化裂解 │ 热裂解 │催化裂解│ 催化裂解 │
├───────┼──────┼─────┼──────┼────┼──────┤
│格子砖砌体体积│ │ │ │ │ │
│催化剂层体积 │ 14 │ 7.6 │ │ 11.5 │ │
│ (m^3) │ │ │ │ │ │
├───────┼──────┼─────┼──────┼────┼──────┤
│ 原料油流量 │ │ │ │ │ │
│ (m^3/h) │ 6.9 │ 3.82 │ │ 6.8 │ │
├───────┼──────┼─────┼──────┼────┼──────┤
│ 液空速 │ │ │ │ │ 0.63 │
│ (m^3/m^3h) │ 0.48 │ 0.5 │ 0.3 │ 0.58 │(尚未投产)│
└───────┴──────┴─────┴──────┴────┴──────┘
各厂加热油量占总用油量的比例 表8
┌───────┬─────┬────┬───┬────┬─────┬───────┐
│ 单位名称 │ 上海吴淞 │上海杨树│ 北京 │沈阳煤气│ 大连煤气 │ 上海1万 │
│ │炼焦制气厂│浦煤气厂│ 751厂 │公司一厂│ 公司一厂 │ m^3/台d试验炉 │
├───────┼─────┼────┼───┼────┼─────┼───────┤
│催化裂解(%) │ ~15 │ │ 15 │ 13~15 │ 8 │ 15 │
│热裂解(%)炉 │ │ 13 │ │ │ │ │
│型大小 │ 10 │ 2.5 │ 10 │ 5 │ 1.5 │ 1 │
│(万m^3/d) │ │ │ │ │ │ │
└───────┴─────┴────┴───┴────┴─────┴───────┘
据国外资料报道:1.日本北港厂建的13.2万m^3/日·台蓄热式裂解炉,从平衡含氢物质的计
算中推算出过程蒸汽中水蒸汽分解率仅为23%,可说明在一般情况下,过程蒸汽在炉内之作用
和控制在炉内停留时间二者间的数量关系;2.根据日本冈崎建树所作的“油催化裂解实验的曲
线”中可看出随着水蒸汽和油比例的增加而汽化率直线增加,热值直线下降,而总热值则以
缓慢的二次曲线的坡度增加。其中:H2的增加最明显;CO的增加极少;C2几乎不变;CH4和
重烃类的组分有降低。说明了水蒸汽和碳反应生成的H2和CO都不多,主要是热分解促进了H2
的生成。所以过多的水蒸汽对炉内温度、油的停留时间都不利。一般蒸汽与油的比值应为1.0
~1.2范围,实际多取1.1~1.2较为适宜。
3.4.7 影响油制气产品产率的因素较多,主要与制气工艺、炉型大小、原料油的性质和操作
条件等因素有关。当缺乏实测数据的情况下可按本条规定的指标进行计算。
本规范表3.4.7所列的指标,除根据现有厂的生产统计数据外,主要参考了上海吴淞炼焦制
气厂对产气量为1万m^3/台·d的试验炉测定的数据。其所用原料油的质量是符合本规范的质
量指标的。由于表3.4.7中数据不是在同一操作温度下标定的,因此注明了煤气的热值,以此
表示操作条件。表中所列数据系指未经净化的煤气。
3.4.8 油制气炉在加热期产生的燃烧废气温度较高,对余热应加以利用。对于1台10万m^3/
台·d的油制气装置,废气温度如按550℃计,每小时大约可生产2.3t蒸汽(饱和蒸汽压为0.4
MPa)。鼓风期产生的燃烧废气中含有的热量大约相当于燃烧时所需用加热油热量的80%。
如2台油制气炉设1台废热锅炉,则其产生的蒸汽可满足过程蒸汽需要量的一半,因此这部分
相当可观的热量应该予以回收和利用。另外,制气期产生的裂解气余热可回收利用,例如南
京化肥厂油制气炉的生产就是这样做的。
原规范编制时,做为城市煤气系统的油制气炉装置尚缺乏配套的定型废热锅炉,但鉴于三
废治理和节能的重要性,在条文中仍做了明确肯定的规定。近年来我国已有了配套的定型废
热锅炉,生产运行效果较好,产汽量大(对10万m^3/日油制气装置可产汽2~5t/h),如上
海、大连、北京、沈阳等均已安装投产。
因油制气炉生产过程中会散出大量的尘粒(碳粒)污染周围环境,根据环境保护的要求应
设置除尘装置。北京751厂采用文氏管及水膜除尘器,再经过30m以上的高烟囱排放,经环境
部门测定基本上达到排放标准要求。
3.4.9 重油蓄热裂解装置生产是间歇的,生产过程中蒸汽的需要也是间歇的,而且瞬时用汽
量较大,而锅炉则是连续生产的,因此应设蒸汽蓄能器做为蒸汽的缓冲容器,由于蒸汽蓄能
器不设备用,所以应另设一套备用的蒸汽系统以保证油制气炉装置的正常生产。已投产的大
连煤气一厂、北京751厂、上海杨厂、广州和天津所建项目中均已采用。
3.4.10 油制气炉的生产系间歇式制气,为了保持产气均衡、节约投资、管理方便,所以规
定每2台炉编为一组,合用一套煤气冷却系统和动力设备,这种布置已经在实践中证明是经济
合理的。
3.4.11 油制气的冷却自采用油制气技术后的十几年里,一直选用煤气直接式冷却的方法。
直接式冷却对焦油和萘的洗涤、冷凝都是有利的,可以洗下大量焦油和萘,减少净化系统的
负荷及管道的堵塞现象,所以原规范中规定了“煤气的冷却宜采用直接式冷却设备”的条文。
近些年来,考虑大气污染的防治,设计中改用了间接冷却方法并已投入生产使用,效果较
好,减少了大量的污水,同时也消除了水冷却过程中的二次污染现象,有利于对大气污染的
防治,以日产30万m^3油制气为准,每小时可减少污水量约100t。
至于采用间冷工艺后管道堵塞问题,可以采取措施解决。如北京751厂的运行经验,在设备
上加热循环水喷淋,冬季进行定期的蒸汽吹扫,几年来没有因堵塞而停止运行。另外,大连
煤气一厂1983年新建油制气工程也采用了间接冷却工艺,使用效果很好。近年,新设计工程
项目如广州、天津均采用间接冷却工艺,因此本条文做了修改。
3.4.12 本条规定了空气鼓风机的选择。
空气鼓风机的风压应按空气、燃烧废气通过反应器、蒸汽蓄热器、废热锅炉等设备的阻力
损失和炉子出口压力之和来确定。也就是应按加热期系统的全部阻力确定,风压一般在“120
00Pa”一档,已能满足安全生产的要求,且是经济合理的。
在仅设置1台炉的设计中,曾按制气期的系统阻力选择风机的风压。因制气期的炉内压力度,
风机的风压应选得高一些,以保证空气管道内有较高的压力,防止炉内煤气窜入空气管道而
产生爆炸事故。当设置2台炉以上时,在2台炉合用1台风机的情况下,1台炉为制气期时,另1
台则为加热期,即使风机的风压是按制气期选用的,但空气管道内仍保持不了该压力,而是
维持加热期系统的阻力。所以风机的风压应按加热期的情况来考虑,对于空气管道的安全须
采取其他措施解决。
3.4.14 本条规定是根据现有各厂的实际情况确定的。一般规模的厂原料油系统除设置总的
贮油罐外,均另设中间油罐。原料油经中间油罐升温至80℃,再经预热器进入炉内,这样既
保证了入炉前油温符合要求,也节省了加热用的蒸汽量。对于规模小的输油系统也有个别不
设中间油罐,而直接从总贮油罐处将重油加热到入炉要求的温度,这种个别情况也是允许的。
3.4.15 设置缓冲气罐的主要目的是为了保证煤气排送机安全正常运转,起到稳定煤气压力
的作用,有利于整个生产系统的操作。缓冲气罐的容积各厂不一,其容量相当于20min到1h
产气量的范围。目前有的厂选用了较大容量的气罐,其原因或是利用已有的气罐(如沈阳煤
气一厂)或是为预留扩建容量(如北京751厂)。根据各地调查,从历年生产经验来看,该
罐不是用作储存煤气,而是仅作缓冲用的,因此容量不应太大。一般按30min产气量计算已
能满足生产要求。
据沈阳、上海等厂的实际生产情况,都发现进入缓冲气罐的煤气杂质较多,有大量的油
(包括轻、重油)沉积在气罐底部,故应设集油、排油装置。如大连煤气一厂“1万m^3/日
·台炉子”运行数年后(1966~1969年),在300m^3缓冲罐中放出焦油达30t。
3.4.17 油制气炉的操作人员经常都在仪表控制室内进行工作,很少在炉体部分直接操作,
因此没有必要将炉体设备安设在厂房内。采取露天设置后的主要问题是解决自控传送介质
的防冻问题,例如在严寒地区若采用水压控制系统时,就必须同时考虑水的防冻措施(如
加入防冻剂等)。
国内现有的油制气炉一般都布置在露天。大连、沈阳煤气厂由于历史条件、场地所限等原
因,利用了原有的水平炉厂房设置了油制气炉;大连煤气一厂1974年新投产的油制气炉也建
了厂房,但根据近年来生产实践均感到在厂房内的操作条件较差,尤其是夏季,厂房很热,
焦油蒸汽的气味很大,同时还增加了不少投资。因此除有特殊要求外,炉体设备不建厂房,
所以本条规定:“宜露天布置”。
3.4.18 本条规定“控制室不应与空气鼓风机室布置在同一建筑物内”。这是由于空气鼓风
机的振动和噪声很大,对仪表的正常运行及使用寿命都有影响,对操作人员的身体健康也有
影响。有的单位的空气鼓风机室均设在控制室的楼下,振动和噪声的影响也是很大的。上海
吴淞炼焦制气厂、北京751厂的空气鼓风机室是单独设置的,与控制室不在同一建筑物内,
就减少了这种影响,效果较好。
条文中规定了“控制室应布置在油制气区夏季最大频率风向的上风侧”,主要是防止油制
气炉生产时排出的烟尘、焦油蒸汽等影响控制室的仪表和控制装置。
3.4.19 焦油分离池经常散发焦油蒸汽,气味很大,而且在分离池附近还进行外运焦油、掏
焦油渣作业,使周围环境很脏。故规定“应布置在油制气区夏季最小频率风向的上风侧”,
以尽量减少相邻设置的污染和影响。
3.4.21 本条作了修改,明确规定了大于5万m^3/日·台规模时宜设机械化澄清槽。随着生产
的迅速发展,促使生产过程自动化水平的提高。采用机械化澄清槽,可使整个焦油、水分离
系统实现连续自动化生产过程。北京751厂自1980年投产以来使用效果较好。广州、天津新
建油制气工程设计中均采用了机械化澄清槽。
3.4.22 关于控制设置仪表的技术要求是根据国内现有各厂油制气安全生产的经验和工艺设
计的要求编制的。
(2)规定10万m^3/台日油制气炉设置主要工艺参数的远距离操纵调节仪表。这不仅是为了
进一步减轻操作人员的体力劳动,而且还为了要在生产过程中易于调节工艺参数。例如掌握
更为合理的物料配比、调节一次加热油和二次空气、制气油和过程蒸汽的比例等。当建有多
台炉时,在产量调节幅度较大的情况下更有必要设置远距离操纵调节仪表。上海吴淞炼焦制
气炉设置了这种仪表已使用多年。
(4)限位的显示和报警信号属一般性的安全设施,煤气缓冲气罐是制气和回收两工段间的
煤气缓冲容器,目前各厂所采用的均为低压水槽式煤气罐,有直立和螺旋导轨升降两种结构
型式,容积一般为500~1000m^3,大容积有5000m^3、10000m^3等。当制气与回收操作
管理不协调时,会影响缓冲气罐产生越轨、跑气、抽瘪等事故。为了使操作人员便于控制不
致发生意外,故规范中规定了本款,但目前对螺旋导轨升降式罐安装高、低限位装置还有一
些具体问题有待进一步改进。
3.4.23 本条规定了设置程序控制器的技术要求。
油制气炉自控装置中的程序控制器国内已采用的型式有电气、电子、射流和机械等几种。
这几种程序控制器经过长时间的运转表明了都能满足工艺生产的要求。由于各种程序控制器
具有不同的特点,各地的具体条件也互不相同,不宜于统一规定采用程序控制器型式,因此
本条仅规定工艺对程序控制器的基本技术要求。
油制气炉生产过程是“加热--吹扫--制气--吹扫--加热……”周而复始进行的,
在各阶段中几十个阀门都要循环动作,就需要设程序控制器自动操作运行。又因在生产过程
中有时需要单独进入某一操作阶段(如升温、烧炭等),故程序控制器还应能手动操作。
生产操作上要求能够根据运行条件灵活调节每一循环时间和每阶段百分比分配。例如催化
裂解制气的每一循环时间可在6~8min内调节;双筒热裂解制气可在12~16min内调节;每循
环中各阶段时间的分配可在一定范围内调节。故提出程序控制器的设计应“能调节循环周期
和阶段百分比”。
油制气工艺过程在按照预定的程序自动或手动连续进行操作,为保证生产过程的安全,还
需要对操作完成的正确性进行检查。故规定了“应设置循环中各阶段比例和阀门动作的指示
信号”。主要阀门和空气阀、油阀、煤气阀等应设置“检查和联锁装置”,以达到防止因阀
门误动作而造成爆炸和其他意外事故,在控制器的设计上还规定了“在发生故障时应有显示
和报警信号,并能恢复到安全状态(顶吹或底吹阶段)”,使操作人员能及时处理故障。
规定“每1~2组油制气炉的各台程序控制器之间,应设置联锁装置”的目的,是由于2台
油制气炉合用一套动力设备须保证2台炉交替运行,一般2台油制气炉联锁时,每一循环时间
相差50%,4台炉联锁时相差25%,从而在保证油制气炉正常生产的基础上节省了投资、劳动
力和能源。
在设计程序控制器时应考虑传动系统的技术要求。如阀门的信号检查设施、动作时间等;
在采用电子--液压自动控制装置时,还应考虑电液换向阀的工作功率等。
3.4.24 本条规定了设计自控装置的传动系统的技术要求。
国内现采用的传动系统有气压、水压、油压式几种,各有其优缺点,在设计前应考虑所建
的地区、炉子大小、厂的条件、程序控制器型式等综合条件合理选择。
在传动系统中设置贮能设备,既是安全上的技术措施,又是节省动能的手段,贮能设备是
传送介质管理系统的缓冲机构,其中贮备一部分能量以适应在启闭大容量装置的阀门时压力
急剧变化的需要,满足大负荷容量,减少传动泵功率。当传动泵发生故障或停电时,贮能设
备还可起到应急的动力能源作用,使油制气炉处于安全状态。
在采用液压传动(水压或油压)时,一般采用压缩空气做缓冲气体,定时供入贮能设备,
以稳定传动系统的工作压力,并在传动泵发生故障时,作为执行安全停炉各项动作的可靠保
证,使各个阀门处于安全状态的位置。
由于油制气炉是间歇循环生产的,生产过程中的流量瞬时变化大、阀门换向频繁,因此传
动系统中采用的控制阀、工作缸、自动阀和附件等都应和这种特点相适应,使生产过程能顺
利进行。
4 净 化
4.1 一般规定
4.1.1 本章内容是为了满足本规范第2.2.1条规定的人工煤气质量的指标要求,所需进行的
净化工艺设计内容而作出的相应规定;并不包括天然气或液化石油气等属于外部气源的净化
工艺设计内容。
4.1.4 本章节对煤气初冷器、电捕焦油器、硫铵饱和器等主要设备的有关备用设计问题都
已分别作了具体规定。但是对于泵、机及槽等一般设备则没有一一作出有关备用的规定,以
避免过于繁琐。净化设备的类型繁多,并且各种设备都需有清洗、检修等问题,所以本规定
要求“应”指的是在设计中对净化设备的能力和台数要本着经济合理的原则适当考虑“留有
余地”,也允许必要时可以利用另一台的短时间超负荷、强化操作来做到出厂煤气的杂质含
量仍能符合《人工煤气》GB 13612-92的规定要求。
4.1.5 煤气的净化是将煤气中的焦油雾、氨、萘、硫化氢等主要杂质脱除至允许含量以下,
以保证外供煤气的质量符合指标要求,在此同时还生成一些化工产品,这些产品的生成是与
煤气净化相辅相成的,所以煤气净化有时也通称为“净化与回收”。
事实上,在有些净化工艺过程中,往往因未考虑回收副反应所生成的化工产品而使正常的
运行难以维持,因此煤气净化设计必须与化工产品回收设计相结合。这里所指的化工产品实
质上包括两种:一种是净化过程中直接生成的化工产品如硫铵、焦油等;另一种是由于副反
应所生成的化工产品如硫代硫酸钠、硫氰酸钠等。
4.1.6 本条所列之防火、防爆等级其分类法参照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
GB 50058并按该篇原则针对煤气净化各部分情况确定。
本条所列之防火、防爆等级基本类同于冶金部“焦化安全规程”中的有关规定。
本条中粗苯洗涤泵房室内原“焦化安全规程”为1区,产品泵房也为1区。产品泵主要是苯
类其闪点小于45℃定为1区,而洗涤泵房主要是洗油其闪点大于94℃,是大于45℃的,故本
条定为2区。而且前国内一般厂对洗涤泵房大多数是按2区设防的。
4.2 煤气的冷凝冷却
4.2.1 煤干馏气的冷凝冷却工艺型式,在我国少数制气厂、焦化厂(如镇江焦化厂、南沙
河焦化厂、上海吴淞炼焦制气厂等)曾经采用直接冷凝冷却工艺。这些工厂处理的煤气量一
般较少(多为5000m^3/h),故煤气中氨的脱除采用水洗涤法。
水洗涤法直接冷却煤气工艺的优点是,洗涤水在冷却煤气的同时,还起到冲刷煤气中萘的
作用;其缺点是,制取的浓氨水销售不畅,增加了废气和废水的处理负荷。所以,煤干馏气
的冷凝冷却一般推荐间接冷凝冷却工艺。
高于50℃的粗煤气宜采用间接冷却,此阶段放出的热量主要为水蒸汽冷凝热,传热效率高,
萘不会凝结造成设备堵塞。当粗煤气低于50℃时,水汽量减少,间冷传热效率低,萘易凝结,
此阶段宜采用直接冷却。日本川铁千叶工场在60年代首创了“间-直混冷工艺”;1979年石
家庄焦化厂建成了间直混冷的试验装置;上海宝山钢铁厂焦化分厂的焦炉煤气就依据上述原
理采用间冷和直冷相结合的初冷工艺。煤气进入横管式间接冷却器被冷却到50~55℃,再进
入直冷空喷塔冷却到25~35℃。在直冷空喷塔内向上流动的煤气与分两段喷洒下来的氨水焦
油混合液密切接触而得到冷却。循环液经沉淀析出除去固体杂质后,并用螺旋板换热器冷却
到25℃左右,再送到直冷空喷塔上、中两段喷洒。由于采用闭路液流系统,故减少了环境的
污染。
4.2.2 为了保证煤气净化设备的正常操作和减轻煤气鼓风机的负荷,要求在冷却煤气时尽
可能多地把萘、焦油等杂质冷凝下来并从系统中排出。为了达到这一目的就需对初冷器后煤
气温度有一定的限制,一般控制在20~25℃为好。如石家庄东风焦化厂因为采取了严格控
制初冷器出口温度为20±2℃范围之内的措施,进入各净化设备之前煤气中萘含量就很少,
保证了净化设备的正常运行,见表9。
东风焦化厂各净化设备后煤气中萘含量 表9
┌───────┬──────────┬────────┬──────────┐
│ 取 样 点 │ 萘含量(mg/m^3) │ 温度(℃) │ 备 注 │
├───────┼──────────┼────────┼──────────┤
│ 鼓风机后 │ 1088 │ >25(煤气) │ │
├───────┼──────────┼────────┼──────────┤
│ 2洗氨塔后 │ 651 │ │ │
├───────┼──────────┼────────┼──────────┤
│ 终冷塔后 │ 353 │ 18~21 │ 终冷水上水温度15℃ │
└───────┴──────────┴────────┴──────────┘
(1)冷却后煤气的温度。当氨的脱除是采用硫酸吸收法时,一般来说煤气处理量往往较大
(大于或等于10000m^3/h)。在这种情况下,若要求初冷器出口煤气温度太低(25℃),则
需要大量低温水(23~24 t/10000m^3干煤气),这是十分困难的(尤其对南方地区)。再则
煤气在进入饱和器之前还需通过预热器把煤气加热到70~80℃。故在工艺允许范围内初冷
器出口煤气温度可适当提高。
当氨的脱除是采用水洗涤法时,一般来说煤气处理量往往较少(一般为5000m^3/h),需要
的冷却水量不太多,故欲得相应量的低温水而把煤气冷却到25℃是有可能的。再如若初冷时
不把煤气冷却到25℃,则当洗氨时也仍须把煤气冷却到25℃左右,而这样做是十分不合理的
(因煤气中萘和焦油会将洗氨塔堵塞)。故要求初冷器出口煤气温度应小于25℃。
(2)初冷器的冷却水出口温度。为了防止初冷器内水垢生成,又要照顾到对冷却水的暂
时硬度不宜要求过分严格(否则导致水的软化处理投资过高),因此需要控制初冷器出口水
的温度。排水温度与水的硬度有关,见表10。
排水温度与水硬度关系 表10
┌────────────────────┬─────────────────┐
│ 碳酸盐硬度〔mmol/L(meq/L)〕 │ 排水温度(℃) │
├────────────────────┼─────────────────┤
│ ≤2.5(5) │ 45 │
├────────────────────┼─────────────────┤
│ 3(6) │ 40 │
├────────────────────┼─────────────────┤
│ 3.5(7) │ 35 │
├────────────────────┼─────────────────┤
│ 5(10) │ 30 │
└────────────────────┴─────────────────┘
在实际操作中一般控制小于50℃。在设计时应权衡冷却水的暂时硬度大小及通过水量这两
项因素,选取一经济合理的参数,而不宜做硬性规定。
(3)本款制定原则是根据节约用水角度出发的。我国许多制气厂、焦化厂的初冷器冷却水
是采用循环使用的。例如大连煤气公司、鞍钢化工总厂、南京梅山焦化厂等均采用凉水架降
温,循环使用皆有一定效果。但我国地域广大,各地气象条件不一,尤其南方气温高,湿度
大,凉水架降温作用较差。
在冷却水循环使用过程中,由于蒸发浓缩水中可溶解性的钙盐、镁盐等盐类和悬浮物的浓
度会逐渐增大,容易导致换热设备和管路的内壁结垢或腐蚀,甚至菌藻类生物的生长。为了
消除换热设备和管路内壁结垢堵塞或减弱腐蚀被损坏,延长设备使用寿命,提高水的循环利
用率,国内外大多在循环水中投加药剂进行水质的稳定处理。
不同地区的水质不尽相同,因此在循环水中投加的药剂品种和数量亦不相同,可选用的阻
垢缓蚀的药剂举例如下:
1.有机磷酸盐:如氨基三甲叉磷酸盐(ATMP),羟基乙叉磷酸盐(HEDP),能与成垢离
子Ca^++、Mg^++等形成稳定的化合物或络合物,这样提高了钙、镁离子在水中的溶解度,
促使产生一些易被水冲掉的非结晶颗粒,抑制CaCO3、MgCO3等晶格的生长,从而阻止了垢
物的生成;
2.聚磷酸盐:如六偏磷酸钠,添入循环水中,既有阻垢作用也有缓蚀作用;
3.聚羧酸类:如聚丙烯酸钠(TS-604)添入循环水中也有阻垢作用和缓蚀作用。
循环水中投加阻垢缓蚀的药剂,一般是复合配制的。
在设计中,如初冷器的循环冷却水系统中,一般有加药装置,配好的药剂由泵送入冷却器
的出水管中,加药后的冷却水再流入吸水池内,再用循环水泵抽送入初冷器中循环使用。
循环冷却水中添加适宜的药剂,都有良好的阻垢和缓腐蚀作用。例如平顶山焦化厂于1989
年3~9月间对初冷器循环水的稳定处理进行了标定总结:循环水量为1050m^3/h,加药运行阶
段用的药剂为羟基乙叉磷酸盐(HEDP)、聚丙烯酸钠(TS-604)及六偏磷酸钠等,运行取
得了良好的效果,阻垢率达99%,腐蚀速度小于0.01mm/年,循环水利用率为97%,达到了国
内外同类循环水处理技术的先进水平。又如,上海宝钢焦化厂循环冷却水采用了水质稳定处
理技术,投产数年后,初冷器水管内壁几乎光亮如初,获得了显著的阻垢和缓蚀效果。
4.2.3 本条规定了直接冷凝冷却工艺的设计要求。
(1)冷却后煤气的温度。洗涤水与煤气直接接触过程中,除起冷却煤气的作用外,还同
时能起到洗萘与洗焦油雾的作用。如果把煤气冷却到同一温度时,直接式冷凝冷却工艺的洗
萘、洗焦油雾的效果比间接式冷凝冷却工艺的效果来得好。如在脱氨工艺都是水洗涤法时,
在基本保证煤气净化设备的正常操作前提下,可以允许直接式初冷塔出口煤气温度比间接式
初冷器出口煤气温度高10℃左右,间冷和直冷在初冷后煤气中萘含量基本相当。
(2)含有氨的煤气在直接与水接触过程中,氨会促使水中的碳酸盐发生反应,加速水垢
的生成而容易堵塞初冷塔。故对水的硬度应加以规定,但又不宜要求太高。所以本条规定的
洗涤水的硬度指标采用了锅炉水的最低一级标准,即《低压锅炉水质标准》GB 1576规定的
不大于0.02mmol/L;
(3)本款是执行《室外给水设计规范》和《室外排水设计规范》的有关规定。
4.2.4 本条规定了焦油氨水分离系统的设计要求。
(1)、(2)当采用水洗涤法脱氨时,为了保证剩余氨水中氨的浓度,不论初冷方式采用
直接式或间接式冷凝冷却工艺,对初冷器排出的焦油氨水均应单独进行处理,而不宜与从荒
煤气管排出的焦油氨水合并在一起处理,其原因有二:
1.当初冷工艺为间接式时,其冷凝液中氨浓度为6~7g/L,而当与荒煤气管排出的焦油氨水
混合后则氨的浓度降为1.5~2.5g/L(本溪钢铁公司焦化厂分析数据)。
2.当初冷工艺为直接式时,出初冷塔的洗涤水温度小于60℃,为了保证集气管喷淋氨水温
度大于75℃,则两者也不宜掺混。所以规定宜“分别澄清分离”。
采用硫酸吸收法脱氨时,初冷工艺一般采用间接式冷凝冷却工艺,则初冷器排出的焦油氨
水与荒煤气管排出的焦油氨水可采用先混合后分离系统。其原因是,间接式初冷器排出的焦
油氨水冷凝液较少,且含有(NH4)2S、NH4CN、(NH4)2CO3等挥发氨盐,而荒煤气管排
出的焦油氨水冷凝液中含有NH4Cl、NH4CNS、(NH4)2S2O3等固定氨盐,其浓度为30~40g/L。
若将两者分别分离则焦油中固定氨盐浓度较大,必将引起焦油在进一步加工时严重腐蚀设备。
如将两者先混合后分离,则可以保持焦油中固定氨盐浓度为2~5g/L左右,在焦油进一步加工
时,对设备内腐蚀程度可以大大减轻。
(3)含油剩余氨水进行溶剂萃取脱酚容易乳化溶剂,增加萃取脱酚的溶剂消耗。含油剩
余氨水进入蒸氨塔蒸氨,容易堵塞蒸氨塔内的塔板或填料。剩余氨水除油的方法,一般为澄
清分离法或过滤法。剩余氨水澄清分离法除油需要较长的停留时间,需要建造大容积澄清槽,
投资额和占地面积都较大,而且氨水中的轻油和乳化油也不能用澄清法除去。上海市杨树浦
煤气厂从60年代开始用焦炭过滤器过滤剩余氨水,除油效果较好但至少需半年调换焦炭一次,
此项工作既脏又累。
(4)氨水焦油分离系统的澄清槽、分离槽、贮槽等都会散发有害气体(如氰化氢、硫化
氢、轻质吡啶等等)而污染大气、妨碍职工身体健康。为此,应将氨水焦油分离系统的槽体
封闭,把所有的放散管集中,使放散气进入洗涤塔处理,洗涤塔后用引风机使之负压操作,
洗涤水掺入工业污水进行生化处理。上海宝钢焦化厂的氨水焦油分离系统的排放气处理装置
的运行状况良好。
4.3 煤 气 排 送
4.3.1 本条规定了煤气鼓风机的选择原则。
(1)当若干台鼓风机并联运行时,其风量因受并联影响而有所减少,在实际操作中,两
台容积式鼓风机并联时的流量损失约为10%左右,两台离心式鼓风机并联时的流量损失则大
于10%。
鼓风机并联时流量损失值决定于下列三个因素:
1.管路系统阻力(管路特性曲线);
2.鼓风机本身特性(风机特性曲线);
3.并联风机台数。
所以在设计时应从经济角度出发,一般将流量损失控制在20%内较为合理。
(3)关于备用鼓风机的设置。大型焦化厂中,煤气的排送一般采用离心式鼓风机,每2台
鼓风机组成一输气系统,其中1台备用。煤制气厂采用容积式鼓风机,往往是每2~4台组成
一输气系统(内设1台备用),如上海市杨树浦煤气厂。考虑到各厂规模大小不同,对煤气
鼓风机备用要求也不同,故本条规定台数的幅度较大。
4.3.2 本条规定了离心式鼓风机宜设置无级调速装置的要求。
上海市浦东煤气厂和大连市第二煤气厂的冷凝鼓风工段,在离心式鼓风机上配置了无级调
速装置。生产实践表明,不仅能使风机便于启动、噪声低、运转稳定可靠,而且不用“煤气
小循环管”即能适应煤气产量的变化,节约大量的电能。无级调速装置的应用可延长鼓风机
的检修周期,又便于煤气生产的调度,因此有明显的综合效益。
无级调速装置一般可采用液力偶合器。
4.3.3 本条规定了煤气循环管的设置要求。由于输送的煤气种类不同,鼓风机构造不同,
所要求设置循环管的形式也不相同。
(1)离心式鼓风机在其转速一定的情况下,煤气的输送量与其总压头有关。对应于鼓风
机的最高运行压力,煤气输送量有一临界值,输送量大于临界值,则鼓风机的运行处于稳定
操作范围;输送量小于临界值,则鼓风机操作将出现“喘动”现象。
另外,为了保证煤干馏制气炉炉顶吸气管内压力稳定,可以采用鼓风机煤气进口管阀门的
开度调节,也可用鼓风机进出口总管之间的循环管(小循环器)来调节,但此法只适宜在循
环量少时使用。
目前大连煤气公司选用D 250-42离心式鼓风机,配置了无级调速装置,调速范围1~5,所
以本条注规定只有在风机转速变化能适应流量变化时,才可不设小循环管。
当煤干馏制气炉刚开工投产或者因故需要延长结焦时间时的煤气发生量较少,为了保证鼓
风机操作的稳定,同时又不使煤气温上升过高,通常采用煤气“大循环”的方法调节,即将
鼓风机压出的一部分煤气返回送至初冷器前的煤气总管道中。虽然这种调节方法将增加鼓风
机能量的无效消耗,还会增加初冷器处理负荷和冷却水用量,但是能保证循环煤气温度保持
在鼓风机允许的温度范围之内,各厂(例如南京煤气厂、青岛煤气厂等)的实际经验说明了
这个“大循环管道”设置的必要性;
(2)当冷凝鼓风工段的煤气处理量较小时,一般可选用容积式鼓风机(如罗茨鼓风机),
此种鼓风机在电动机功率及转速一定时其输气量与风机升压无关。
目前生产的罗茨鼓风机的机体轴孔密封性能较差,用于冷凝鼓风工段生产时,易产生较严
重的泄漏煤气和焦油的现象,因此设计选用时应采取以下措施:
1.为了便于排除罗茨式鼓风机壳内的焦油冷凝液,宜采用出气口在鼓风机下部一侧,进气
口在风机上部的结构形式。如结构形式与此相反,可将风机的正旋转方向改为反旋转方向,
并按改变后的风机旋转方向进行接管设计。
2.罗茨鼓风机的管道设计,除应有空气试车管和煤气“大循环管”之外,还应有“小循环
管”,以便于鼓风机开工或多机组运转时的换机操作。煤气“小循环管”的设计管径可选择
如下:
输送煤气量小于80m^3/min的风机配管为Dg150;
输送煤气量大于120m^3/min的风机配管为Dg250;
3.为避免煤气中的焦油漏入鼓风机的轴承和齿轮箱,设计时宜选用轴孔密封与轴承齿轮箱
分开结构的鼓风机。
4.3.4 煤气鼓风机是煤气生产的关键设备,若因停电而引起鼓风机停转,迫使大量荒煤气
放空则将严重污染大气,迫使回炉煤气中断,将破坏焦炉的正常操作。对直立炉来说,若鼓
风机突然停止运转,会造成炉内煤气外窜,当工人正在捣炉时就会造成人为伤亡。故为“一
级”负荷。
人工煤气厂中除发生炉煤气工段之外,皆属“甲类生产”,所以带动鼓风机的电动机应采
取防爆措施。如鼓风机的排送煤气量大,无防爆电机可配备时,国内目前采用主电机配置通
风系统来解决。
4.3.5 离心式鼓风机机组运行要求的电气联锁及信号系统如下:
1.鼓风机的主电机与电动油泵联锁。当电动油泵起动,油压达到正常稳定后,主电机才能
开始合闸启动;当主电机达到额定转数主油泵正常工作后,电动油泵停车;主电机停车时,
电动油泵自启运转;
2.机组的轴承温度达到65℃时,发出声、光预告信号;轴承温度达到75℃时,发出声光紧
急信号,鼓风机主电机自动停车;
3.轴承润滑系统主进油管油压低于0.6MPa时,发出声光预告信号,电动油泵自启运转;当
主进油管油压降至鼓风机机组润滑系统规定的最低允许油压时,发出声、光紧急信号,鼓风
机的主电机自动停车。鼓风机转子的轴向位移达到规定允许的低限值时,发出声、光预告信
号;当达到规定允许的高限值时,发出声光紧急信号,鼓风机主电机自动停车;
4.润滑油油箱中的油位下降到比低位线高100mm时,发出声、光信号;
5.鼓风机的主电机与其通风机联锁。当通风机正常运转后,进风压力达到规定值时,主电
机再合闸启动;
6.鼓风机主电机通风系统。当进口风压降至400Pa或出口风压降至200Pa时发出声、光信号。
4.3.6 本条规定了鼓风机房的布置要求。
(1)规定对鼓风机机组安装高度要求,是对鼓风机正常运转的必要措施。如果冷凝液不能
畅通外排时,会引起机内液量增多,从而会破坏鼓风机的正常操作,产生严重事故。《煤气
设计手册》规定,当采用离心鼓风机时,煤气管底部标高在3m以上,机前煤气吸入管阀门后
的冷凝液排出口与水封槽满流口中心高差应大于2.5m,就是考虑到鼓风机的最大吸力,防止
水封液被吸入煤气管和鼓风机内所需要的高度差;
(2)鼓风机机组之间和鼓风机与墙之间的距离,应根据操作和检查的需要而确定,一般设
计尺寸见表11。
鼓风机之间距离 表11
┌────────┬─────┬──────┬─────┬──────────┐
│ 鼓风机型号 │ D1250-22 │ D750-23 │ D250-23 │ D60×4.8-120/3500 │
├────────┼─────┼──────┼─────┼──────────┤
│机组中心距(m) │ 12 │ 8 │ 8 │ 6 │
├────────┼─────┼──────┼─────┼──────────┤
│ 厂房跨距(m) │ 15 │ 12 │ 12 │ 9 │
└────────┴─────┴──────┴─────┴──────────┘
(5)规定“应设置单独的仪表操作间”是为了改善工人操作条件和保持一个比较安静的
生产操作环境,便于与外界联系工作。在以往设计中,凡仪表间与鼓风机房设在同一房间内
且无隔墙分开的,鼓风机运转时,其噪声大大超过人的听力保护标准及语言干扰标准,长期
在这样的环境中操作对工人健康和工作均不利。所以近来的设计有所改进,深受工人欢迎。
4.4 焦油雾的脱除
4.4.1 煤气中的焦油雾在冷凝冷却过程中,除大部分进入冷凝液中外,尚有一部分焦油雾
以焦油气泡或粒径1~7μm的焦油雾滴悬浮于煤气气流中。为保证后续净化系统的正常运
行,在冷凝鼓风工段设计中,应选用电捕焦油器清除煤气中的焦油雾。
电捕焦油器按沉淀极的结构形式分为管式、同心圆(环板)式和板式三种。我国通常采用
的是前两种电捕焦油器。
虽然可以采用机捕焦油器捕除煤气中的焦油雾,但效率不甚理想,目前国内新建煤气厂中
已不采用。
本条文规定“电捕焦油器不得少于2台”,是为了当其中1台检修时仍能保证有效地脱除焦
油雾的要求。
各厂实践证明,设有3台及3台以上并联的电捕焦油器时,在实际操作中可以不设置备品。
电捕焦油器具有操作弹性较大的特点。例如,煤气在板式电捕焦油器内流速为0.4~1m/s,
停留时间为3~6s;煤气在管式电捕焦油器内流速为1~1.5m/s,停留时间为2~4s;故只要
在设计时充分运用这一特点,虽然不设备品仍能维持正常生产。
4.4.2 电捕焦油器内煤气侧电瓷瓶周围可采用氮气保护,在国外(如日本国)或国内(如
上海宝山钢铁总厂焦化分厂),其绝缘箱保温已采用自动控制,并设有自动报警装置,温度
低于100℃时发出警告信号,低于90℃时自动切断电源。
冶金工业部于1986年5月10日颁布的《焦化安全规程》中第14.2.15条规定:“电捕焦油器
应设煤气含氧量超过0.8%时的报警信号,和含氧量超过1.0%时自动断电的联锁。无自动测氧
仪表时,应建立定期分析制度。”国家标准《工业企业煤气安全规程》GB 6222-66中第
2.1.3.11条也规定了“煤气含氧量达到1%”时,电捕焦油器应设“即能切断电源的装置”。
4.5 硫酸吸收法氨的脱除
4.5.1 塔式硫酸吸收法脱除煤气中的氨,这种装置在我国已有好几家工厂在运行。如上海宝
山钢铁总厂焦化分厂、天津第二煤气厂等正在总结经验,以便推广。不过,半直接法采用饱
和器生产硫酸铵已是我国各煤气厂、焦化厂普遍采用的成熟工艺,这不仅回收煤气中的氨,
而且也能回收煤气冷凝水中的氨,所以本规范目前仍推荐这一工艺。
(1)确定进入饱和器前的煤气温度的指标为“70~80℃”。这是根据饱和器内水平衡
的要求,总结了各厂实践经验而确定的。一般资料中这一指标数据为“60~80℃”。1986
年12月第一版的《煤气设计手册》为“60~70℃”,1980年11月第一版的《焦化设计参
考资料》的数据为“60~70℃”。这一指标与蒸氨塔氨气分缩器出气温度的控制有关。
(3)凡采用硫铵工艺的,饱和器出口煤气含氨量都能达到小于30mg/m^3的要求,例如沈
阳煤气二厂、上海杨树浦煤气厂、鞍钢化工总厂等。
(4)母液循环量是影响饱和器内母液搅拌的一个重要因素,特别是当气量不稳定时尤其
突出。在以往设计中采用的小时母液循环量一般为饱和器内母液量的两倍,实践证明这是不
能满足生产要求的,会引起饱和器内酸度不均、硫铵颗粒小、饱和器底部结晶、结块等现象,
故目前各厂在生产实践中逐步增大了母液循环量,例如上海杨树浦煤气厂将母液循环量由2
倍改为3倍,丹东煤气公司为5倍,均取得良好效果。但随着母液循环量的增大,动力消耗也
相应增大,所以应在满足生产基础上选择一个适当值,一般来说规定循环量为饱和器内母液
量3倍已能满足生产的要求。
(5)煤气厂一般对含酚浓度高的废水多采取溶剂萃取法回收酚,效果较为理想。故条文
规定“氨水中的酚宜回收”。
先回收酚后蒸氨的生产流程有下列优点:
1.可避免在蒸氨过程中挥发酚的损失,减少氨类产品受酚的污染;
2.氨水中轻质焦油进入脱酚溶剂中,能减轻轻质焦油对蒸氨塔的堵塞。但也有认为这项工
艺的蒸汽消耗量稍大;氨气用于提取吡啶对吡啶质量有影响。因此条文规定“酚的回收宜在
蒸氨之前进行”。
废氨水中含氨量的规定是按照既要尽可能多回收氨,又要合理使用蒸气,而且还应能达到
此项指标的要求等项原则而制定的。表12列举各厂蒸氨后的废氨水中含氨量。
废氨水中含氨量 表12
┌───┬─────┬────┬────────┬────────┬─────┐
│ 脱氨 │ 厂 名 │ 蒸氨塔 │ 原料氨水含氨 │ 废氨水含氨 │ 备 注 │
│ 工艺 │ │ 塔型 │ (%) │ (%) │ │
├───┼─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │
├───┼─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ 硫 │北京焦化厂│ 泡罩 │ 0.08~0.09 │ 0.02 │ │
│ 铵 ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │上海杨树浦│ 瓷环 │ 0.3 │ 0.03 │ │
│ │煤气厂 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │上海焦化厂│ 浮阀 │ 0.1~0.15 │ <0.01 │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │梅山焦化厂│ 瓷环 │ 0.18 │ 0.005 │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.0925~0.128 │ 0.0139~0.0234 │ │
│ │ 厂二回收 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.12~0.147 │ 0.091~0.115 │1973年概况│
│ │ 厂三回收 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.11~0.12 │ 0.0122~0.0148 │ │
│ │ 厂四回收 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.126~0.1398 │ 0.01~0.012 │ │
│ │ 厂二回收 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.21~0.238 │ 0.008~0.01 │ 1975年5月 │
│ │ 厂三回收 │ │ │ │ │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │鞍钢化工总│ 泡罩 │ 0.086~0.156 │ 0.019~0.014 │ │
│ │ 厂四回收 │ │ │ │ │
├───┼─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │桥西焦化厂│ 泡罩 │ 0.82 │ 0.03 │1966~1971│
│ │ │ │ │ │ 年平均值 │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │东风焦化厂│ 栅板 │ 0.5 │ 0.007 │ │
│ 水 │ 一回收 │ │ │ │ 1972年 │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │东风焦化厂│ 栅板 │ 0.61 │ 0.048 │ 9月测定 │
│ │二回收 │ │ │ │ │
│ 洗 ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │东风焦化厂│ 栅板 │ 0.3 │ 0.0435 │ 1974年 │
│ │二回收 │ │ │ │ 9月测定 │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┼─────┤
│ │东风焦化厂│ 泡罩 │ 0.795 │ 0.0097 │ │
│ 氨 │一回收 │ │ │ │ 1973年 │
│ ├─────┼────┼────────┼────────┤ │
│ │东风焦化厂│ 栅板 │ 0.92 │ 0.017 │ 5月测定 │
│ │二回收 │ │ │ │ │
└───┴─────┴────┴────────┴────────┴─────┘
4.5.2 本条规定了硫铵工段的工艺布置要求。
(3)吡啶生产虽然属于硫铵工段的一个组成部分,但不宜由硫铵的泵工和卸料工来兼任,
宜由专职的吡啶生产工人进行操作,并切实加强防毒、防泄漏、防火工作,设单独操作室为
宜。
(4)蒸氨塔的位置应尽量靠近吡啶装置,方便吡啶生产操作。
4.5.3 本条规定了饱和器机组的布置。
(1)、(2)规定饱和器与主厂房的距离和饱和器中心距之间的距离,考虑到检修设备应
留有一定的回转余地。
(3)规定锥形底与防腐地坪的垂直距离,以便于饱和器底部敷施保温层。冲洗地坪时,
尽可能避免溅湿饱和器底部。
(4)为防止硫酸和硫铵母液的输送泵在故障或检修时,流散或溅出的液体腐蚀建筑物或
构筑物,故硫铵工段的泵类宜集中布置在露天。对于寒冷地区则可将泵成组设置在泵房内。
4.5.4 本条规定了离心干燥系统设备的布置要求。
(2)规定2台连续式离心机的中心距是考虑到结晶槽的安装距离,并能使结晶料浆直接通
畅地进入离心机,同时也保证了设备的检修和安装所需的空间。
4.5.5 吡啶蒸汽有毒,含硫化氢、氰化氢等有毒气体,故吡啶系统皆应在负压下进行操作。
中和器内吸力保持500~2000Pa为宜。其方法可将轻吡啶设备的放散管集中在一起接到鼓风
机前的负压煤气管道上,即可达到轻吡啶设备的负压状态。
4.5.6 本条规定了硫铵系统的设备要求。
(1)饱和器机组包括饱和器、满流槽、除酸器、母液循环泵、结晶液泵、硫酸泵、结晶
槽、离心分离机等。由于皆易损坏,为在检修时能维持正常生产,故都需要设置备品。以各
厂的实践经验来看,二组中一组生产一组备用,或三组中二组生产一组备用是可行的。而结
晶液泵和母液循环泵的管线设计安装中,也可互为通用。
(2)硫铵工段设置的两个母液储槽,一个是为满流槽溢流接受母液用的;另一个是必须
能容纳一个饱和器机组的全部母液,作为待抢修饱和器抽出母液储存用。
(3)规定了硫铵结晶的分离方法。
(4)国内已普遍采用沸腾床干燥硫酸铵结晶,效果良好,上海市杨树浦煤气厂、上海市
浦东煤气厂和上海焦化厂都建有这种装置。
(5)硫铵工段的沸腾干燥系统都配备有结晶粉尘的收集和热风洗涤装置,运行效果都较
好。
4.5.7 从上海市杨树浦煤气厂和上海焦化厂的生产实践来看,紫铜管、防酸玻璃钢制成的
满流槽、中央管、泡沸伞和结晶槽的耐腐蚀效果较好;用普通不锈钢的泵管和连续式离心机
的筛网,损坏较快。92%以上的浓硫酸用硅钢翼片泵和碳钢管其使用寿命较长。
4.5.8 上海杨树浦煤气厂硫铵厂房改造时,以花岗岩石块用耐酸胶泥沟缝做成室内外地坪,
用江苏省常熟市碧溪漆厂生产的双熊牌防腐涂料做成室内墙面,防腐蚀效果良好。具有广
谱抗腐蚀性能的“中国清漆”,不仅无毒可用于食品容器的表面涂料,还具有耐酸耐碱耐
有机溶剂的性能,在各行各业设备的防腐蚀中得到广泛应用。
4.5.9 硫铵工段的酸焦油尚无妥善处理方法,一般当燃料使用。包钢焦化厂硫铵工段的酸
焦油,曾经配入精苯工段的酸焦油中,作为橡胶的黏合剂。
废酸液是指饱和器机组周围的漏失酸液和洗刷设备、地坪的含酸废水,流经地沟汇总在地
下槽里,作为补充循环母液的水分而重复使用。在国外某些炼焦制气厂里,连雨水也汇总经
过沉淀处理除去杂质,如有害物质的含量超过排放标准,则也要掺入有害物质浓度较高的废
水中去活性污泥处理。因此硫铵工段的含氨并呈酸性的废水不能任意排放。
4.6 水洗涤法氨的脱除
4.6.1 煤气中焦油雾和萘是使洗氨塔堵塞的主要因素。例如石家庄东风焦化厂、首钢焦化
厂等洗氨塔木格填料曾经被焦油等杂质堵塞,每年都需清扫一次,而且清扫不易彻底。而长
春煤气公司在洗氨塔前设置了电捕焦油器,故木格填料塔连续操作两年多还未发生堵塞现象。
为了保证木格塔的洗氨除萘效果,故规定“煤气进入洗氨塔前,应脱除焦油雾及萘”。
按本规范第4.1.1条规定脱除焦油雾最好是采用电捕焦油器,但也有不采用电捕焦油器脱焦
油的。例如唐山焦油化厂和石家庄原桥西焦化厂等厂未设置电捕焦油器时期,是利用低温水
使初冷器出口煤气温度降低到25℃以下,使大量焦油和萘在初冷器中被冲洗下来,再通过机
械脱焦油器脱焦油,这样处理也能保证正常操作。脱除萘是指水洗萘或油洗萘。一般规模小
的生产厂均采用水洗萘,这样可与洗氨水合在一起,减少一个油洗系统。水中的萘还需人工
捞出,但操作环境很差,对环境污染较大;规模较大的生产厂一般采用油洗萘流程,在这方
面莱芜焦化厂、攀钢焦化厂等均有成功的经验,油洗萘后煤气中萘含量均能达到本条要求的
“小于500mg/m3”的指标。这需说明的是:当采用洗萘时应在终冷洗氨塔中同时洗萘和洗
氨,以达到小于500mg/m3的指标。
4.6.2 这是因为煤气中的氨在洗苯塔中会少量地溶入洗油中,容易使洗油老化。当溶解有
氨的富油升温蒸馏时,氨将析出腐蚀粗苯蒸馏设备。所以要求尽量减少进入洗苯塔煤气中的
含氨量,以保证最大程度地减轻氨对粗苯蒸馏设备的腐蚀作用和洗油的老化作用。为此,在
洗氨塔的最后一段要设置净化段,用软水进一步洗涤粗煤气中的氨。
4.6.3 本条规定“洗氨塔出口煤气温度,宜为25~27℃”的根据如下:
1.与煤气初冷器煤气出口温度相适应,从而避免大量萘的析出而堵塞木格填料;
2.便于煤气中氨能充分地被洗涤水吸收下来。塔后煤气温度若高于27℃,则会使煤气中含
氨量增加,以使粗苯吸收工段的蒸馏部分设备腐蚀。
4.6.4 本条规定了洗涤水的水质要求。
在一定的洗涤水量条件下水温低些对氨吸收有利,这是早经理论与实践证实的一条经验。
从上海吴淞炼焦制气厂的生产实践表明:随着水温从21℃上升到33~35℃则洗氨塔后煤气中
含氨量从“50~120mg/m3上升为250~500mg/m3”,详见表13。
洗涤水温度与塔后煤气中含氨量关系 表13
┌──────┬────┬──────┬───────────────────┐
│ │ │ │ 煤气中氨含量(g/m3) │
│ 冷却水 │冷却后废│ 2#终冷洗氨 ├─────┬──────┬──────┤
│ 种 类 │ 水温度 │ 塔后煤气 │1#终冷洗氨│ 1#终冷洗氨 │ 2#终冷洗氨 │
│ │ (℃) │ 温度(℃) │ 塔 前 │ 塔 后 │ 塔 后 │
├──────┼────┼──────┼─────┼──────┼──────┤
│ 深井水 │ 21~23 │ 23~25 │ 1~2 │ 0.15~0.5 │ 0.05~0.12 │
│ (21℃) │ │ │ │ │ │
├──────┼────┼──────┼─────┼──────┼──────┤
│ 制冷水 │ 25~28 │ 28~30 │ 2.5~5 │ 0.3~0.7 │ 0.2~0.4 │
│(23~25℃)│ │ │ │ │ │
├──────┼────┼──────┼─────┼──────┼──────┤
│ 黄浦江水 │ 35~38 │ 38~40 │ 2.5~5 │ 0.45~1.5 │ 0.25~0.5 │
│(33~35℃)│ │ │ │ │ │
└──────┴────┴──────┴─────┴──────┴──────┘
临汾钢铁厂的《氨洗涤工艺总结》中指出,“只有控制洗涤水温度在25℃左右时,才能依
靠调节水量来保证塔后煤气中含氨量小于30mg/m3,从降温水获得的可能性来说也是以25℃
为宜,否则成本太高”。
过去对洗涤水中硬度指标无明确规定,但从实践中了解到,含氨煤气会促使洗涤水生成水
垢,堵塞管道和塔填料,故有些工厂(例如临汾钢铁厂)采用软化水作为洗涤水,经过长期
运转未发现有水垢堵塞现象,确定水的软化程度需从技术和经济两个方面来考虑,目前很难
得出确切的结论。因为洗涤水是循环使用的,所以补充水量不大,故对小型煤气厂来说,为
了节约软化设备投资,采取从锅炉房中获得如此少量的软化水是可能的。因此本条规定对软
化水指标即按锅炉用水最低一级标准,即《低压锅炉水质标准》GB 1576中水总硬度不大于
0.02mmol/L(0.04meq/L)。
4.6.5 本条规定了水洗涤法脱氨的设计要求。
(1)规定了洗氨塔的设置不得少于2台,并应串联设置,这是为了当其中一台清扫时,其
余各台仍能起洗氨作用,从而保证了后面工序能顺序进行。
4.6.6 如采用水洗涤法回收煤气中的氨时,有的厂将全部洗涤水进行蒸馏(如莱芜焦化厂、
1987年以前的上海吴淞煤气厂等)。这种流程中原料富氨水中含氨量可达5g/L左右。也有
的厂将部分洗氨水蒸馏回收氨,而将净化段之洗涤水直接排放(如以前的桥西焦化厂、攀钢
焦化厂等),这种流程中原料富氨水中含氨量可达8~10g/L左右,也有少数煤气厂由于氨
产量少没有加工成化肥(如以前的北京751厂、大连煤气一厂等),曾将洗氨水直接排放。
煤气的洗氨水中,含有大量的氨、氰、硫、酚和COD等成分,严重污染环境,危害人民身体
健康,故必须经过处理,达到排放标准后才能外排。
在洗氨的同时,煤气中的氰化物也同时被洗下来,如上海吴淞煤气厂的洗氨水中含氰化物
250~400mg/L;石家庄东风焦化厂一回收工段的洗氨水含氰化物约300mg/L,二回收工段
的洗氨水含氰化物200~600mg/L,鉴于目前从氨水中回收黄血盐的工艺已经成熟,故在本
条中明确规定“不得造成二次污染”。
4.7 煤气最终冷却
4.7.1 我国大多数煤气厂、焦化厂的煤气最终冷却是采用直接式冷却工艺,它具有设备简
单,投资低等优点。然而当煤气中萘含量较低而采用直接冷却时,终冷水不但难于有效地将
煤气中萘冲刷下来,反而要有大量有害污水外排。所以近年来采用间接式横管冷却器作终冷
手段的厂逐渐增多。为了防止间接式冷却器中萘的沉积,有的工厂采用喷洒轻质焦油除萘。
故本章同时推荐两种冷却形式。
4.7.2 终冷器出口煤气温度的高低,是决定煤气中萘在终冷器内净化和粗苯在洗涤塔内被
吸收的效果的极重要因素。萘的脱除与煤气出终冷器的温度有关。其温度越低,终冷后煤气
中萘含量就越少。而对粗苯而言,煤气温度越高,吸收效率越差。由于吸苯洗油温度与煤气
温度差是一定值,在表14《洗油温度与吸苯效率关系》中反映了终冷后煤气温度高低对吸苯
效率的影响。
洗油温度与吸苯效率的关系 表14
┌────────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│ 洗油温度(℃) │ 20 │ 25 │ 30 │ 35 │ 40 │ 45 │
├────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│吸收效率η(%) │ 96.4 │ 95.15 │ 93.96 │ 87.7 │ 83.7 │ 69.6 │
└────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
当然终冷后温度太低(如小于15℃)也会导致洗油性质变化,而使吸苯效率降低,且温度
低会影响横管冷却器内喷洒的轻质焦油冷凝液的流动性。
现在规定的宜小于27℃是参照上海吴淞炼焦制气厂在1965年出塔煤气温度为25~27℃时洗
苯塔运行良好,塔后煤气中萘含量小于400mg/m3而定的。
4.7.3 规定煤气终冷为直接式冷却时设计的要求:
(1)终冷前高温煤干馏气萘含量1500~2000mg/m3之间,温度在55℃以上,直接终冷水
水量一般采用6.5t/h·1000m3(煤气)。这一指标是沿用原苏联过去的规定。该水量超过热
平衡需用水量一倍以上,其目的是为了冲刷煤气中萘,但是大量的终冷水冲刷煤气会使部分
苯溶解于水中,当部分外排时造成污染环境。现原苏联也早已改为3t/h·1000m3(煤气),
这一规定仅是热平衡所需的用水量。根据我国国内的一些实践经验,对各种煤气在采用直接
终冷时的水用量主要采取按热平衡选用所需用水量是可行的;
(2)直接终冷水含有较多的酚(150~500mg/L)、氰化物(100~200mg/L)等有毒物
质。按《室外排水设计规范》和《工业企业设计卫生标准》的有关规定,终冷塔采用直流供
水的方式是不允许的,而应采用封闭循环的用水方式。然而在终冷器中有大量的煤气冷凝液
产生,这部分水量必须外排,此外夏季还需补充部分低温新鲜水,以调节水温。由以上原因
必须有一定量的水外排,本条对终冷水作出“宜循环使用”的规定;
(3)在采用凉水架冷却终冷水时,曾因终冷水中氰化物等有害气体从凉水架顶部逸出污染
了大气,严重影响工人身体健康,故目前各厂都在积极采取措施进行改进。例如将终冷水在
进入凉水架前先行脱除其中的氰化物制取黄血盐。
4.7.4 终冷塔有空塔、金属隔板塔和木格填料塔等。空塔和金属隔板塔不需木材,且不易
堵塞,在实践操作中已被证明各方面均优于木格填料塔,故本规范推荐空塔或金属隔板塔。
4.7.5 本条规定了煤气在直接式最终冷却塔中萘的脱除宜采用水洗法或油洗法。过去常规
设计均采用水洗涤法,所谓水洗涤法,即实际上是煤气在最终冷却时,煤气中萘也同时被洗
刷下来,它的设计参数同第4.7.3条。
近年来有一些煤气厂萘的脱除采用了油洗法,如其中一种流程为预终冷、富油脱萘、终冷
流程。此流程中富油采用洗苯后部分富油,洗萘后送回粗苯蒸馏部分。
4.7.6 直接式最终冷却水中萘的分离在设计中有下列三种方式:
1.萘沉淀池;2.焦油洗萘;3.机械化刮萘槽。
萘沉淀池结构简单但操作条件差,在采用人工捞萘过程中劳动条件较恶劣,对环境污染大。
故仅对煤气处理量不大或煤气中萘含量较低的时候才适用的,本规范不作推荐。
机械化刮萘槽及焦油洗萘能适用于处理量大,煤气中含萘量高的场合,但刮萘槽机械设备
复杂,特别当夏天时周围环境被萘污染十分有害,不利于环境保护。
焦油洗萘在大、中型煤气厂有使用,本规范中所提宜采用水洗法主要是指焦油洗萘。
4.7.7 本条规定了煤气最终冷却采用横管式间接冷却的设计要求。
(1)采用煤气自上向下流动使煤气与冷凝液同向流动便于冷凝液排出,条文中所列“在
煤气侧宜在清除管壁上萘的设施”。目前国内设计及使用的有轻质焦油喷洒来脱除管壁上萘,
但考虑喷洒焦油后会有焦油雾进入洗苯工段,故也可采用喷富油来脱除管壁上萘的措施。
(2)冷却水可分两段,上段可用凉水架冷却水,下段需用低温水目的是减少低温水的
消耗量。
(3)冷却器煤气出口设捕雾装置可将喷洒液的雾状液滴及随煤气冷却后在煤气中未被冲
刷下去的杂质捕集,一些厂选用旋流板捕雾器效果较好。
4.8 粗苯的吸收
4.8.1 对于煤气中粗苯的吸收,国内外有固体吸附法、溶剂常压吸收法及溶剂压力吸收法。
溶剂压力吸收法吸收效率较高、设备较小,但是国内的煤气净化系统一般均为常压,若再
为提高效率增加压力在经济上就不合理了。固体吸附国内有活性炭法,此法适用于小规模而
且脱除苯后净化度较高的单位,此法成本较高。
4.8.2 洗苯用洗油目前可以采用焦油洗油和石油洗油两种。我国绝大多数煤气厂、焦化厂
是采用焦油洗油,该法十分成熟;有少数厂使用石油洗油。例如北京751厂,但洗苯效果不
理想而且再生困难。
我国目前煤气厂大量发展仅依赖于焦化厂生产的洗油,出现了洗油供不应求的状况。故在
本条中用“宜”表示对没有焦油洗油来源的厂留有余地。
4.8.3 本条规定了洗油循环量和其质量要求。
在相同的吸收温度条件下,影响循环洗油量的主要因素有以下两项:一是煤气中粗苯含量,
其二是洗油种类。循环洗油量大小与上述两方面的因素有关。一般情况下对煤干馏气焦油洗
油称循环量取为1.6~1.8L/m3(煤气),石油洗油2.1~2.2L/m3(煤气);油制气(催化
裂解)为2L/m3(煤气)。
“循环洗油中含萘量宜小于5%”是为了使洗苯塔后煤气含萘量可以达到“小于400mg/m3”
的指标要求,从而减少了最终除萘塔轻柴油的喷淋量。
从平衡关系图看出,当操作温度为30℃、洗油中含萘为5%时,焦油洗油洗萘则与之相平衡
的煤气含萘量为150~200mg/m3,石油洗油则为200~250mg/m3。当然实际操作与平衡状
态是有一定差距的,但400mg/m3还是能达到。从国内各厂中已采用循环洗油含萘小于5%者
均能使煤气含萘量小于400mg/m3。
4.8.4 本条规定了洗苯塔型式的选择。
(1)木格填料塔是吸苯的传统设备,它操作稳定,弹性大,因而为我国大多数制气厂、
焦化厂所采用。但木格填料塔设备庞大,需要消耗大量的木材,近年来有一些工厂先后采用
筛板塔、钢板网塔、塑料填料塔成功地代替了木格填料塔。木格填料塔的木格清洗、检修时
间较长,一般应设置不小于2台并且应串联设置。
(2)钢板网填料塔在国内一些厂经过一段时间使用有了一定的经验。塑料填料塔以聚丙烯
花型填料为主的填料塔,近年来逐渐得到应用。该两种填料塔都具有操作稳定、设备小、节
约木材之优点。但该设备要求进塔煤气中焦油雾的含量少,否则会造成填料塔堵塞,需要经
常清扫。为考虑1台检修时能继续洗苯宜设2台串联使用。当1台检修时另1台可强化操作。
(3)筛板塔比木格填料塔及钢板网填料塔有节约木材、钢材之优点。清扫容易,检修方
便,但要求煤气流量比较稳定,而且塔的阻力大(约为4000Pa),所以煤气鼓风机压头计算
时应予以考虑。
4.8.5 本条规定了洗苯塔的设计参数要求。
(1)所列木格填料塔的各项设计参数是长期操作经验积累数据所得,比较可靠。
(2)钢板网填料塔设计参数是经“吸苯用钢板网填料塔经验交流座谈会”上,九个使用
工厂和设计单位共同确定的。
(3)本条所列数据是近年来筛板塔设计及实践操作经验的总结,一般认为是合适的。各
厂筛塔的空塔气速,见表15。
各厂筛板塔的煤气空塔气速表 表15
┌─────────────────┬────────────────────┐
│ 厂 名 │ 空塔气速(m/s) │
├─────────────────┼────────────────────┤
│ 大连煤气公司一厂 │ 1 │
├─────────────────┼────────────────────┤
│ 吉林电石厂 │ 2~2.5 │
├─────────────────┼────────────────────┤
│ 沈阳煤气公司二厂 │ 1.3 │
├─────────────────┼────────────────────┤
│ 本规范推荐值 │ 1.2~2.5 │
└─────────────────┴────────────────────┘
4.8.6 粗苯蒸馏装置是获得符合质量要求的循环洗油和回收粗苯必不可少的装置,它与吸
苯装置有机结成一体不可分割。因此本系统必须设置相应的粗苯蒸馏装置,其具体设计参数
应遵守有关专业设计规范的规定。
4.9 萘的最终脱除
4.9.1 煤气中萘的含量虽在原规范中早已有规定,但是在我国很多城市对煤气中萘的最终
脱除尚未加以重视。因此出现萘堵塞管道及灶具现象。
萘的最终脱除方法,一般采用的是溶剂常压吸收法。此外也可用低温冷却法,即使煤气温
度降低脱除其中的萘,低温冷却法由于生产费用较高,国内尚未推广。
4.9.2 最终洗涤用油在实际应用中以直馏轻柴油为好。一般新鲜的直馏轻柴油无萘,吸收
效果较好。而且在使用过程中不易聚合生成胶状物质防止堵塞设备及管道。近年来有些直立
炉干馏气厂考虑直馏轻柴油的货源以及价格问题,经比较效益较差。因此也有用直立炉的焦
油蒸馏制取低萘洗油作为最终洗萘用油。此法脱萘效果较无萘直馏轻柴油差,但也可以使用,
故本规范规定,宜用直馏轻柴油或低萘焦油洗油。
直馏轻柴油之型号视使用厂所在地区之寒冷程度,一般选用0号或-10号直馏轻柴油。
4.9.3 最终除萘塔可不设备品,因为进入最终除萘塔时的煤气其杂质已很少,一般不易堵
塔,而且在操作制度上,每年冬季当洗苯塔操作良好时,可以允许最终除萘塔暂时停止生产,
进行清扫而不影响煤气净化效果。当最终除萘为独立工段时,一般将单塔改为双塔,此时,
最终除萘可一塔检修另外一塔操作。
4.9.4 轻柴油喷淋方式在国外采用塔中部循环,塔顶定时、定量喷淋、国内有的厂仅有塔
顶定时喷淋不设中部循环,也有的厂设有中部循环、顶部定时、定量喷淋甚至将洗萘塔变换
为两个串联的塔,前塔用轻柴油循环喷淋,后塔用塔顶定时、定量喷淋。
塔顶定时、定量喷淋是在洗油喷淋量较少,又能保证填料湿润均匀而采取的措施。一般电
器对泵起动采取定时控制装置。
4.9.5 本条规定了最终除萘塔设计参数和指标要求。
上海吴淞炼焦制气厂控制进入最终除萘塔煤气中含萘量(即出洗苯塔煤气中含萘量)小于
400mg/m3,以便在可能条件下达到降低轻柴油耗量的目的,上海焦化厂也采用类似的做法。
因为目前吸萘后的轻柴油出路尚未很好解决,而以低价出售做燃料之用,经济亏损较大。根
据70年代价格10号轻柴油售价380元/t,经吸萘后卖价200元/t,亏损180元/t。若把洗萘
后轻柴油加工重蒸以收得合格的轻柴油,按收率70%~80%计,加工费为104元/t,则亏损
160元/t,两者亏损基本相当。日本一般是把吸萘后的轻柴油做裂化原料,而我国尚未应用。
所以当吸萘后的轻柴油尚无良好出路之前,设计时应贯彻尽可能降低进入最终除萘塔前煤气
中的含萘量的原则。
最终除萘塔的设计参数是按上海吴淞炼焦制气厂实践操作经验总结得出的。
4.10 湿法脱硫
4.10.1 常用的湿法脱硫有直接氧化法、化学吸收法和物理吸收法。由于煤或重油为原料的
制气厂一般操作压力为常压,而化学吸收法和物理吸收法在压力下操作较适宜,因此本规范
规定宜采用氧化再生脱硫工艺。当采用鲁奇炉等压力下制气工艺时可采用物理或化学吸收法
脱硫工艺。
4.10.2 目前国内直接氧化法脱硫方法较多,因此本规范作了一般原则性规定,希望脱硫液
硫容量大、副反应小,再生性能好、原料来源方便以及脱硫液无毒等。
目前国内使用较多的直接氧化法是改良蒽醌(改良A·D·A)法,栲胶法、苦味酸法及萘
醌法等在一些厂也有应用。
4.10.3 焦油雾的带入会使脱硫液及产品受污染并且使填料表面积降低,因此无论哪一种脱
硫方法都希望将焦油雾除去。
直接氧化法有氨型和钠型两种,当采用氨型(如氨型的苦味酸法及萘醌法)时必须充分利
用煤气中的氨,因此必须设在氨脱除之前。
原规范本条规定采用蒽醌二磺酸钠法常压脱硫时煤气进入脱硫装置前应脱除苯类,本条不
用明确规定。由于仅仅是油煤气未经脱苯进入蒽醌法脱硫装置内含有部分轻油带入脱硫液中
使脱硫液产生恶臭。但大多数的煤气厂该现象不明显,所以国内已有一些新建厂已将蒽醌二
磺酸钠法常压脱硫放在吸苯之前。
4.10.4 本条规定了蒽醌二磺酸钠法常压脱硫吸收部分的设计要求:
(1)硫容量是设计脱硫液循环量的主要依据。影响硫容量的因素不仅是硫化氢的浓度、
脱硫效率,还有脱硫液的成分和操作控制条件等。
1979年规范编制说明中列举了上海及四川几个厂的不同煤气及不同气量的硫容量数据约为
0.17~0.26kg/m3(溶液)。设计过程中如有条件在设计前根据运行情况进行试验,则应按
试验资料确定硫容量进行计算选型。如果没有条件进行试验则应从实际出发,其硫容量可根
据煤气中硫化氢含量按照相似条件下的运行经验数据,在0.2~0.25kg/m3(溶液)中选取。
(2)目前国内蒽醌法脱硫的脱硫塔普遍采用木格填料塔,个别厂采用旋流板塔、喷射塔
以及空塔等。木格填料塔具有操作稳定、弹性大之优点,但需要消耗大量木材。为此近年来
有些厂采用竹格以及其他材料来代替木格。在上海宝山钢铁厂和天津第二煤气厂所采用的萘
醌法和苦味酸法脱硫中脱硫塔填料均采用了塑料填料,因此本条文只提“宜采用填料塔”,
这就不排除今后新型塔的选用。
(3)空塔速度采用0.5m/s,经实践证明是合理指标。
(4)反应槽内停留时间的长短是影响到脱硫液中氢硫化物的含量能否全部转化为硫的一
个关键。国内各制气厂均认为槽内停留时间不宜太短。表16是各厂蒽醌法脱硫液在反应槽内
的停留时间。
脱硫液在反应槽内停留时间 表16
┌──────┬──────┬──────┬─────┬─────┬─────┐
│ 厂 名 │ 上海杨树 │ 上海吴淞 │ 四 川 │ 衢 州 │ 上 海 │
│ │ 浦煤气厂 │ 炼焦制气厂 │ 化工厂 │ 化工厂 │ 焦化厂 │
├──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼─────┤
│ 停留时间 │ 8 │ 10~12 │ 3.9~11 │ 6~10 │ 10 │
│ (min) │ │ │ │ │ │
└──────┴──────┴──────┴─────┴─────┴─────┘
按国外资料报道,对于不同硫容量和反应时间消耗氢硫化物的百分比,见图1。
因此规定采用“在反应槽内的停留时间一般取8~10min”。
(5)原规范中考虑木格清洗时间较长,规定宜设置1台备用塔,本条中没写此项。考虑常
压木格填料塔都比较庞大,木材用量也大,因此基建投资费用较高,平时闲置1台备品的必
要性应在设计中予以考虑。是设置1台备用塔还是设计中做成2塔同时生产,在检修时一个塔
加大喷淋强化操作,由设计时统一考虑。因此本条文中未加规定。
4.10.5 近年来喷射再生槽在国内已有大量使用。但高塔式再生在国内使用时间较长,仍为
较成熟可靠之设备。故本规范对两者均加以肯定。
(1)条文中规定采用9~13m3/kg(硫)的空气用量指标,来源于目前国内几个设计院所
采用的经验数据。
空气在再生塔内的吹风强度定为100~130m3/m2h是参考“南京化工公司化工研究院合成
氨气体净化调查组”在1975年总结对鲁南、安阳、宣化、盘锦、本溪等地化肥厂的蒽醌法脱
硫实地调查后所确定的。
由表17可见“再生塔内的停留时间,一般取25~30min”是可行的。
脱硫液在再生塔内的停留时间统计表 表17
┌──────┬──────┬──────┬─────┬─────┬─────┐
│ 厂 名 │ 上海杨树 │ 上海吴淞 │ 四 川 │ 衢 州 │ 上 海 │
│ │ 浦煤气厂 │ 炼焦制气厂 │ 化工厂 │ 化工厂 │ 焦化厂 │
├──────┼──────┼──────┼─────┼─────┼─────┤
│ 停留时间 │ 24 │ 25~30 │ 36 │ 29~42 │ 32 │
│ (min) │ │ │ │ │ │
└──────┴──────┴──────┴─────┴─────┴─────┘
“宜设置专用的空气压缩机”是根据大多数煤气厂和焦化厂的操作经验制定的。湿法脱硫
工段如果没有专用的空气压缩机而与其他工段合用时,则容易出现空气压力的波动,引起再
生塔内液面不稳定现象,因而硫泡沫可能进入脱硫塔内。例如南化公司合成氨气体净化组
1975年的报告内有下列记载:“安阳、宣化等化肥厂其压缩空气要供仪表、变换、触媒等部
门使用,因此进入再生塔的空气很不稳定,再生的硫不能及时排出,大量沉积于循环槽及脱
硫塔内造成堵塔”。在这次编制规范的普查中,很多煤气厂都反映发生过类似情况。
规定“入塔的空气应除油”的理由在于避免油质带入脱硫液与硫黏合后堵塞脱硫塔内的木
格填料,所以一般都设有除油器。如采用无油润滑的空气压缩机就没有设置除油装置的必要
了。
(2)蒽醌二磺酸钠法常压脱硫再生部分的设计中对喷射再生设备的选用近年来已逐渐增
多,本条所列举数据是根据广西大学以及广西、浙江的化肥厂使用经验汇总的。由于喷射再
生槽在制气厂、焦化厂正在逐渐使用,因此还有很多设计数据本处未列,待使用一段时间后
加以总结补充。
4.10.6 脱硫液的加热器除与脱硫系统的反应温度有关以外还取决于系统中水平衡的需要。
在以往采用高塔再生时该加热器宜设于富液泵与再生塔之间。而再生塔与脱硫塔之间的溶
液靠液体之高差,由再生塔自流入脱硫塔,若在此间设加热器,一则设置的位置不好放置
(在较高的平台上),二则由于自流速度较小使其传热效率较低。
当采用喷射再生槽时该加热器可以设于贫脱硫液泵与脱硫塔之间或富液泵与喷射再生槽之
间,由于喷射再生槽目前大多是自吸空气型,则要求泵出口压力比脱硫液泵出口压力高。在
富液泵后设加热器还应增加泵的扬程,故不经济。另外加热器设于富液管道系统较设于贫液
管道上容易堵塞加热器,因为加热器宜设于贫脱硫液泵与脱硫塔之间。
4.10.7 本条规定了蒽醌二磺酸钠法常压脱硫回收部分的设计要求:
(1)设置两台硫泡沫槽的目的可以轮流使用,即使在硫泡沫槽的中修、大修的时候,也
不致影响蒽醌脱硫正常运行;
(2)煤干馏气、水煤气、油煤气等硫化氢含量各不相同,处理气量也有多有少,所以不
宜对生产粉硫或融熔硫做硬性规定。在气量少且硫化氢含量低的地方以及如机械发生炉煤气
中所含焦油在前工序较难脱除,因此不宜生产融熔硫;
(3)近年来在上海焦化厂等厂采用了取消真空过滤器而硫膏的脱水工作在熔硫釜中进行,
先脱水后将水在压力下排放并半连续加料最后再熔硫,这样在不增加能耗情况下可简化一个
工序,提高设备利用率。
由于对废液硫渣的处理方法很多,因此在本条中仅规定“硫渣和废液应分别回收并应设废
气净化装置”。
4.10.9 各种煤气含氰化氢、氧等杂质浓度不同,并且操作温度也不相同,所以副反应的生
成速度不同。有的必须设置回收硫代硫酸钠、硫氰酸钠等副产品的设备,以保持脱硫液中杂
质含量不致过高而影响脱硫效率和正常操作。有的副反应速度缓慢,则可不设置回收副产品
的装置。
在设置中对硫代硫酸钠、硫氰酸钠等副产品的加工深度应是以保护煤气厂或焦化厂的脱硫
液为主,一般加工到粗制产品即可,至于进一步的加工或精制品应随市场情况因地制宜确定。
4.11 常压氧化铁法脱硫
4.11.1 常压氧化铁法脱硫(下简称干法脱硫)常用的脱硫剂有藻铁矿(来自伊春、蓟县、
怀柔等地)、氧化铸铁屑、钢厂赤泥等等。
天然矿如藻铁矿由于不同地区及矿井,其活性氧化铁的含量是有差异的,脱硫效果不同,
钢厂赤泥也随着不同的钢厂其活性也有差异,再则脱硫工场与矿或钢厂地理位置不同,有交
通运输等各种问题。因此干法脱硫剂的选择强调要根据当地条件,因地制宜选用。
氧化铸铁屑是较常用的脱硫剂,有的厂认为氧化后的钢屑也有较好的脱硫性能。氧化后的
铸铁屑一般控制在Fe2O3/FeO大于1.5作为氧化合格的指标。条文只原则地提出“当采用铸
铁屑或铁屑时,必须经过氧化处理”。
由于不同的脱硫剂或即使相同品种的脱硫剂产地不同,脱硫剂的品位也会有较大的差异。
因此本条只原则规定脱硫剂中活性氧化铁重量含量应大于15%。
疏松剂可用木屑,小木块、稻糠等等,由于考虑表面积的大小以及吸水性能,本条规定为
“宜采用木屑。”
关于其他新型高效脱硫剂尚在试验阶段,故暂不列入规范。
4.11.2 常压氧化铁法脱硫设备目前大多采用箱式脱硫设备。而箱式脱硫设备中又以铸铁箱
比钢板箱使用得多。目前国内个别厂使用塔式脱硫设备,但该设备在装、卸脱硫剂时机械化
程度较差。随着新型、高效脱硫剂的使用,塔式脱硫设备将逐渐得到推广。塔式设备在应用
推广过程中应逐渐提高装卸机械化的水平。因此本条定为“可采用箱式和塔式两种”。
4.11.3 本条规定了采用箱式常压氧化铁法的设计要求。
(1)煤气通过干法脱硫箱的气速,本条规定宜取7~11mm/s,参考了美国的数据为μ=
7~16mm/s,英国的数据为μ=7mm/s,日本的数据为μ=6.6mm/s而定的。
当处理的煤气中硫化氢含量低于1g/m3时,如仍采用7~11mm/s就过于保守了,事实上
无论国内与国外的实践证明,当硫化氢含量较低时可以适当提高流速而不影响脱硫效率,如
日本的4个煤气厂箱内流速分别为16.2mm/s、28.6mm/s、37.7mm/s、47.4mm/s,上海
杨树浦煤气厂箱内流速为20.5mm/s(见表18)。
几个进箱硫化氢含量低的生产实况表 表18
┌──────┬─────┬─────┬────┬─────┬─────┬────┐
│ \ 厂 │ 上海杨树 │ 北京 │ 日本 │ 日本 │ 日本 │ 日本 │
│干箱 \ 名 │ 浦煤气厂 │ 751 │(1)厂 │ (2)厂 │ (3)厂 │(4)厂 │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│长×宽(m2) │ 148.8 │ 2.5×3.5 │13.0×8.0│ 15.0×11.0 │ 15.0×11.0 │ 6.0×7.0 │
│ 高(m) │ 2.13 │ 3.0 │ 4.0 │ 4.1 │ 4.1 │ 4.0 │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 使用箱数 │ 二组分 │ 3 │ 2 │ 3 │ 2 │ 4 │
│ │ 8箱 │(一箱备用) │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 气流方式 │ 每组串连 │ 串连 │ 串连 │ 并连 │ 串连 │ 串连 │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│每箱内脱硫剂│ 208 │ 17.55 │ 208 │ 330 │ 396 │ 100 │
│(m^3) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│每箱脱硫剂层│ 2 │ 5 │ 2 │ 2 │ 4 │ 8 │
│数 │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│每层脱硫剂厚│ 700 │ 400 │ 1000 │ 1000 │ 600 │ 300 │
│度(mm) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│处理煤气种类│直立炉煤气│ │发生炉煤│发生炉煤气│ │发生炉煤│
│ │ 水煤气 │ 立箱炉气 │气 │ 及油煤气 │ 煤煤气 │气 │
│ │ 油煤气 │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 处理量 │ 22000 │ 2400 │ 14100 │ 22000 │ 17000 │ 7170 │
│ (m^3/h) │ │ │ │ 及7000 │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│煤气在箱内流│ 20.5 │ 76.5 │ 37.7 │ 16.2 │ 28.6 │ 47.4 │
│速(mm/s) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│接触时间(s) │ 272 │ 79 │ 106 │ 123 │ 168 │ 200 │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 进口H2S │ 0.3~0.5 │ 0.8~1.4 │ 0.147 │ 0.509 │ 0.5 │ 0.13 │
│ (g/m^3) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼────┤
│ 出口H2S │ <0.008 │ <0.02 │ <0.02 │ <0.02 │ <0.04 │ 0.0 │
│ (g/m^3) │ │ │ │ │ │ │
└──────┴─────┴─────┴────┴─────┴─────┴────┘
(2)煤气与脱硫剂的接触时间,本规定为宜取130~200s,这是参考了国内外一些厂的数
据综合的。如原苏联为130~200s,日本四个厂为106~200s,国内一些厂最小的为45.5s,最
多的为382s,一般为130~200s。因此本规定为130~200s,从各厂使用情况看在130~200s
之间的脱硫效率都较高(见表19)。
脱硫箱内气速和接触时间实况表 表19
┌───────────┬─────┬──────┬─────┬────┬───┐
│ 厂 名 │ 进口H2S │ 出口H2S │ 箱内气速 │接触时间│ 备 注 │
│ │ (g/m^3) │ (g/m^3) │ (mm/s) │ (s) │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│上海吴淞炼焦制气厂 │ 0.02~1.0 │ <0.008 │ 13 │ 115 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│上海焦化厂 │ 0.3 │ 0.01 │ 7.4 │ 324 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│上海杨树浦煤气厂 │ 0.3~0.5 │ <0.008 │ 20.5 │ 272 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│北京751厂① │ 0.8~1.4 │ <0.02 │ 76.5 │ 79 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│大连煤气二厂② │ 2.0~4.0 │ 0.02 │ 8.6 │ 210 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│鞍山煤气公司化工厂 │ 4.0 │ 0.02 │ 6.3 │ 382 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│沈阳煤气二厂 │ 2.2 │ 0.008~0.48 │ 9.8 │ 1.33 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│沈阳煤气一厂 │ 未测 │ 0.07~0.2 │ 17.7 │ 45.5 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│鞍山煤气公司铁西厂 │ 4.0 │ 0.2~0.3 │ 62.5 │ 103 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│大连煤气一厂② │ 0.4~1.0 │ 0.2~0.8 │ 13.1 │ 92.5 │ │
├───────────┼─────┼──────┼─────┼────┼───┤
│北京玻璃总厂 │ 未测 │ 未测 │ 19.0 │ 12.6 │ │
└───────────┴─────┴──────┴─────┴────┴───┘
注:①使用天然活性铁泥。
②使用颜料厂的下脚铁泥。其余各厂都使用人工氧化铁脱硫剂。
(3)每层脱硫剂厚度。
日本《都市煤气工业》介绍脱硫剂厚度为 0.3~1.0m,但根据北京、鞍山、沈阳、大连、
丹东、上海等煤气公司的实况,多数使用脱硫剂高度在 0.4~0.7m之间,所以将这一指标制定
为“ 0.3~0.8m”之间。
(4)干法脱硫剂量的计算公式。
干法脱硫剂量的计算公式较多,可供参考的有如下四个公式:
1)米特公式:
一组四个脱硫箱,每箱内脱硫剂3′6″~4′,每个箱最小截面积是:
当H2S量 500~700格令100英尺^3时为
0.5英尺2/1000英尺^3日
当H2S量<200格令100英尺^3时为
0.4英尺2/1000英尺^3日
注:1格令/100英尺3=22.9mg/m^3。
2)爱佛里公式:
每小时煤气通过量(英尺^3)
R=----------------------------------------------------------------------------- (5)
一个干箱内的氧化铁脱硫剂量(英尺^3)
R=25~30(箱式)
R>30(塔式)
3)斯蒂尔公式:
GS
A=------------------------------ (6)
3000(D+C)
式中 A--煤气经过一组串联箱中任一箱内截面积(英尺^2);
G--需要脱硫的最大煤气量(标准英尺^3/时);
S--进口煤气中H2S含量的校正系数。
当煤气中H2S含量为4.5~23g/m^3时S值为480~720;
D--气体通过干箱组的氧化铁脱硫剂总深度(英尺);
C--因素对2.3.4个箱时分别为4.8.10。
4)密尔本公式:
1673(Cs)^0.5
V=-------------------------------- (7)
fρ
式中 V--每小时处理1000m^3煤气所需脱硫剂(m^3);
Cs--煤气中H2S含量(体积%);
f--新脱硫剂中活性三氧化二铁重量含量(%);
ρ--新脱硫剂的密度(t/m^3)。
以上四个公式比较,米特和爱佛里公式较粗糙,而且不考虑煤气中H2S含量的变化,故不
宜推荐,斯蒂尔公式虽在S校正系数中考虑了H2S的变化,但S值仅是H2S在 4.5~23g/m^3间
才适用,对干法脱硫箱常用的低H2S值时就不能适用了,经过一系列公式和实际情况对照演
算认为密尔本公式较为适宜。
按《焦炉气及其他可燃气体的脱硫》一书说明,密尔本公式只适用于H2S含量小于0.8%体
积比(相当于12g/m^3左右),这符合一般人工煤气的范围;
(5)脱硫箱的设计温度。根据一般资料介绍,干箱的煤气出口温度宜在 28~30℃,温度
过低时将使硫化反应速度缓慢,煤气中的水分大量冷凝造成脱硫剂过湿,煤气与氧化铁接触
不良,脱硫效率明显下降。这里制定了“25~35℃”的操作温度,即说明在设计时对于寒冷
地区的干箱需要考虑保温。至于应采取哪些保温措施则需视具体情况决定,不做硬性规定。
规定“每个干箱宜设蒸气注入装置”是在必要时可以增加脱硫剂的水分和保持脱硫反应温
度,有利于提高和保持脱硫效率;
(6)规定每组干法脱硫设备宜设置一个备用箱是从实际出发的,考虑到我国幅员辽阔,生
产条件各不相同。干法脱硫剂的配制、再生的时间也各不相同,为保证顺利生产,应设置备
用箱,以做换箱时替代用。
条文中规定了连接每个脱硫箱间的煤气管道的布置应能依次向后轮换输气。向后轮换输气
是指Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ→Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ→Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ→Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、
Ⅳ代表干箱之号)。
煤气换向依次向后轮换输气之优点:
1.保证在第Ⅰ、Ⅱ箱内保持足够的反应条件;
2.煤气将渐渐冷却,由于后面箱中氧仍能发挥作用使硫化铁能良好再生;
3.可有效避免脱硫剂着火的危险。
上海杨树浦煤气厂、北京751厂等均是向后轮换输气的,操作情况良好。
当采用赤泥时,虽然赤泥干法脱硫剂具有含活性氧化铁量较藻铁矿高,通过脱硫剂的气速
可以较藻铁矿大,与脱硫剂的接触时间可以缩短以及通过脱硫剂的阻力降比藻铁矿的小等优
点,但由于该脱硫剂在国内使用的不少厂仅仅停留在能较好替换原藻铁矿等,而该脱硫剂对
一些生产参数尚需做进一步的工作。本规定赤泥脱硫剂仍可按公式4.11.3设计。但由于其密
度为0.3~0.5t/m^3会造成计算后需用脱硫剂体积增加,这与实际情况有差异,因此在设计中
可取脱硫剂厚度的上限、停留时间的下限从而提高箱内气速。
4.11.4 干法脱硫箱有高架式、半地下式及地下式等型式。高架式便于脱硫剂的卸料也可用
机械设备较半地下式及地下式均优越。本条规定宜采用高架式。
4.11.5 塔式的干法脱硫设备同样宜用机械设备装卸从而减少劳动强度和改善工人劳动环境。
4.11.6 为安全生产,干法脱硫箱应有安全泄压装置,其安装位置为:
1.在箱前或箱后的煤气管道上安装水封筒(如北京751厂);
2.在箱的顶盖上设泄压安全阀(如上海杨树浦煤气厂)。
4.11.7 干法脱硫工段应有配制、堆放脱硫剂的场地。除此之外该场地还应考虑脱硫剂再生
时翻晒用的场地。一般该场地宜为干箱总面积的2~3倍。
4.11.8 当采用脱硫剂箱内再生时,根据煤气中硫化氢的含量来确定煤气中氧的增加量,但
从安全角度出发,一般出箱煤气中含氧量不宜大于1%(体积)。
4.12 放散和液封
4.12.2 设备和管道上的放散管管口高度应考虑放散出有害气体对操作人员有危害及对环境
有污染。《工业企业煤气安全规程》GB 6222-86中第4.3.1.2条中规定放散管管口高度必须高
出煤气管道、设备和走台4m并且离地面不小于10m。本规定考虑GB 6222-86中第4.3.1.2条对
一些小管径的放散管高出4m后其稳定性较差,因此本规定中按管径给予分类,公称直径大于
150mm的放散管定为高出4m,不大于150mm的放散管按惯例设计定为2.5m而GB 6222-86规
定离地不小于10m,所以在本规定中就不做硬性规定,应视现场具体情况而定,原则是考虑
人员及环境的安全。
4.12.3 煤气系统中液封槽高度在《工业企业煤气安全规程》GB 6222-86中第4.2.2.1条规定
水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。本规定中根据气源厂内各工段情况做出的具体规
定,其中第(2)款硫铵工段由于满流槽中的酸液其密度大,液封高度相应较小,而且酸液漏
出会造成腐蚀。因此该液封高度按习惯做法定为鼓风机的全压。
5 燃气输配系统
5.1 一 般 规 定
5.1.1 城镇燃气管道压力范围是根据长输高压天然气的到来和参考国外城市燃气经验制订
的。
据西气东输长输管道压力工况,压缩机出口压力为10.0MPa,压缩机进口压力为8.0MPa,
这样从输气干线引支线到城市门站,在门站前能达到6.0MPa左右,为城镇提供了压力高的气
源。提高输配管道压力,对节约管材,减少能量损失有好处,但从分配和使用的角度看,降
低管道压力有利于安全,为了适应天然气用气量显著增长和节约投资、减少能量损失的需要,
提高城市输配干管压力是必然趋势,但面对人口密集的城市过多提高压力也不适宜,适当地
提高压力以适应输配燃气的要求,又能从安全上得到保障,使二者能很好地结合起来应是要
点。参考和借鉴发达国家和地区的经验是一途径。一些发达国家和地区的城市有关长输管道
和城市燃气输配管道压力情况如增表6。
燃气输配管道压力(MPa) 增表6
┌────┬──────┬──────┬──────┬─────┬────┐
│城市名称│ 长输管道 │ 地区或外环 │ 市区 │ 中压管道 │低压管道│
│ │ │ 高压管道 │ 次高压管道 │ │ │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ 洛杉矶 │ 5.93~7.17 │ 3.17 │ 1.38 │ 0.138~ │ 0.0020 │
│ │ │ │ │ 0.410 │ │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ │ │ │ │ │ 0.0028 │
│ 温哥华 │ 6.62 │ 3.45 │ 1.20 │ 0.41 │或0.0069 │
│ │ │ │ │ │或0.0138 │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ 多伦多 │ 9.65 │ 1.90~4.48 │ 1.20 │ 0.41 │ 0.0017 │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ 香港 │ - │ 3.50 │ A.0.40~0.70 │ 0.0075~ │ 0.0075 │
│ │ │ │ B.0.24~0.40 │ 0.2400 │或0.0020 │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ 悉尼 │ 4.50~6.35 │ 3.45 │ 1.05 │ 0.21 │ 0.0075 │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ 纽约 │ 5.50~7.00 │ 2.80 │ - │ 0.10~0.40 │ 0.0020 │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ │6.80(一环以 │4.00(巴黎城 │ │ A.≤0.40 │ │
│ 巴黎 │外整个法兰西│ 区向外10~ │ 0.4~1.9 │ B.≤0.40 │ 0.0020 │
│ │岛地区) │ 15km的一环 │ │ (老区) │ │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ │ │ │ │ A.0.1~0.3 │ │
│ 莫斯科 │ 5.5 │ 2.0 │ 0.3~1.2 │ B.0.005~ │≤0.0050│
│ │ │ │ │ 0.100 │ │
├────┼──────┼──────┼──────┼─────┼────┤
│ │ │ │ │ A.0.3~1.0 │ │
│ 东京 │ 7.0 │ 4.0 │ 1.0~2.0 │ B.0.01~ │<0.0100│
│ │ │ │ │ 0.30 │ │
└────┴──────┴──────┴──────┴─────┴────┘
从上表中九个特大城市看,门站后高压输气管道一般成环状或支状分布在城市外围,其压
力为2.00~4.48MPa不等,一般不需敷设压力大于4.0MPa的管道,由此可见,门站后城市高压
输气管道的压力为4.0MPa已能满足特大城市的供气要求,故本规范把门站后燃气管道压力适
用范围定为不大于4.0MPa。
但不是说城镇中不允许敷设压力大于4.0MPa的管道。对于个别特大城市,如经论证在工艺
上确实需要且在技术、设备和管理上有保证,在门站后也可敷设压力大于4.0MPa的管道,另
外门站以前肯定会需要和敷设压力大于4.0MPa的管道。城镇敷设压力大于4.0MPa的管道,设
计宜按《输气管道工程设计规范》GB 50251并参照本规范执行(由输气管道分输站至城镇门
站,且管道设计压力不大于4.0MPa的管道设计,宜按本规范执行)。
5.1.3 “城镇燃气干管的布置,宜按逐步形成环状管网进行设计”,这是为保证可靠供应的
要求,否则在管道检修和新用户接管安装时,影响用户用气的面就太大了。城镇燃气都是逐
步发展的,故在条文中只提“逐步形成”,而不是要求每一期工程都必须完成环状管网;但
是要求每一期工程设计都宜在一项最后“形成干线环状管网”的总体规划指导下进行,以便
最后形成干线环状管网,避免各期工程因盲目进行而造成的不合理或浪费现象。
5.1.3A、5.1.4 城镇各类用户的用气量是不均匀的,随月、日、小时而变化,平衡这种变化,
需要有调度供气措施(调峰措施)。以往一般由城镇燃气公司统管气源、输配和应用,平衡
用气的不均匀性也由当地燃气公司统筹调度解决。在天然气来到之后,城镇燃气属于整个天
然气系统的下游(需气方),长输管道为中游,天然气开采净化为上游(中游和上游可合称
为城镇燃气的供气方)。上、中、下游有着密切的联系,应作为一个系统工程对待,调峰问
题作为整个系统中的问题,需从全局来解决,以求得天然气系统的优化,达到经济合理的目
的。
5.1.3A条所述逐月、逐日的用气不均匀性,主要表现在采暖和节假日等日用气量的大幅度增
长,其日用量可为平常的2~3倍,平衡这样大的变化,除了改变天然气田采气量外,国外一
般采用天然气地下储气库和液化天然气储库。液化天然气受经济规模限制,我国一般在沿海
液化天然气进口地附近才有可能采用;而天然气地下库受地质条件限制也不可能在每个城市
兴建。由于受用气城市分布和地质条件因素影响,故本条规定应由供气方统筹调度解决(在
天然气地下库规划分区基础上)。
为了做好对逐月、逐日的用气量不均匀性的平衡,城镇燃气部门(需气方),应经调查研
究和资料积累,在完成各类用户全年综合用气负荷资料(含计划中缓冲用户安排)的基础上,制
订逐月、逐日用气量计划并应提前与供气方签订合同。据国外经验这个合同在实施中可根据
近期变化进行调整,地下储气库和天然气气井可以用来平衡逐日用气量的变化,如果地下储
气库距离城市近,还可以用来平衡逐小时用气量的变化,这些做法经国外的实践表明是可行
的。
5.1.4 条所述平衡逐小时的用气量不均匀性,采用天然气做气源时,一般要考虑长距离输
气干管的储气条件和地下储气库的利用条件,输气干管向城镇小时供气量的允许调度幅度和
安排等,本规范规定宜由供气方解决,在发挥长距离输气干管和地下储气库等设施的调节作
用基础上,不足时由城镇燃气部门解决。
储气方式多种多样,本条强调应因地制宜,经方案比较确定。高压罐的储气方式在很多发
达国家(包括以前采用高压罐较多的原苏联)已不再建于天然气工程,应引起我们的重视。
5.1.5 本条对城镇燃气管道的压力分级做出了规定。
1.根据现行的国家标准《管道和管路附件的公称压力和试验压力》GB 1048,将高压管道分
为2.5<P≤4.0和1.6<P≤2.5MPa两档,以便于设计选用。
2.把低压管道的压力由≤0.005提高到<0.01MPa。这是考虑为今后提高低压管道供气系统的
经济性和为高层建筑低压管道供气解决高程差的附加压头问题提供方便。
低压管道压力提高到<0.01MPa在发达国家和地区是成熟技术,发达国家和地区低压燃气管
道采用<0.01MPa的有:比利时、加拿大、丹麦、西德、匈牙利、瑞典、日本等;采用0.0070~
0.0075MPa有英国、澳大利亚、香港等。由于管道压力比原先低压管道压力提高不多,故仍可
在室内采用钢管丝扣连接;此系统需要在用户燃气表前设置低-低调压器,用户燃具前压力
被稳定在较佳压力下,也有利于提高热效率和减少污染。
3.城镇燃气输配系统压力级制选择应在本条所规定的范围内进行,这里应说明的是:
(1)不是必须全部用上述压力级制,例如:
一种压力的单级低压系统;
二种压力的:中压B-低压两级系统;中压A-低压两级系统;
三种压力的:次高压B-中压A-低压系统;次高压A-中压A-低压系统。
四种或四种以上压力的多级系统等都是可以采用的。各种不同的系统有其各自的适用对象,
我们不能笼统地说哪种系统好或坏,而只能说针对某一具体城镇,选用哪种系统更好一些。
(2)也不是说在设计中所确定的压力上限值必须等于本条所规定的上限值。一般在某一个压
力级范围内还应做进一步的分析与比较。例如中压B的取值可以在0.010~0.200MPa中选择,
这应根据当地情况做技术经济比较后才能确定。
(原表20删除)
5.2 燃气管道计算流量和水力计算
5.2.1 为了满足用户小时最大用气量的需要,城镇燃气管道的计算流量,应按计算月的小时
最大用气量计算。即对居民生活和商业用户宜按第5.2.2条计算,对工业用户和燃气汽车用户
宜按第5.2.3条计算。
对庭院燃气支管和独立的居民点所接用具的种类和数量一般为已知,此时燃气管道的计算
流量宜按本规范第7.2.6条规定计算,这样更加符合实际情况。
5.2.3A 燃气作为建筑物采暖通风和空调的能源时,其热负荷与采用热水(或蒸汽)供热的热负
荷是一致的,故可采用《城市热力网设计规范》中有关热负荷的规定,但生活热水的热负荷
不计在内,因为生活热水的热负荷在燃气供应中已计入用户的用气量指标中。
5.2.4、5.2.5 本条以柯列勃洛克公式替代原来的阿里特苏里公式。柯氏公式是至今为世界各
国在众多专业领域中广泛采用的一个经典公式,它是普朗德半经验理论发展到工程应用阶段
的产物,有较扎实的理论和实验基础,在规范的正文中作这样的改变,符合中国加入WTO以
后技术上和国际接轨的需要,符合今后广泛开展国际合作的需要。
柯列勃洛克公式是个隐函数公式,其计算上产生的困难,在计算机技术得到广泛应用的今
天已经不难解决,但考虑到使用部门的实际情况,给出一些形式简单便于计算的显函数公式
仍是需要的,在附录A中列出了原规范中的阿里特苏里公式,阿氏公式和柯式公式比较偏差
值在5%以内,可认为其计算结果是基本一致的。
公式中的当量粗糙度K,反映管道材质、制管工艺、施工焊接、输送气体的质量、管材存
放年限和条件等诸多因素使摩阻系数值增大的影响,因此采用旧钢管的K值。
对于我国使用的焊接钢管,其新钢管当量粗糙度多数国家认定为K=0.045mm左右,1990年
的燃气设计规范专题报告中,引用了两组新钢管实测数据,计算结果与K=0.045mm十分接近。
在实际工程设计中参照其他国家规范对天然气管道采用当量粗糙度的情况,取K=0.100mm较
合适。取K=0.100mm比新钢管取K=0.045mm,其λ值平均增大10.24%。
考虑到人工煤气气质条件,比天然气容易造成污塞和腐蚀,根据1990年的燃气设计规范专
题报告中的两组旧钢管实测数据,反推当量粗糙度K为0.14~0.18mm。
本规范对人工煤气使用钢管时,取K=0.150mm,它比新钢管K=0.045mm,λ值平均增大
18.58%。
5.2.7 本条所述的低压燃气管道是指和用户燃具直接相接的低压燃气管道(其中间不经调压
器)。我国目前大多采用区域调压站,出口燃气压力保持不变,由低压分配管网供应到户就是
这种情况。
1.国内几个有代表性城市低压燃气管道计算压力降的情况见表21。燃具额定压力Pn为800Pa
时,燃具前的最低压力为600Pa,约为Pn的600/800=75%左右。低压管道总压力降取值:北
京较低、沈阳较高、上海居中。这有种种原因,如北京是1958年开始建设的,又为首都,对
今后的发展留有较大余地;又如沈阳是沿用旧有的管网,由于用户在不断的增加,要求不断
提高输气能力,不得不把调压站出口压力向上提,这是迫不得已采取的一种措施;上海市的
情况界于上述两城市之间,其压力降为900Pa,约为Pn的1.0倍。
几个城市低压管道压力降(Pa) 表21
┌──────────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│\ 压力和\ 城市 │ │ │ │ │
│ \压力降 \ │ 北京 │ 上海 │ 沈阳 │ 天津 │
│项目\ \ │(人工煤气) │(人工煤气) │(人工煤气) │ (天然气) │
├──────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│燃具的额定压力Pn │ 800 │ 900 │ 800 │ 2000 │
│调压站出口压力 │1100~1200│ 1500 │1800~2000│ 3150 │
│燃具前最低压力 │ 600 │ 600 │ 600 │ 1500 │
│低压管道总压力降ΔP │ 550 │ 900 │ 1300 │ 1650 │
│其中:干管 │ 150 │ 500 │ 1000 │ 1100 │
│ 支管 │ 200 │ 200 │ 100 │ 300 │
│ 户内管 │ 100 │ 80 │ 80 │ 100 │
│ 煤气表 │ 100 │ 120 │ 120 │ 150 │
└──────────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
2.原苏联建筑法规《燃气供应、室内外燃气设备设计规范》(1977年)对低压燃气管道的计算
压力降规定如表22,其总压力降约为燃具额定压力的91%。
3.从我国有关部门对居民用的人工煤气燃具、天然气燃具、液化石油气燃具所做的测定表
明,当燃具前压力波动为0.5~1.5Pn时,燃烧器的性能达到燃具质量标准的要求,燃具的这
种性能,在我国的家用燃气灶具标准(GB 16410)中已有明确规定。
但在征求意见时,不少同志提出,在实践使用中不宜把燃具长期置于0.5Pn下工作,因为这
样不合乎中国人炒菜的要求,且使做饭时间加长,参照表21的情况,可见取0.75Pn是可行的。
这样一个压力相当于燃气灶热负荷比额定热负荷仅仅降低了13.4%,即相当于10.5×(1-13.4%)
=9MJ/m^3(指煤气灶一个火眼的热负荷),实践表明这个热负荷是能基本满足用户使用要求的,
而且这只是对距调压站最远用户而言,在一年中也仅仅是在计算月的高峰时出现,对用户不
会产生影响。
低压燃气管道的计算压力降(Pa) 表22
┌─────────────────────┬───────┬──────┐
│ │ │ 管道中包括 │
│ │从调压站到最远├──┬───┤
│ 所用燃气种类及燃具额定压力 │燃具的总压力降│ │ 庭院 │
│ │ │街区│和室内│
├─────────────────────┼───────┼──┼───┤
│ 天然气、油田气、液化石油气与空气的混合 │ │ │ │
│气以及其他低热值为33.5~41.8MJ/m^3的燃气。 │ 1800 │1200│ 600 │
│民用燃气燃具前额定压力为2000Pa时 │ │ │ │
├─────────────────────┼───────┼──┼───┤
│ 同上述燃气民用燃气燃具前额定压力为 │ │ │ │
│1300Pa时 │ 1150 │ 800 │ 350 │
├─────────────────────┼───────┼──┼───┤
│ 低热值为14.65~18.8MJ/m^3的人工煤气与 │ │ │ │
│混合气民用燃气燃具前额定压力为1300Pa │ 1150 │ 800 │ 350 │
└─────────────────────┴───────┴──┴───┘
综上所述燃气灶具前的实际压力允许波动范围取为0.75Pn~1.5Pn是比较合适的。
4.因低压燃气管道的计算压力降必须根据民用燃气灶具压力允许的波动范围来确定,则有
1.5Pn-0.75Pn=0.75Pn。
按最不利情况即当用气量最小时,靠近调压站的最近用户处有可能达到压力的最大值,但
由调压站到此用户之间最小仍有约150Pa的阻力(包括煤气表阻力和干、支管阻力),故低压燃
气管道(室内和室外都在内)总的计算压力降最少还可加大150Pa,故ΔPd=0.75Pn+150。
5.根据本条规定,低压管道压力情况如表23。
低压燃气管道压力数值表(Pa) 表23
┌──────────────┬───────┬────┐
│ 燃气种类 │ 人工煤气 │ 天然气 │
├──────────────┼───┬───┼────┤
│ 燃气灶额定压力Pn │ 800 │ 1000 │ 2000 │
│ 燃气灶前最大压力Pmax │ 1200 │ 1500 │ 3000 │
│ 燃气灶前最小压力Pmin │ 600 │ 750 │ 1500 │
│ 调压站出口最大压力 │ 1350 │ 1650 │ 3150 │
│ 低压燃气管道总的计算压力降 │ 750 │ 900 │ 1650 │
│ (室内和室外都在内) │ │ │ │
└──────────────┴───┴───┴────┘
6.应当补充说明的是,本条所给出的只是低压燃气管道的总压力降,至于其在街区干管、
庭院管和室内管中的分配,还应根据情况进行技术经济分析比较后确定。作为参考,现将原
苏联建筑法规推荐的数列如表24。
《原苏联建筑法规》规定的低压燃气管道压力降分配表 表24
┌─────────┬────┬──┬──────┬──────┐
│ 燃气种类及 │总压力降│ │ 单层建筑 │ 单层建筑 │
│ 灶具额定压力 │ ΔP(Pa) │街区├───┬──┼───┬──┤
│ │ │ │ 庭院 │室内│ 庭院 │室内│
├─────────┼────┼──┼───┼──┼───┼──┤
│ 人工煤气1300Pa │ 1150 │ 800 │ 200 │ 150 │ 100 │ 250 │
├─────────┼────┼──┼───┼──┼───┼──┤
│ 天然气2000Pa │ 1800 │1200│ 350 │ 250 │ 250 │ 350 │
└─────────┴────┴──┴───┴──┴───┴──┘
对我国的一般情况参照原苏联建筑法规,推荐的数列如表25供参考。
低压燃气管道压力降分配参考表 表25
┌─────────┬────┬──┬──────┬──────┐
│ 燃气种类及 │总压力降│ │ 单层建筑 │ 单层建筑 │
│ 灶具额定压力 │ ΔP(Pa) │街区├───┬──┼───┬──┤
│ │ │ │ 庭院 │室内│ 庭院 │室内│
├─┬───────┼────┼──┼───┼──┼───┼──┤
│人│ 800Pa │ 750 │ 400 │ 200 │ 150 │ 100 │ 250 │
│工├───────┼────┼──┼───┼──┼───┼──┤
│煤│ 1000Pa │ 900 │ 550 │ 200 │ 150 │ 100 │ 250 │
│气│ │ │ │ │ │ │ │
├─┴───────┼────┼──┼───┼──┼───┼──┤
│ 天然气2000Pa │ 1650 │1050│ 350 │ 250 │ 250 │ 350 │
└─────────┴────┴──┴───┴──┴───┴──┘
5.3 压力不大于1.6MPa的室外燃气管道
5.3.1 中、低压燃气管道因内压较低,其可选用的管材比较广泛,其中聚乙烯管由于质轻、
施工方便、使用寿命长而被广泛使用在天然气输送上。机械接口球墨铸铁管是近年来开发并得
到广泛应用的一种管材,它替代了灰口铸铁管,这种管材由于在铸铁熔炼时在铁水中加入少
量球化剂,使铸铁中石墨球化,使其比灰口铸铁管具有较高的抗拉、抗压强度,其冲击性能
为灰口铸铁管10倍以上。钢骨架聚乙烯塑料复合管是近年我国新开发的一种新型管材,其结
构为内外两层聚乙烯层,中间夹以钢丝缠绕的骨架,其刚度较纯聚乙烯管好。根据目前产品
标准的压力适应范围和工程实践,本规范将上述3种管材均列于中、低压燃气管道之列。
5.3.1A 次高压燃气管道一般在城镇中心城区或其附近地区埋设,此类地区人口密度相对较
大,房屋建筑密集,而次高压燃气管道输送的是易燃、易爆气体且管道中积聚了大量的弹性
压缩能,一旦发生破裂,材料的裂纹扩展速度极快,且不易止裂,其断裂长度也很长,后果
严重。因此必须采用具有良好的抗脆性破坏能力和良好的焊接性能的钢管,以保证输气管道
的安全。
最小公称壁厚是考虑满足管道在搬运和挖沟过程中所需的刚度和强度要求,这是参照钢管
标准和有关国内外标准确定的,并且该厚度能满足在输送压力0.8MPa,强度系数不大于0.3时
的计算厚度要求。例如在设计压力为0.8MPa,选用L245级钢管时,对应DN100~DN1050最小
公称壁厚的强度设计系数为0.05~0.21。详见增表7。
5.3.2 本条规定了敷设地下燃气管道的净距要求。
地下燃气管道在城市道路中的敷设位置是根据当地远、近期规划综合确定的,厂区内煤气
管道的敷设也应根据类似的原则,按工厂的规划和其他工种管线布置确定。另外,敷设地下
燃气管道还受许多因素限制,例如:施工、检修条件,原有道路宽度与路面的种类、周围已
建和拟建的各类地下管线设施情况、所有管材、管接口型式以及所输送的燃气压力等。在敷
设燃气管道时需要综合考虑,正确处理以上所提出的要求和条件。本条规定的水平净距和垂
直净距是在参考各地燃气公司和有关其他地下管线规范以及实践经验后,在保证施工和检修
时互不影响及适当考虑燃气输送压力影响的情况下而确定的,基本沿用原规范数据,现补充
说明如下:
L245级钢管、设计压力P为0.8MPa、1.6MPa对应的强度设计系数F 增表7
┌──────┬───┬──────────┐
│ │ │ PD │
│ │ │ F(=─────) │
│ DN(D) │ δmin │ 2σsδmin │
│ │ ├─────┬────┤
│ │ │P=0.8MPa │P=1.6MPa│
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 100(114.3) │ │ 0.05 │ 0.10 │
├──────┤ 4.0 ├─────┼────┤
│ 150(168.3) │ │ 0.07 │ 0.14 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 200(219.1) │ │ 0.07 │ 0.14 │
├──────┤ 4.8 ├─────┼────┤
│ 300(323.9) │ │ 0.11 │ 0.22 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 350(355.6) │ │ 0.11 │ 0.22 │
├──────┤ ├─────┼────┤
│ 400(406.4) │ 5.2 │ 0.13 │ 0.26 │
├──────┤ ├─────┼────┤
│ 450(457) │ │ 0.14 │ 0.28 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 500(508) │ │ 0.13 │ 0.26 │
├──────┤ 6.4 ├─────┼────┤
│ 550(559) │ │ 0.14 │ 0.28 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 600(610) │ │ 0.14 │ 0.28 │
├──────┤ 7.1 ├─────┼────┤
│ 900(914) │ │ 0.21 │ 0.42 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 950(965) │ │ 0.18 │ 0.36 │
├──────┤ 8.7 ├─────┼────┤
│ 1000(1016) │ │ 0.19 │ 0.38 │
├──────┼───┼─────┼────┤
│ 1050(1067) │ 9.5 │ 0.18 │ 0.36 │
└──────┴───┴─────┴────┘
注:如果选用L210级钢管,强度设计系数F′为表中F值乘1.167。
1.地下燃气管道与建筑物及地下构筑物的净距。长期实践经验与燃气管道漏气中毒事故的
统计资料表明,压力不高的燃气管道漏气中毒事故的发生在一定范围内并不与燃气管道与建
筑物的净距有必然关系,采用加大管道与房屋的净距的办法并不能完全避免事故的发生,相
反会增加设计时管位选择的困难或使工程费用增加(如迁移其他管道或绕道等方法来达到规定
的要求)。实践经验证明,地下燃气管道的安全运行与提高工程施工质量、加强管理密切相
关。考虑到中、低压管道是市区中敷设最多的管道,故本次修订中将原规定的中压管道与建
筑物净距予以适当减小,在吸收了香港的经验并采取行之有效的防护措施后,把次高、中、
低压管道与建筑物外墙面净距,分别降至应不小于3m、1m(距建筑物基础0.5m)和不影响基础
的稳固性。行之有效的防护措施是指:
(1)增加管壁厚度,钢管可按表5.3.1A酌情增加,但次高压A管道与建筑物外墙面为3m时,管
壁厚度不应小于11.9mm;对于聚乙烯管、球墨铸铁管和钢骨架聚乙烯塑料复合管可不采取增
加厚度的办法。
(2)提高防腐等级;
(3)减少接口数量;
(4)加强检验(100%无损探伤)等。
以上措施根据管材种类不同可酌情采用。
本条原规范是指到建筑物基础的净距,考虑到基础在管道设计时不便掌握,且次高压管道
到建筑物净距要求较大,不会碰到建筑物基础,为有利于管道布置,故改为到建筑物外墙面;
中、低压管道净距要求较小,有可能碰到建筑物的基础,故规定仍指到建筑物基础的净距。
应该说明的是,本规范规定的至建筑物净距综合了南北各地情况,低压管取至建筑物基础
的净距为0.7m,对于北方地区,考虑到在开挖管沟时不至于对建筑物基础产生影响,应根据
管道埋深适当加大与建筑物基础的净距。并不是要求一律按表5.3.2-1水平净距进行设计,在
条件许可时(如在比较宽敞的道路上敷设燃气管道)宜加大管道到建筑物基础的净距。
2.地下燃气管道与相邻构筑物或管道之间的水平净距与垂直净距。
(1)水平净距:基本上是采用原规范规定,与现行的国家标准《城市工程管线综合规划规范》
GB50289-98基本相同。
(2)垂直净距:与现行的国家标准《城市工程管线综合规划规范》GB50289-98完全一致。
(原表26删除)
5.3.3 对埋深的规定是为了避免因埋设过浅使管道受到过大的集中轮压作用,造成设计浪
费或出现超出管道负荷能力而损坏。
按我国铸铁管的技术标准进行验算,条文中所规定的覆土深度,对于一般管径的铸铁管,
其强度都是能适应的。如上海地区在车行道下最小覆土深度为0.8m的铸铁管,经长期的实践
运行考验,情况良好。此次修编中将埋在车行道下的最小覆土深度由0.8m改为0.9m,主要是
考虑到今后车行道上的荷载将会有所增加。对埋设在庭院内的地下燃气管道的深度同埋设在
非车行道下的燃气管道深度原先的规定是均不能小于0.6m。但在我国土壤冰冻线较浅的南方
地区,埋设在街坊内泥土下的小口径管道(指口径50mm以下的)的覆土厚度一般为0.3m,这个
深度同时也满足砌筑排水明沟的要求,参照中南地区、上海市煤气公司与四川省城市煤气设
计施工规程,在上次修订中增加了对埋设在庭院内地下燃气管道覆土厚度0.3m的规定,以节
约工程投资。这里所说的“庭院”是指绿化地及载货车不能进入之地。“车行道”或“非车
行道”分别是指载货汽车能或不能通行的道路,这对于城市道路是容易区分的,对于居民住
宅区内道路,按如下区分掌握:如果是载货汽车以正常行驶速度通行的主要道路则属于车行
道;住宅区内由上述主要道路到住宅楼门之间的次要道路,载货汽车只是缓行进入或停放的,
可视为非车行道。目前国内外有关燃气管道埋设深度的规定如表27所示。
国内外燃气管道的埋设深度(至管顶)(m) 表27
┌────┬──────────┬─────┬───┬───────────┐
│ 地点 │ 条件 │ 埋设深度 │最大冻│ 备 注 │
│ │ │ │土深度│ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │主干道 干线 │ ≮1.20 │ │ 北京市地下煤气管道 │
│ 北京 │ 支线 │ ≮1.00 │ 0.85 │设计施工验收技术规定 │
│ │非车行道 │ ≮0.80 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │车行道 │ 0.80 │ │ 上海市城市煤气管道 │
│ 上海 │人行道 │ 0.60 │ 0.06 │工程技术规程(DBJ08 │
│ │街坊泥土路 │ 0.40 │ │-10) │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 大连 │ │ ≮1.00 │ 0.93 │ 煤气管道安全技术操 │
│ │ │ │ │作规程 │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 鞍山 │ │ 1.40 │ 1.08 │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 沈阳 │ DN250mm以下 │ ≮1.20 │ │ │
│ │ DN250mm以上 │ ≮1.00 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 长春 │ │ 1.80 │ 1.69 │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 哈尔滨 │ 向阳面 │ 1.80 │ 1.97 │ │
│ │ 向阴面 │ 2.30 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │ 车行道 │ ≮0.80 │ │ 城市煤气管道工程设 │
│ 中南 │ 非车行道 │ ≮0.60 │ │计、施工、验收规程(城│
│ 地区 │ 水田下 │ ≮0.60 │ │市煤气协会中南分会) │
│ │ 街坊泥土路 │ ≮0.40 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │ 车行道 直埋 │ 0.80 │ │ │
│ │ 套管 │ 0.60 │ │ 城市煤气输配及应用 │
│ 四川省 │ 非车行道 │ 0.60 │ │工程设计、安装、验收 │
│ │ 郊区旱地 │ 0.60 │ │技术规程 │
│ │ 郊区水田 │ 0.80 │ │ │
│ │ 庭院 │ 0.40 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │ 一级地区 │0.762/0.457 │ │ 美国联邦法规49-192 │
│ 美国 │ 二、三、四级地区 │0.914/0.610 │ │气体管输最低安全标准 │
│ │ (正常土质/岩石) │ │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │ 干管 │ 1.20 │ │ 道路施行法第12条及本│
│ │ 特殊情况供气管 │ 0.60 │ │支管指针(设计篇);供│
│ 日本 │ 车行道 │ >0.60 │ │ 给管、内管指针(设计 │
│ │ 非车行道 │ >0.30 │ │篇) │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ │ 高级路面街道 │ ≮0.80 │ │ 燃气供应建筑法规 │
│ 原苏联 │ 非高级路面街道 │ ≮0.90 │ │CHnΠⅡ-37 │
│ │ 运输车辆不通行之地 │ 0.60 │ │ │
├────┼──────────┼─────┼───┼───────────┤
│ 原东德 │ 一般 │ 0.8~1.0 │ │ DINZ 470 │
│ │ 采取特别防护措施 │ 0.6 │ │ │
└────┴──────────┴─────┴───┴───────────┘
5.3.4 原规定燃气管道敷设于冻土层以下,是防止燃气中冷凝液被冻结堵塞管道,影响正
常供应。但在燃气中有些是干气,如天然气等。故修改为只限于湿气时才须敷设在冻土层以
下。但管道敷设在地下水位高于输气管线敷设高度的地区时,无论是对湿气还是干气,都应
考虑地下水从管道不严密处或施工时灌入的可能,故为防止地下水在管内积聚也应敷设有坡
度,使水容易排除。
为了排除管内燃气冷凝水,要求管道保持一定的坡度。目前国内外有关燃气管道坡度的规
定如表28所列,地下燃气管道的坡度国内外一般所采用的数值大部分都不小于0.003。但在很
多旧城市中的地下管线一般都比较密集,往往有时无法按规定坡度敷设。在这种情况下允许
局部管段坡度采取小于0.003的数值,故本条规范用词为“不宜”。
国内外室外地下燃气管道的坡度 表28
┌────┬────────┬───────┬────────────┐
│ 地 点 │ 管 别 │ 坡 度 │ 备 注 │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ │ 干管、支管 │ >0.0030 │ 北京市地下煤气管道设 │
│ 北京市 │ 干管、支管 │ >0.0015 │计施工验收技术规定 │
│ │ (特殊情况下) │ │ │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ │ 中压管 │ >0.004 │ 上海市标准《城市煤气管│
│ 上海市 │ 低压管 │ >0.003 │道工程技术规程》(DBJ08 │
│ │ 绝缘镀锌管 │ >0.005 │-10) │
│ │ 引入管 │ >0.010 │ │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ 沈阳市 │ 干管、支管 │ 0.003~0.005 │ │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ 长春市 │ 干管 │ >0.003 │ │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ │ 干管、支管 │ │ │
│ │ 逆气流方向 │ <0.003 │ 煤气管道安全技术操作 │
│ 大连市 │ 顺气流方向 │ >0.002 │规程 │
│ │ 引入管 │ >0.010 │ │
├────┼────────┼───────┼────────────┤
│ 天津市 │ │ >0.003 │ 天津市煤气化工程管道 │
│ │ │ │安装技术规定 │
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│ 中南 │ │ │ 城市煤气管道工程设计、│
│ 地区 │ │ >0.003 │施工、验收规程(城市煤气│
│ │ │ │协会中南地区分会) │
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│ │ │ │ 城市煤气输配及应用工程│
│ 四川省 │ │ >0.003 │设计、安装、验收技术规程│
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│ │ │ │ 配气干管规程IGE/TD/3 │
│ 英国 │ 配气干管 │ 0.005 │第二版 │
│ │ 支管(引入管) │ 0.003 │ 煤气支管规程IGE/TD/4 │
│ │ │ │第二版 │
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│ 日本 │ │ 0.001~0.003 │ 本支管指针(设计篇) │
│ │ │ │JGA-201 │
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│ 原苏联 │室外地下煤气管道│ ≮0.002 │ 建筑法规《燃气供应》 │
│ │ │ │(CHnп2.04.08) │
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5.3.6 地下燃气管道在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面通过时,不但增
加管道负荷和容易遭受侵蚀,而且当发生事故时相互影响,易引起次生灾害。
燃气管道与其他管道或电缆同沟敷设时,如燃气管道漏气易引起燃烧或爆炸,此时将影响
同沟敷设的其他管道或电缆使其受到损坏;又如电缆漏电时,使燃气管道带电,易产生人身
安全事故。故对燃气管道说来不宜采取和其他管道或电缆同沟敷设;而把同沟敷设的做法视
为特殊情况,必须提出充足的理由并采取良好的通风和防爆等防护措施才允许采用。
5.3.7 地下燃气管道不宜穿过地下构筑物,以免相互产生不利影响。当需要穿过时,穿过
构筑物内的地下燃气管应敷设在套管内,并将套管两端密封,其一是为了防止燃气管破损或
腐蚀而造成泄漏的气体沿沟槽向四周扩散,影响周围安全;其二若周围泥土流入安装后的套
管内后,不但会导致路面沉陷,而且燃气管的防腐层也会受到损伤。
关于套管伸出构筑物外壁的长度原规范规定为不小于0.1m,考虑到套管与构筑物的交接处
形成薄弱环节,并且由于伸出构筑物外壁长度较短,构筑物在维修或改建时容易影响燃气管
道的安全,且对套管与构筑物之间采取防水渗漏措施的操作较困难,故此次修订时将套管伸
出构筑物外壁的长度由原来的0.1m改为表5.3.2-1燃气管道与该构筑物的水平净距,其目的是
为了更好地保护套管内的燃气管道和避免相互影响。
5.3.8 本条规定了燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时敷设要求。
套管内径裕量的确定应考虑所穿入的燃气管根数及其防腐层的防护带或导轮的外径、管道
的坡度、可能出现的偏弯以及套管材料与顶管方法等因素。套管内径比燃气管道外径大100mm
以上的规定系参照:①加拿大燃气管线系统规程中套管口径的规定:燃气管外径小于168.3mm
时,套管内径应大于燃气管外径50mm以上;燃气管外径大于或等于168.3mm时,套管内径应
大于燃气管外径75mm以上;②原苏联建筑法规关于套管直径应比燃气管道直径大100mm以上
的规定;③我国西南地区的《城市煤气输配及应用工程设计、安装、验收技术规定》中关于
套管内径应大于输气管外径100mm的规定等,是结合施工经验而定的。
燃气管道不应在高速公路下平行敷设,但横穿高速公路是允许的,应将燃气管道敷设在套
管中,这在国外也常采用。
套管端部距铁路堤坡脚的距离要求是结合各地经验并参照《石油天然气管道保护条例》第
五章第二节第4条的规定编制。
5.3.9 燃气管道通过河流时,目前采用的有穿越河底、敷设在桥梁上或采用管桥跨越等三
种形式。一般情况下,北方地区由于气温较低,采用穿越河底者较多,其优点是不需保温与
经常维修,缺点是施工费用高,损坏时修理困难。南方地区则采用敷设在桥梁上或采用管桥
跨越形式者较多,据统计,上海市煤气和天然气管道通过河流采用敷设于桥梁上的方式很多。
南京、广州、湘潭和四川亦有很多燃气管道采用敷设于桥梁上,其输气压力为0.1~1.6MPa。
上述敷设于桥梁上的燃气管道在长期(有的已达百年)的运行过程中没有出现什么问题。利用
桥梁敷设形式的优点是工程费用低,便于检查和维修。
上述敷设在桥梁上通过河流的方式实践表明有着较大的优点,但与《城市桥梁设计准则》
规定燃气管道不得敷设于桥梁上有矛盾。为此2001年6月5日由建设部标准定额研究所召开有
建设部城市建设研究院、《城镇燃气设计规范》主编单位中国市政工程华北设计院研究院和
《城市桥梁设计准则》主编单位上海市政工程设计研究院,以及北京市政工程设计研究院、
部分城市煤气公司和市政工程设计和管理部门等参加的协调会,与会专家经过讨论达成如下
共识,一致认为“两个标准的局部修订协调应遵循以下三个原则:①安全适用、技术先进、
经济合理;②必须符合国家有关法律、法规的规定;③必须采取具体的安全防护措施。确定
条文改为:当条件许可,允许利用道路桥梁跨越河流时,必须采取安全防护措施。并限定燃
气管道输送压力不应大于0.4MPa。”
本条文是按上述协调会结论和会后协调修订的,并补充了安全防护措施规定。
5.3.10 原规范规定燃气管道穿越河底时,燃气管道至规划河底的覆土深度只提出应根据水
流冲刷条件确定并不小于0.5m,但水流冲刷条件的提法不具体又很难界定,此次修订增加了
对通航河流及不通航河流分别规定了不同的覆土深度,目的 是不使管道裸露于河床上。另外
根据有关河、港监督部门的意见,以往有些过河管道埋于河底,因未满足疏浚和投锚深度要
求,往往受到破坏,故规定“对通航的河流还应考虑疏浚和投锚深度。”
穿越河底的“燃气管道对接安装引起的误差不得大于3°”的规定是根据《石油天然气管
道保护条例实施手册》第二章第四节二、管道敷设第4条编制的。
5.3.12 对于穿越和跨越重要河流的燃气管道,从船舶运行与水流冲刷的条件看,要预计到
它受到损坏的可能性,且损坏之后修复时间较长。而重要河流必然担负着运输等项重大任务,
不能允许受到燃气管道破坏时的影响,为了当一旦燃气管道破坏时便于采取紧急措施,故规
定在河流两侧均应设置阀门。
5.3.13 本条规定了阀门的布置要求
在次高压、中压燃气干管上设置分段阀门,是为了便于在维修或接新管操作时切断气源,
其位置应根据具体情况而定,一般要掌握当两个相邻阀门关闭后受它影响而停气的用户数不
应太多。
将阀门设置在支管上的起点处,当切断该支管供应气时,不致影响干管停气;当新支管与
干管连接时,在新支管上的起点处所设置的阀门,也可起到减少干管停气时间的作用。
在低压燃气管道上,切断燃气可以采用橡胶球阻塞等临时措施,故装设闸门的作用不大,
且装设阀门增加投资、增加产生漏气的机会和日常维修工作。故对低压管道是否设置阀门不
做硬性规定。
5.3.14 地下管道的检测管、凝水缸的排水管均设在燃气管道上方,且在车行道部分的燃气
管经常遭受车辆的重压,由于检测和排水管口径较小,如不进行有效保护,容易受损,因此
应在其上方设置护罩。并且管口在护罩内也便于检测和排水时的操作。
水封阀和阀门由于在检修和更换时人员往往要至地下操作,设置护井可方便维修人员操作。
5.3.15 燃气管道沿建筑物外墙敷设的规定,是参照原苏联建筑法规《燃气供应》GHn∏
2.04.08-87确定的。
与铁路、道路和其他管线交叉时的最小垂直净距是按《工业企业煤气安全规程》GB6222
和上海市的规定而定的;与架空电力线最小垂直净距是按《66kV及以下架空电力线路设计规
范》GB50061-97的规定而定的。
5.4 门站和储配站
5.4.1 本节规定了门站和储配站的设计要求。在城镇输配系统中,门站和储配站根据燃气
性质、供气压力、系统要求等因素,一般具有接收气源来气,控制供气压力、气量分配、计
量等功能。当接收长输管线来气并控制供气压力、计量时,称之为门站。当具有贮存燃气功
能并控制供气压力时,称之为储配站。两者在设计上有许多共同的相似之处,为使规范简洁
起见,本次修改将原规范第5.4节和5.5节合并。
站内若设有除尘、脱萘、脱硫、脱水等净化装置,液化石油气储存、增热等设施时,应符
合本规范其他章节相应的规定。
5.4.2 门站和储配站站址的选择应征得规划部门的同意并批准。在选址时,如果对站址的工
程地质条件以及与邻近地区景观协调等问题注意不够,往往会增大了工程投资和破坏了城市
的景观。
(6)现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ 16第4.5.1条规定了有关要求。
5.4.3 为了使本规范的适用性和针对性更强,制定了表5.4.3。本表规定与现行国家标准《建
筑设计防火规范》的规定是基本一致的。表中的储罐容积是指公称容积。
5.4.3A 本条规定与现行国家标准《建筑设计防火规范》的规定是一致的。
(5)现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ 16第4.6.2条规定了有关要求。
5.4.3B 本条规定了站区总图布置的相关要求。
5.4.3D 本条规定了门站和储配站的工艺设计要求。
(3)调压装置流量和压差较大时,由于节流吸热效应,导致气体温度降低较多,常常引起管
壁外结露或结冰,严重时冻坏装置,故规定应考虑是否设置加热装置。
(7)本款系指门站作为长输管道的末站时,将清管器的接收装置与门站相结合时布置紧凑,
有利于集中管理,是比较合理的,故予以推荐。但如果在长输管道到城镇的边上,由长输管
道部门在城镇边上又设有调压计量站时,则清管器的接收装置就应设在长输管道的调压计量
站,而不应设在城镇的门站。
(8)当放散点较多且放散量较大时,可设置集中放散装置。
5.4.5 本条规定了燃气储存设施的设计要求。
(2)鉴于储罐造价较高而各型储罐造价差异也较大,因此在确定储气方式及储罐形式时应进
行技术经济比较。
(3)各种储罐的技术指标随单体容积增加而显著改善。在确定各期工程建罐的单体容积时,
应考虑气罐停止运行(检修)时供气系统的调度平衡,以防止片面追求增加储罐单体容积。
(4)罐区排水设施是指储罐地基下沉后应能防止罐区积水。
5.4.6 本条规定了低压储气罐的工艺设计要求。
(2)为预防出现低压储气罐顶部塌陷而提出此要求。
(4)湿式储气罐水封高度一般规定应大于最大工作压力(以水柱表示)的1.5倍,但实际证明这
一数值不能满足运行要求,故本规范提出应经计算。
(7)干式储气罐由于无法在罐顶直接放散,故要求另设紧急放散装置。
(8)为方便干式储气罐检修,作此规定。
5.4.7 本条规定了高压储气罐的工艺设计要求。
(1)由于进、出气管受温度、贮罐沉降、地震影响较大,故宜进行柔性计算。
(4)高压储气罐开孔过多影响罐体整体性能。
(5)高压储罐检修时,由于工艺所限,罐内余气较多,故作此规定。可采用引射器等设备尽
量排空罐内余气。
(6)大型球罐(3000m^3和3000m^3以上)检修时罐内余气较多,为排除罐内余气,可设置集中
放散装置。
5.4.8 本条规定了燃气加压设备选型的要求
(3)规定压缩机组设置备用是为了保证安全和正常供气。“每1~5台燃气压缩机组宜设置1
台备用”。这是根据北京、上海、天津与沈阳等地的备用机组的设置情况而规定的。如北京
东郊储配站第一压缩车间的8台压缩机组中有2台为备用;天津千米桥储配站设计的14台压缩
机组中有3台备用;上海水电路储配站的6台压缩机中有1台为备用等。从多年实际运行经验
来看,上述各地备用数量是能适应生产要求的。
5.4.9 本条规定了压缩机室的工艺设计要求。
(1)、(3)系针对工艺管道施工设计有时缺少投产置换及停产维修时必需的管口及管件而作出
此规定。
(4)规定“压缩机宜采取单排布置”,这样机组之间相互的干扰少,管理维修方便,通风也
较好。但考虑新建、扩建时压缩机室的用地条件不尽相同,故规定“宜”。
5.4.10 按照建筑设计防火规范要求,压缩机室与控制室之间应设耐火极限不低于3h的非燃
烧墙。但是为了便于观察设备运转应设有生产必需的隔音玻璃窗。本条文与《工业企业煤气
安全规程》GB 6222-86第5.2.1条要求是一致的。
5.4.12A 本条规定了门站和储配站内的消防设施要求。
(1)此款与《建筑设计防火规范》GBJ 16的规定是一致的。
储配站内设置的燃气气体储罐类型一般按压力分为两大类,即常压罐(压力小于5kPa)和压
力罐(压力通常为0.5~1.6MPa)。常压罐按密封形式可分为湿式和干式储气罐,其储气几何容
积是变化的,储气压力变化很小。压力罐的储气容积是固定的,其储气量随储气压力变化而
变化。
从燃气介质的性质来看,与液态液化石油气有较大的差别。气体储罐为单相介质储存,过
程无相变。火灾时,着火部位对储罐内的介质影响较小,其温度、压力不会有较大的变化。
从实际使用情况看,气体储罐无大事故发生。因此,气体储罐可以不设置固定水喷淋冷却装
置。
由于储罐的类型和规格较多,消防保护范围也不尽相同,表5.4.12A的消防用水量,系指消
火栓给水系统的用水量,是基本安全的用水量。
5.4.13 原规范规定门站和储配站为“一级负荷”,主要是为了提高供气的安全可靠性。实
际操作中,要达到“一级负荷”(应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不
应同时受到损坏)的电源要求十分困难,投资很大。“二级负荷”(由两回线路供电)的电源要
求从供电可靠性上完全满足燃气供气安全的需要,当采用两回线路供电有困难时,可另设燃
气或燃油发电机等自备电源,且可以大大节省投资,可操作性强。
5.4.14 本条是在《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的基础上,结合燃气
输配工程的特点和工程实践编制的。根据GB 50058的有关内容,本次修订将原规范部分爆炸
危险环境属“1区”的区域改为“2区”。由于爆炸危险环境区域的确定影响因素很多,设计
时应根据具体情况加以分析确定。
5.6 调压站与调压装置
5.6.1 为了保证安全供气和保持给定的压力水平,应通过调压装置来实现不同压力级别管
道之间的连接。
5.6.2 调压装置的设置形式多种式样,设计时应根据当地具体情况,因地制宜地选择采用,
本条对调压装置的设置形式(不包括单独用户的专用调压装置设置形式)及其条件做了一般规
定。调压装置宜设在地上,以利于安全和运行、维护。其中:
(1)在自然条件和周围环境条件许可时,宜设在露天。这是较安全和经济的形式。对于大、
中型站其优点较多。
(2)、(3)在环境条件较差时,设在箱子内是一种较经济适用的形式。分为调压箱(悬挂式)和
调压柜(落地式)两种。对于中、小型站优点较多。具体做法见第5.6.4条。
(4)设在地上单独的建筑物内是我国以往用得较多的一种形式(与采用人工煤气需防冻有关)。
(5)、(6)当受到地上条件限制燃气相对密度不大于0.75,且压力不高时才可设置在地下,这
是一种迫不得已才采用的形式。
5.6.3 本条调压站(含调压柜)与其他建、构筑物水平净距的规定,是参考了荷兰天然气调压
站建设经验和规定,并结合我国实践,对原规范进行了补充和调整。表5.6.3中所列净距适用
于按规范建设与改造的城镇,对于无法达到该表要求又必须建设的调压站(含调压柜),本规
范留有余地,提出采取有效措施,可适当缩小净距。有效措施是指:有效的通风,每小时
换气次数不小于3次;加设燃气泄漏报警器;有足够的防爆泄压面积(泄爆方向必要时还应
加设隔爆墙);严格控制火源等。各地可根据具体情况与有关部门协调解决。
5.6.4 本条是调压箱和调压柜的设置要求。其中体积大于1.5m^3调压柜爆炸泄压口的面积要
求,是等效采用英国气体工程师学会标准IGE/TD/10和香港中华煤气公司的规定,当爆炸时能
使柜内压力不超过3.5kPa,并不会对柜内任何部分(含仪表)造成损坏。
调压柜自然通风口的面积要求,是等效采用荷兰天然气调压站(含调压柜)的建设经验和规
定。
5.6.5 “单独用户的专用调压装置”系统指该调压装置主要供给一个专用用气点(如一个锅
炉房、一个食堂或一个车间等),并由该用气点兼管调压装置,经常有人照看,且一般用气
量较小,可以设置在用气建筑物的毗连建筑物内或设置在生产车间、锅炉房及其他生产用气
厂房内。对于公共建筑也可设在建筑物的顶层内,这些做法在国内外都有成熟的经验,修订
时根据国内的实践经验,补充了设在用气建筑物的平屋顶上的形式。
5.6.6 我国最早使用调压器(箱)的省份都在南方,其环境温度影响较小。近年来北方省份也
拟使用调压箱来降低输配投资费用,则环境温度的影响是不可低估的。对于输送干燃气应主
要考虑环境温度,介质温度对调压器皮膜及活动部件的影响;而对于输送湿燃气,应防止冷
凝水的结冻;对于输送气态液化石油气,应防止液化石油气的冷凝。
5.6.8 本条规定了调压站(或调压箱)的工艺设计要求。
(1)调压站的工艺设计主要应考虑该调压站在确保安全的条件下能保证对用户的供气。有些
城市的区域调压站不分情况均设置备用调压器,这就加大了一次性建设投资。而有些城市低
压管网不成环,其调压器也不设旁通管,一旦发生故障只能停止供气,更是不可取的。对于
低压管网不成环的区域调压站和连续生产使用的用户调压装置宜设置备用调压器,比之旁通
管更安全、可靠。
(2)、(3)调压器的附属设备较多,其中较重要的是阀门,各地对于调压站外设不设阀门有所
争议。本条根据多数意见并参考国外规范,对高压和次高压室外燃气管道使用“必须”用语,
而对中压室外进口燃气管道使用“应”的用语给予强调。并对阀门设置距离提出要求,以便
在出现事故时能在室外安全操作阀门。
(6)调压站的超压保护装置种类很多,目前国内主要采用安全水封阀,一旦放散对环境的污
染及周围建筑的火灾危险性是不容忽视的,一些管理部门反映,在超压放散的同时,低压管
道压力仍然有可能超过500mm水柱,造成一些燃气表损坏漏气事故,说明放散法并不绝对安
全,设计宜考虑使用能快速切断的安全阀门或其他防止超压的设备。调压的安全保护装置提
倡选用人工复位型,在人工复位后应对调压器后的管道设备进行检查,防止发生意外事故。
本款对安全保护装置(切断或放散)的启动压力规定,是等效采用美国联邦法规49-192《气
体管输最低安全标准》的规定。
5.6.10 本条规定了地上式调压站的建筑物设计要求
(3)关于地上式调压站的通风次数,曾有过不同规定。北京最初定为6次,但冬季感到通风
面积太大,操作人员自动将进风孔堵上;后改为3次,但仍然认为偏大。上海地上调压室内
通风次数为2次,他们认为是能够满足运行要求的,冬季最冷的时候,调压器皮膜虽稍感有
些僵硬,但未影响使用。《原苏联建筑法规(1977年)》对地上调压站室内通风定为3次。
上海市煤气公司曾用“臭敏检漏仪”对调压站室内煤气浓度进行测定,在正常情况下(通
风次数为2次),地上调压站室内空气中的煤气含量是极少的,详见表29。
上海市部分调压站室内煤气浓度的测定记录(体积%) 表29
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│ 煤 \ 时间 │ │ │ │ │ │
│\ 气 \ │ │ │ │ │ │
│ \ 浓 \ │ 刚打开时 │ 5min后 │ 10min后 │ 15min后 │备 注│
│ \ 度 \ │ │ │ │ │ │
│调压站地址 \ │ │ │ │ │ │
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│ 宜川四村 │ 0 │ 0 │ 0 │ 0 │地上式│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───┤
│大陆机器厂光复四路│ 0 │ 0 │ 0 │ 0 │地上式│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───┤
│ 横滨路、四川北路 │ 0.2/1000 │ 0 │ 0 │ 0 │地上式│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───┤
│ 常熟路、淮海中路 │ 80/1000 │ 18/1000 │ 12/1000 │ 4/1000 │地下式│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───┤
│ 江西中路、武昌路 │ 2.4/1000 │ 2/1000 │ 2/1000 │ 1.4/1000 │地下式│
└─────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴───┘
综上所述,对地上式调压站室内通风次数规定为每小时不应小于2次。
5.6.11 我国北方城市输送湿燃气的调压站采暖问题不易解决,所以本条规定了使用燃气锅
炉进行自给燃气式的采暖要求,以期在无法采用集中供热时用此办法解决实际问题,对于中、
低调压站,宜采用中压燃烧器作自给燃气式采暖锅炉的燃烧器,可以防止调压器故障引起停
止供热事故。
调压器室与锅炉室门、窗开口不应设置在建筑物的同一侧;烟囱出口与燃气安全放散管出
口的水平距离应大于5m;这些都是防止发生事故的措施,应予以保证。
5.6.12 本条给出地下式调压站的建筑要求。设计中还应要求调压器进、出口管道与建筑本
身之间的密封要求,以防地下水渗漏事故。
5.6.13 当调压站内外燃气管道为绝缘连接时,室内静电无法排除,极易产生火花引起事故,
因此必须妥善接地。
5.7 钢质燃气管道和储罐的防腐
5.7.1 金属的腐蚀是一种普遍存在的自然现象,它给人类造成的损失和危害是十分巨大的。
据国家科委腐蚀科学学科组对200多个企业的调查表明,腐蚀损失平均值占总产值的3.97%。
某市一条φ325输气干管,输送混合气(天然气与发生炉煤气),使用仅4年曾3次爆管,从爆管
的部位查看,管内壁下部严重腐蚀,腐蚀麻坑直径5~14mm,深度达2mm,严重的腐蚀是引
起爆管的直接原因。
设法减缓和防止腐蚀的发生是保证安全生产的根本措施之一,对于城镇燃气输配系统的管
线、储罐、场站设备等都需要采用优质的防腐材料和先进的防腐技术加以保护。对于内壁腐
蚀防治的根本措施是将燃气净化或选择耐腐蚀的材料以及在气体中加入缓蚀剂;对于净化后
的燃气,则主要考虑外壁腐蚀的防护。本条明确规定了对钢质燃气管道和储罐必须进行外防
腐,其防腐设计应符合《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007的规定。
5.7.2 关于土壤的腐蚀性,我国还没有一种统一的方法和标准来划分它。目前国内外对土
壤的研究和统计指出,土壤电阻率、透气性、湿度、酸度、盐分、氧化还原电位等都是影响
土壤腐蚀性的因素,而这些因素又是相互联系和互相影响的。但又很难找出它们之间直接的,
甚至定量的相关性。所以,目前许多国家和我国也基本上采用土壤电阻率来对土壤的腐蚀性
进行分级,表30列出的分级标准可供参考。
土壤腐蚀等级划分参考表 表30
┌────────┬───┬───┬───┬────┬───┐
│ \ 电 \ 等 │ │ │ │ │ │
│国 \ 阻 \ 级 │ 极 强 │ 强 │ 中 │ 弱 │ 极弱 │
│ 别 \ 率 \ │ │ │ │ │ │
│ \(Ω/m)\│ │ │ │ │ │
├────────┼───┼───┼───┼────┼───┤
│ 美 国 │ <20 │20~45│45~60│ 60~100 │ │
├────────┼───┼───┼───┼────┼───┤
│ 原苏联 │ <5 │ 5~10 │10~20│ 20~100 │ >100 │
├────────┼───┼───┼───┼────┼───┤
│ 中 国 │ │ <20 │20~50│ >50 │ │
└────────┴───┴───┴───┴────┴───┘
注:中国按大庆油田分级标准。
土壤电阻率和土壤的地质、有机质含量、含水量、含盐量等有密切关系,它是表示土壤导
电能力大小的重要指标。测定土壤电阻率从而确定土壤腐蚀性等级。这为选择防腐蚀涂层的
种类和结构提供了依据。
5.7.4 随着科学技术的发展,地下金属管道防腐材料已从初期单一的沥青材料发展成为以
有机高分子聚合物为基础的多品种、多规格的材料系列,各种防腐蚀涂层都具有自身的特点
及使用条件,各类新型材料也具有很大的竞争力。条文中提出的外防腐涂层的种类,在国内
应用较普遍。因它们具有技术成熟,性能较稳定,材料来源广,施工方便,防腐效果好等优
点。设计人员可视工程具体情况选用。另外也可采用其他行之有效的防腐措施。
5.7.6 地下燃气管道的外防腐涂层一般采用绝缘层防腐,但防腐层难免由于不同的原因而
造成局部损坏,对于防腐层已被损坏了的管道,防止电化学腐蚀则显得更为重要。美国、日
本等国都明确规定了采用绝缘防腐涂层的同时必须采用阴极保护。石油、天然气长输管道也
规定了同时采用阴极保护。实践证明,采取这一措施都取得了较好的防护效果。阴极保护法
已被推广使用。
阴极保护的选择受多种因素的制约,外加电流阴极保护和牺牲阳极保护法各自又具有不同
的特性和使用条件,从我国当前的实际情况考虑,长输管道采用外加电流阴极保护技术上是
比较成熟的,也积累了不少的实践经验,而对于城镇燃气管道系统,由于地下管道密集,外
加电流阴极保护对其他金属管道构筑物干扰大、互相影响,技术处理较难,易造成自身受益,
他家受害的局面,而牺牲阳极保护法的主要优点在于此管道与其他不需要保护的金属管道或
构筑物之间没有通电性,互相影响小,因此提出城市市区内埋地敷设的燃气干管宜选用牺牲
阳极保护。
5.7.7 接地体是埋入地中并直接与大地接触的金属导体。它是电力装置接地设计主要内容
之一,是电力装置安全措施之一。其埋设地位置和深度、形式不仅关系到电力装置本身的安
全问题,而且对地下金属构筑物都有较大的影响,地下钢质管道必将受其影响,交流输电线
路正常运行时,对与它平行敷设的管道将产生干扰电压。据资料介绍,对管道的每10V交流
干扰电压引起的腐蚀,相当于0.5V的直流电造成的腐蚀。在高压配电系统中,甚至可产生高
达几十伏的干扰电压。另外,交流电力线发生故障时,对附近地下金属管道也可产生高压感
应电压,虽是瞬间发生,也会威胁人身安全,也可击穿管道的防腐涂层,故对此作了这一规
定。
5.8 监控及数据采集
5.8.1 城市燃气输配系统的自动化控制水平,已成为城市燃气现代化的主要标志。为了实
现城市燃气输配系统的自动化运行,提高管理水平,城市燃气输配系统有必要建设先进的控
制系统。
5.8.2 随着电子计算机技术的快速发展,作为城市燃气输配系统的自动化控制系统,必须
跟上技术进步的步伐,与同期电子技术的发展水平同步。
5.8.4 SCADA系统一般由主站(MTU)和远端站(RTU)组成,远端站一般由微处理机(单板机或单
片机)加上必要的存贮器和输入/输出接口等外围设备构成,完成数据采集或控制调节功能,
有数据通信能力。所以,远端站是一种前端功能单元,应该按照气源点、储配站、调压站或
管网监测点的不同参数测、控或调节需要确定其硬件和软件设计。主站一般由微型计算机(主
机)系统为基础构成,特别对图像显示部分的功能应有新扩展,以使主站适合于管理监视的要
求。在一些情况下,主机配有专用键盘更便于操作和控制。主站还需有打印机设备输出定时
记录报表、事件记录和键盘操作命令记录,提供完善的管理信息。
5.8.5 SCADA系统的构成(拓扑结构)与系统规模、城镇地理特征、系统功能要求、通信条件
有很密切的关系,同时也与软件的设计互相关联。SCADA系统中的MTU与RTU结点的联系可
看成计算机网络,但是其特点是在RTU之间可以不需要互相通信,只要求各RTU能与MTU进
行通信联系。在某些情况下,尤其是系统规模很大时在MTU与RTU之间增设中间层次的分级
站,减少MTU的连接通道,节省通信线路投资。
5.8.6 通信方式是监控和数据采集系统的重要组成部分。通信方式可以采用有线及无线通
信方式。由于国内城市公用数据网络的建设发展很快,且租用价格呈下降趋势,所以充分利
用已有资源来建设监控和数据采集系统是可取的。
5.8.7 设备器件材料仪表立足于国内市场,这不但是必要的且是可能的。近年以来,国内市
场上微处理机、微型机,各种系列的功能电路板、器件、芯片都有充足的货源。设计构成一
个SCADA系统是不成问题的,要注意的问题是所选用的机型要符合国家优选系列。以达到从
系统的性能价格比、备品备件供应、资源共享等方面都处于有利地位。
5.8.8 达到标准化的要求有利于通用性和兼容性,也是质量的一个重要方面。标准化的要求
指对印刷电路板、接插件、总线标准、输入/输出信号、通信协议、变送器仪表等等逻辑的
或物理的技术特性凡属有标准可循的都要做到标准化。
5.8.9 SCADA是一种连续运转的管理技术系统。借助于它,城镇燃气供应企业的调度部门和
运行管理人员得以了解整个输配系统的工艺。因此,可靠性是第一位的要求,这要求SCADA
系统从设计、设备器件、安装、调试各环节都达到高质量,提高系统的可靠性。从设计环节
看,提高可靠性要从硬件设计和软件设计两方面都采取相应措施。硬件设计的可靠性可以通
过对关键部件设备(如主机、通信系统、CRT操作接口,调节或控制单元、各级电源)采取双重
化(一台运转一台备用),故障自诊断,自动备用方式(通过监视单元Watch Dog Unit)控制等实现。
此外,提高系统的抗干扰能力也属于提高系统可靠性的范畴。在设计中应该分析干扰的种类、
来源和传播途径,采取多种办法降低计算机系统所处环境的干扰电屏。如采用隔离、屏蔽、
改善接地方式和地点等,改进通信电缆的敷设方法等。在软件设计方面也要采取措施提高程
序的可靠性。在软件中增加数字滤波也有利于提高计算机控制系统的抗干扰能力。
5.8.9A 系统的应用软件水平是系统功能水平高低的主要标志。采用实时瞬态模拟软件可以
实时反映系统运行工况,进行调度优化,并根据分析和预测结果对系统采取相应的调度控制
措施。
5.8.10 SCADA系统中每一个RTU的最基本功能要求是数据采集和与主站之间的通信。对某些
端点应根据工艺和管理的需要增加其他功能,如对调压站可以增设在远端站建立对调压器的
调节和控制回路,对压缩车间运行进行监视或设置由远端站进行的控制和调节。
随着SCADA技术应用的推广及设计、运行经验的积累,SCADA的功能设计可以逐渐丰富和
完善。
从参数方面看,对燃气输配系统最重要的是压力与流量。在某些场合需要考虑温度、浓度
以及火灾或人员侵入报警信号。具体哪些参数列入SCADA的范围,要因工程而异。
5.8.12 一般的SCADA系统都应有通过键盘CRT进行人机对话的功能。在需经由主站控制键盘
对远端的调节控制单元组态或参数设置或紧急情况进行处理和人工干预时,系统应从硬件及
软件设计上满足这些功能要求。
5.8.13 RTU的信息量应按运行的实际需要,并结合国内SCADA技术的可能性和技术经济合
理诸方面综合考虑而提出。凡规定要有的或选择的,都是在仪器设备性能和市场上能办到的;
凡规定不应有的都是从技术经济角度看不需要的,可参见表31:
远端站信息设置 表31
┌────────┬──────────────────────────┐
│ │ 远端站分类 │
│ ├───┬───────────┬──────┬───┤
│ 测控对象和功能 │ │ 燃气调压站 │气源或储配站│ │
│ │气源点├────┬──────┤ 的压缩车间 │监测点│
│ │ │高、中压│高、中、低压│ │ │
├────────┼───┼────┼──────┼──────┼───┤
│ 测量 │ │ │ │ │ │
│ 进口燃气压力 │ ~ │ + │ + │ + │ + │
│ 出口燃气压力 │ + │ + │ + │ + │ - │
│ 燃气流量 │ + │ ~ │ ~ │ + │ - │
│ 燃气温度 │ + │ - │ - │ + │ - │
│ 储罐容量 │ ~ │ - │ - │ + │ - │
│ 信号 │ │ │ │ │ │
│ 界限燃气浓度 │ - │ - │ - │ ~ │ - │
│ 过滤器界限压差 │ - │ ~ │ ~ │ ~ │ - │
│ 压缩机开停状态 │ - │ - │ - │ + │ - │
│ 监控系统电源 │ ~ │ ~ │ ~ │ ~ │ ~ │
│ 控制与调节 │ │ │ │ │ │
│ 燃气管道调压器 │ ~ │ ~ │ ~ │ - │ - │
└────────┴───┴────┴──────┴──────┴───┘
注:表中“+”为规定设置,“-”为不设置,“~”为需要时设置。
5.9 压力大于1.6MPa的室外燃气管道
5.9.1~5.9.3 我国城镇燃气管道的输送压力均不高,本规范原规定的压力范围为≤1.6MPa,
保证管道安全主要是控制管道与周围建筑物的距离,在实践中管道选线有时遇到困难。随着
长输天然气的到来,输气压力必然提高,如果单纯保证距离则难以实施。在规范的修订中,
吸收和引用了国外发达国家和我国GB 50251规范的成果,采取以控制管道自身的安全性、主
动预防事故的发生为主,但考虑到城市人员密集、交通频繁、地下设施多等特殊环境以及我
国的实际情况,规定了适当控制管道与周围建筑物的距离(详见本规范第5.9.11~5.9.12条说明),
一旦发生事故时使恶性事故减少或将损失控制在较小的范围内。
控制管道自身的安全性,如美国联邦法规49号192部分《气体管输最低安全标准》、美国
国家标准ANSI/ASME B 31.8和英国气体工程师学会标准IGE/TD/1等,采用控制管道及构件的强
度和严密性,从管材设备选用、管道设计、施工、生产、维护到更新改造的全过程都要保障
好,是一个质量保障体系的系统工程。其中保障管道自身安全的最重要设计方法,是在确定
管壁厚度时按管道所在地区不同级别,采用不同的强度设计系数(计算采用的许用应力值取钢
管最小屈服强度的系数)。因此,管道位置的地区等级如何划分,各级地区采用多大的强度设
计系数,就是问题要点。
管道地区等级的划分英、美有所不同,但大同小异。美国联邦法规和美国国家标准ANSI/
ASME B 31.8是按不同的独立建筑物(居民户)密度将输气管道沿线划分为四个地区等级,其划
分方法是以管道中心线两侧各220码(约200m)范围内,任意划分为1英里(约1.6km)长并能包括
最多供人居住独立建筑物(居民户)数量的地段,以此计算出该地段的独立建筑物(居民户)密度,
据此确定管道地区等级;我国国家标准《输气管道工程设计规范》GB50251-94的划分方法与
美国法规和ANSI/ASME B31.8 标准相同,但分段长度为2km;英国气体工程师学会标准IGE/TD/1
是按不同的居民人数密度将输气管道沿线划分为三个地区等级,其划分方法是以管道中心线
两侧各4倍管道距离建筑物的水平净距(根据压力和管径查图)范围内,任意划分为1英里(约1.6km)
长并能包括最多数量居民的地段,以此计算出该地段每公顷面积上的居民密度,并据此确定
管道地区等级。从以上划分方法看,美国法规和标准划分合理,简单清晰,容易操作,故本
规范管道地区等级的划分方法等同采用美国法规规定。
管道各级地区范围密度指数说明见第5.9.8条。
5.9.4 本条是对高压燃气管道的材料提出的要求。
(2)钢管标准《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管》GB/T 9711.1中
L175级钢管有三种与相应制造工艺对应的钢管:无缝钢管、连续炉焊钢管和电阻焊钢管。
其中连续炉焊钢管因其焊缝不进行无损检测,其焊缝系数仅为0.6,并考虑到175级钢管强
度较低,不适用于高压燃气管道,因此规定高压燃气管道材料不应选用GB/T 9711.1标准中
的L175级钢管。为便于管材的设计选用,将该款规定的标准钢管的最低屈服强度列于增表8。
钢管的最低屈服强度 增表8
┌────────────────────────┬────────┐
│ 钢级或钢号 │ 最低屈服强度^① │
├─────┬─────┬──────┬─────┤ σs(Rt0.5),MPa │
│GB/T 9711.1│GB/T 9711.2│ANSI/AP15L^②│ GB/T 8163 │ │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L210 │ │ A │ │ 210 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L245 │ L245… │ B │ │ 245 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L290 │ L290… │ X42 │ │ 290 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L320 │ │ X46 │ │ 320 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L360 │ L360… │ X52 │ │ 360 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L390 │ │ X56 │ │ 390 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L415 │ L415… │ X60 │ │ 415 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L450 │ L450… │ X65 │ │ 450 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L485 │ L485… │ X70 │ │ 485 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ L555 │ L555… │ X80 │ │ 555 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ │ │ │ 10 │ 205 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ │ │ │ 20 │ 245 │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ │ │ │ Q295 │ 295(S>16 │
│ │ │ │ │ 时,285)^③ │
├─────┼─────┼──────┼─────┼────────┤
│ │ │ │ Q345 │ 325(S>16 │
│ │ │ │ │ 时,315) │
└─────┴─────┴──────┴─────┴────────┘
注:①GB/T 9711.1、GB/T9711.2标准中,最低屈服强度即为规定总伸长应力Rt0.5。
②在此列出与GB/T 9711.1、GB/T9711.2对应的ANSI/AP15L类似钢级,引自标准GB/T
9711.1、GB/T9711.2标准的附录。
③S为钢管的公称壁厚。
(3)材料的冲击试验和落锤撕裂试验是检验材料韧性的试验。冲击试验和落锤撕裂试验可按
照《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管》GB/T 9711.1标准中的附录D
补充要求SR3和SR4或《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:B级钢管》GB/T
9711.2标准中的相应要求进行。GB/T 9711.2标准将韧性试验作为规定性要求,GB/T 9711.1将
其作为补充要求(由订货协议确定),GB/T 8163未提这方面要求。试验温度应考虑管道使用时
和压力试验(如果用气体)时预测的最低金属温度,如果该温度低于标准中的试验温度(GB/T
9711.1为10℃,GB/T 9711.2为0℃),则试验温度应取其较低温度。
5.9.5 管道的抗震计算可参照国家现行标准《输油(气)钢质管道抗震设计规范》SY/T 0450。
5.9.6 直管段的壁厚计算公式与《输气和配气管线系统》ASMEB 31.8、《输气管道工程设
计规范》GB50251 等规范中的壁厚计算式是一致的。该公式是采用弹性失效准则,以最大
剪应力理论推导得出的壁厚计算公式。因城镇燃气温度范围对管材强度没有影响,故不考虑
温度折减系数。在确定管道公称壁厚时,一般不必考虑壁厚附加量。对于钢管标准允许的壁
厚负公差,在确定强度设计系数时给予了适当考虑并加了裕量;对于腐蚀裕量,因本规范中
对外防腐设计提出了要求,因此对外壁腐蚀裕量不必考虑,对于内壁腐蚀裕量可视介质含水
分多少和燃气质量酌情考虑。
5.9.7 经冷加工的管子又经热处理加热到一定温度后,将丧失其应变强化性能,按国内外
有关规范和资料,其屈服强度降低约25%,因此在进行该类管道壁厚计算或允许最高压力计
算时应予以考虑。
5.9.8 强度设计系数F,根据管道所在地区等级不同而不同,并根据各国国情(如地理环境、
气候等)其取值也有所不同。几个国家管道地区分级标准和强度设计系数F的取值情况详见增
表9。
从增表9可知,各标准对各级地区范围密度指数是不尽相同的。
1.从美、英、法和我国GB 50251 标准看,一级和二级地区的范围密度指数相差不大(其中 GB
50251 的二级地区密度指数与国外相比标准差别稍大一些,这是编制该规范时根据我国农村
实际情况确定的),强度设计系数的取值基本相同。
本规范根据上述情况,对一级和二级地区的范围密度指数取与 GB 50251 相同,相应的强度
设计系数取为0.72和0.60,与上述标准相同。
2.对三级地区,英国标准比法、美和我国 GB50251 标准控制严,其强度设计系数依次分别
是0.3、0.4、0.5、0.5。但考虑到三级和四级地区的分界线是以4层或4层以上建筑是否多数为
标准,而我国每户平均住房面积比发达国家要低得多,同样建筑面积的一幢4层楼房,我国的
住户数应比发达国家多,而其他≤3层的低层建筑,在发达国家大多是独门独户,我国则属多
单元住宅居多,因而当我国采用发达国家这一分界线标准时,不少划入三级地区的地段实际
户数已相当于进入发达国家四级地区规定的户数范围(地区分级主要与户数有关,但为了统计
和判断方便又常以住宅单元建筑物数为尺度);另外城镇的三级地区人口是仅次于四级地区并
具有较快增长潜力的特点,参考英、法标准和多伦多、香港等地的规定,本规范对三级地区
强度设计系数取为0.4。
另外,根据美国联邦法规49-192,对距人员聚集的室外场所100码(约91m)范围也应定为三级
地区,本规范范等效采用(取为90m)。人员聚集的室外场所是指运动场、娱乐场、室外剧场或
其他公共聚集场所等。
3.对四级地区英国标准比法、美和我国 GB 50251 标准控制更严,规定燃气管道压力不应超
过0.7MPa(最近2001年该标准第四版已改为1.6MPa)。由于管道敷设有最小壁厚的规定,按L245
级钢管和设计压力为0.7MPa时反算强度设计系数约为0.05~0.19(设计压力为1.6MPa时,约为
0.11~0.43),比其他标准0.4一般低很多。香港采用英国标准,多伦多燃气公司市区燃气管道
强度设计系数采用0.3。我国是一个人口众多的大国,城市人口(特别是四级地区)普遍比较密
集,多层和高层建筑较多,交通频繁,地下设施多,高压燃气管道一旦破坏,对周围危害很
大,为了提高安全度,保障安全,故要适当降低强度设计系数,参考英国标准和多伦多燃气
公司规定,本规范对四级地区取为0.3。
管道地区分级标准和强度设计系数F 增表9
┌────────────┬───────┬────────┬───────┬────────────────┐
│ 标准及使用地 │ 一级地区 │ 二级地区 │ 三级地区 │ 四级地区 │
├────────────┼───────┼────────┼───────┼────────────────┤
│ 美国联邦法规49-192和 │ 户数≤10 │ 10<户数<46 │ 户数≥46 │ 4层或4层以上建筑占多数的地区 │
│标准ANSI/ASME B31.8 │ F=0.72 │ F=0.6 │ F=0.5 │ F=0.4 │
├────────────┼───────┴────────┼───────┼────────────────┤
│ 英国气体工程师学会 │ 户数<54^[注] │ 中间地区 │ 城市中心区 │
│IGE/TD/I标准(第四版) │ F≤0.72 │ F=0.3 │管道压力≤1.6MPa │
├────────────┼───────┬────────┼───────┴────────────────┤
│ 法国燃料气管线安全规程│ 户数≤4 │ 4<户数<40 │ 户数≥40 │
│ │ F=0.73 │ F=0.6 │ F=0.4 │
├────────────┼───────┼────────┼───────┬────────────────┤
│ 我国《输气管道工程设计│ 户数≤12^[注] │ 12<户数<80^[注] │ 户数≥80^[注] │ 4层或4层以上建筑普遍集中、交通│
│规范》GB50251-94 │ F=0.72 │ F=0.6 │ F=0.5 │频繁、地下设施多的地区F=0.4 │
├────────────┼───────┴────────┼───────┼────────────────┤
│ 香港中华煤气公司 │ 户数<54^[注] │ 中间地区 │ 本岛区管道压力≤0.7MPa │
│ │ F=0.72 │ F=0.3 │ │
├────────────┼────────────────┼───────┴────────────────┤
│ 多伦多燃气公司 │ - │ 多伦多市市区 │
│ │ │ F=0.3 │
├────────────┼───────┬────────┼───────┬────────────────┤
│ 洛杉矶南加州燃气公司 │没有人住的地区│ - │低层建筑(≤3层)│ 多层建筑为主的地区 │
│ │ F=0.72 │ │为主的地区F=0.5│F=0.4 │
├────────────┼───────┼────────┼───────┼────────────────┤
│ 本规范采用值 │ 户数≤12 │ 12<户数<80 │户数≥80的中间│ 4层或4层以上建筑普遍且占多数 │
│ │ F=0.72 │ F=0.6 │地区 F=0.4 │的地区F=0.3 │
└────────────┴───────┴────────┴───────┴────────────────┘
注:为了便于对比,我们均按美国标准要求计算,即折算为沿管道两边宽各200m,长1600m
面积内(64×10^4m^2)的户数计算(多单元住宅中,每一个独立单元按1户计算,每1户按3人计
算)。表中的“户数”在各标准中表达略有不同,有“居民户数”、“居住建筑物数”和“供
人居住的独立建筑物数”等。
5.9.9 本条根据美国联邦法规49-192和我国GB50251标准并结合本规范第5.9.8条规定确定。
5.9.11、5.9.12 关于地下燃气管道到建筑物的水平净距的要求。
控制管道自身安全是从积极的方面预防事故的发生,在系统各个环节都按要求做到的条件
下可以保障管道的安全。但实际上管道难以做到绝对不会出现事故,从国内和国外的实践看
也是如此。造成事故的主要原因是:外力作用下的损坏,管材、设备及焊接缺陷,管道腐蚀,
操作失误及其他原因。外力作用下的损坏常常和法制不健全、管理不严有关,解决尚难到位;
管材、设备和施工中的缺陷以及操作中的失误应该避免,但也很难杜绝;管道长期埋于地下,
目前城镇燃气行业对管内、外的腐蚀情况缺乏有效的检测手段和先进设备,使管道在使用后
的质量得不到有效及时的监控,时间一长就会给安全带来隐患;而城市又是人群集聚之地,
交通频繁、地下设施复杂,燃气管道压力越来越高,一旦破坏,危害甚大。因此,适当控制
高压燃气管道与建筑物的距离,是当发生事故时将损失控制在较小范围,保护人身安全的一
种有效手段。在条件允许时要积极去实施,在条件不允许时也可采取增加安全措施适当减少
距离。为了处理好这一问题,结合国情,在本规范第5.9.11条、5.9.12条等效采用了英国气体
工程师学会IGE/TD/1《高压燃气输送钢管》标准的成果。
1.从表5.9.11可见,由于高压燃气管道的弹性压缩能量主要与压力和管径有关,因而管道到
建筑物的水平净距根据压力和管径确定。
2.三级地区房屋建筑密度逐渐增大,采用表5.9.11的水平净距有困难,此时强度设计系数应
取0.4(IGE/TD/1标准取0.3),即可采用表5.9.12中的数值(此时在一、二区也可采用)。其中:
(1)采取行之有效的保护措施,表5.9.12中A行管壁厚度小于9.5mm的燃气管道可采用B行的水
平净距。据IGE/TD/1标准介绍,“行之有效的保护措施”是指沿燃气管道的上方设置加强钢
筋混凝土板(板应有足够宽度以防侧面侵入)等措施,可以减少管道被破坏,或当管壁厚度达到
9.5mm以上后可取得同样效果。因此在这种条件下,可缩小高压燃气管道到建筑物的水平净距。
(2)据英国气体工程师学会人员介绍:经实验证明,在三级地区允许采用的挖土机,不会对
强度设计系数不大于0.3(本规范取为0.4)管壁厚度不小于11.9mm的钢管造成破坏,因此采用强
度设计系数不小于0.3(本规范为0.4)、管壁厚度不小于11.9mm的钢管,基本上不需要安全距离,
高压燃气管道到建筑物3m的最小要求,是考虑挖土机的操作规定和日常维修管道的需要以及
避免以后建筑物拆建对管道的影响。如果采用更高强度的钢管,原则上可以减少管壁的厚度
(采用比11.9mm小),但采用前,应反复对它防御挖土机破坏管道的能力作出验证。
5.9.14、5.9.15 这两条对不同压力级别燃气管道的宏观布局作了规定,以便创造条件减小事
故及危害。规定四级地区地下燃气管道输配压力不宜大于1.6MPa,高压燃气管道不宜进入城
市四级地区、不宜从县城、卫星城、镇或居民居住区中间通过,不应从军事设施、易燃易爆
仓库、国家重点文物保证区、机场、火车站、码头通过等,都是从有利于安全上着眼。但以
上要求在受到条件限制时也难以实施(例如有要求燃气压力为高压A的用户就在四级地区,不
得不从此通过,否则就不能供气或非常不合理等)。故本规范对管道位置布局只是提倡但不做
硬性限制,对这些个别情况应从管道的设计、施工检验、运行管理上加强安全防护措施,例
如采用优质钢管、强度设计系数不大于0.3、防腐等级提高、分段阀门采用遥控或自动控制、
管道到建筑物的距离予以适当控制、严格施工检验、管道投产后对管道的运行状况和质量监
控检查相对多一些等。条文中高压A燃气管道到建筑物的水平净距30m是参考温哥华、多伦多
市的规定确定的。几个城市高压燃气管道到建筑物的水平净距见增表10。
几个城市高压燃气管道到建筑物的水平净距 增表10
┌───────┬────────────────────┬───────┐
│ 城市或标准 │ 管道压力、管径与到建筑物的水平净距 │ 备 注 │
├───────┼────────────────────┼───────┤
│ 温哥华 │ 管道输气压力3.45MPa,至建筑物净距约为 │ 经过市区 │
│ │30m(100英尺) │ │
├───────┼────────────────────┼───────┤
│ 多伦多 │ 管道输气压力≤4.48MPa,至建筑物净距约 │ 经过市区 │
│ │为30m(100英尺) │ │
├───────┼────────────────────┼───────┤
│ │ 管道输气压力≤3.17MPa,至建筑物净距约 │ 洛杉矶市区 │
│ 洛杉矶 │为6~9m(20~30英尺) │90%以上为三 │
│ │ │级地区(估计) │
├───────┼────────────────────┼───────┤
│ │ 管道输气压力3.5MPa,采用AP15LX42钢材,│ 在三级或三 │
│ 香 港 │管径DN700,壁厚12.7mm。至建筑物净距最 │级以下地区敷 │
│ │小为3m │设,不进入居民│
│ │ │点和四级地区 │
├───────┼────────────────────┼───────┤
│ 《原油天然气│ 管道输气压力1.6~4.0MPa,管道DN<200、 │ 当达不到间距│
│工程设计防火 │200≤DN≤400、DN>400 ,至100人以上的居民 │要求时,可采取│
│规范》 │区间距分别为20m、40m、60m。 │降低强度设计系│
│GB 50183-93 │ │数,增加管道壁│
│ │ │厚的措施 │
└───────┴────────────────────┴───────┘
本条中所述“对燃气管道采取行之有效的保护措施”,是指沿燃气管道的上方设置加强钢
筋混凝土板(板应有足够宽度以防侧面侵入)等措施。
5.9.16 在特殊情况下突破规范的设计今后可能会遇到,本条等效采用英国IGE/TD/1标准,
对安全评估予以提倡,以利于我国在这方面制度和机构的建设。承担机构应具有高压燃气管
道评估的资质,并由国家有关部门授权。
5.9.18 管道附件的国家标准目前还不全,为便于设计选用,列入了有关行业标准。
5.9.19 本条对燃气管道阀门的设置作了要求。
(1)分段阀门的最大间距是等效采用美国联邦法规49-192的规定。
5.9.20 对于管道清管装置工程设计中已普遍采用,而电子检管目前国内很少见。电子检管
现在发达国家已日益普遍,已被证实为一有效的管道状况检查方法,且无需挖掘或中断燃气
供应。对暂不装设电子检管装置的高压燃气管道,宜预留安装电子检管器收发装置的位置。
6 液化石油气供应
6.1 一般规定
6.1.1 规定了本章适用范围。这里要说明的是新建工程应严格执行本章规定;扩建和改建
工程执行本章规定确有困难时,可与当地有关部门协商采取可靠的安全措施后可适当降低要
求。
6.1.2 规定了本章不适用的液化石油气工程和装置设计,其原因是:
(1)炼油厂、石油化工厂、油气田、天然气气体处理装置的液化石油气加工、储存、灌装和
运输是指这些企业内部的工艺过程,应遵循有关专业规范。
(2)国外对低温常压储存称为全冷冻式储存,故本规范局部修订时,采用国际上通用命名。
括弧内是新增加内容。液化石油气全冷冻式储存国外早就使用,且有成熟的安全管理经验。
我国目前也有不少企业引进全冷冻式储存方式。但在设计时,全冷冻式液化石油气贮罐与基
地外建、构筑物间距确定比较混乱。各地有关部门强烈要求这一防火间距规范化。为此,在
制定这一防火间距时,根据我国国情,其间距比国外规定值适当增大。
(3)目前虽然广州、珠海、深圳已开始采用常温压力槽船运输液化石油气,但尚无成熟经验,
故暂未纳入本规范。
(4)用于轮船、铁路车辆和汽车上的液化石油气装置,应另行编制专业规范。
6.2 液态液化石油气运输
6.2.1 本条规定了运输方案的选择要求。
液化石油气由生产厂或供应基地至接收站(指储存站、储配站、灌瓶站、气化站和混气站)
可采用管道、铁路槽车、汽车槽车和槽船运输。在进行液化石油气供应系统方案设计和初步
设计时,运输方式的选择是首先要解决的问题之一。运输方式主要根据接收站的规模、运距、
交通条件等因素,经过基建投资和常年运行管理费用等方面经技术经济比较确定。当条件接
近时应优先采用管道输送。
1.管道输送:这种运输方式一次投资较大、管材用量多(金属耗量大),但运行安全、管理简
单、常年费用低。适用于运输量大的液化石油气运输,也适用于虽运输量不大,但靠近气源
厂的接收站。
2.铁路运输:这种运输方式的运输能力较大、费用较低,当站区距铁路较近、具有较好接轨
条件时,可选用。而当距铁路线较远、接轨投资较大、运距较远、编组次数多时,不宜选用。
3.汽车槽车运输:这种运输方式虽然运输量小、常年费用较高,但灵活性较大,便于调度,
通常广泛用于各类小型液化石油气站。同时也可作为大中型液化石油气供应基地的辅助运输
工具。
在实际工程中液化石油气供应基地通常采用两种运输方式,即以一种运输方式为主,另一
种运输方式为辅。小型液化石油气灌瓶站、气化站、混气站采用汽车槽车运输为宜。
6.2.2 液态液化石油气管道设计压力P(表压)分为:小于1.6MPa;1.6~4.0MPa和大于4.0MPa
三级,其根据有三:
1.符合目前我国压力容器、阀门和附件等压力级别划分;
2.与现行的《工业管道工程施工及验收规范(金属管道篇)》的管道压力分类相一致;
3.符合目前我国液化石油气输送管道设计压力级别的现状。
6.2.3 液态液化石油气输送管道的设计压力应按输送压力和液化石油气饱和蒸气压力之和
确定。输送压力即所需泵的扬程,它应大于条文中公式(6.2.4)的计算值。液化石油气饱和蒸
气压力应取始端贮罐最高工作温度下的计算值。按上述方法算得管道起点最高工作压力后,
应圆整成6.2.2规定的相应压力级制,作为输送管道的设计压力。
6.2.4 液态液化石油气输送泵的扬程应大于所需泵的计算扬程。关于泵的计算扬程的计算
公式说明如下:
1.管道总阻力损失包括了摩擦阻力损失和局部阻力损失。在实际工作中不需详细计算每个
阀门及附件的局部阻力损失,而根据设计经验取5%~10%的摩擦阻力损失。当管道较长时取
较小值,管道较短时取较大值;
2.管道终点的余压是指液态液化石油气进入接收站贮罐前的剩余压力。为保证一定的进罐
速度,根据运行经验取0.2~0.3MPa。
3.计算管道终起点高程差引起的附加压头是为了防止液态液化石油气在输送过程中发生气
化。同时还应验算中间高点的管道压力。
6.2.5 液态液化石油气管道摩擦阻力损失计算公式中的摩擦阻力系数λ值,采用原苏联建
筑法规《煤气供应(室内外煤气设备设计规范)》中过渡区的计算公式。公式中管道内表面当
量绝对粗糙度K值,根据我国实际情况对无缝钢管取0.2mm。
6.2.6 液态液化石油气在管道中的经济流速取0.8~1.4m/s,主要根据基本建设投资和常年
运行费用等经技术经济比较确定的。
管道内最大流速小于3m/s时,为安全流速,以确保液态液化石油气在管道内流动过程中所
产生的静电有足够的时间导出,防止静电电荷集聚和电位增高。
国内外有关规范规定的烃类液体在管道内的最大流速如下:
美国《烃类气体和液体的管道设计》规定为2.3~2.4m/s;
原苏联建筑法规《煤气供应(室内外煤气设备设计规范)》规定最大流速不应超过3m/s;
原石油部《炼油厂设计标准》规定各类油品最大流速为3m/s;
《石油化工厂生产中静电危害及其预防止》规定油品管道最大允许流速为3.5~4m/s是合适
的。据此本规范规定液态液化石油气在管道中的最大流速不超过3m/s。
6.2.7 液态液化石油气输送管道不得穿越居住区和公共区建筑群主要考虑安全问题。因为在
较高压力下液态液化石油气输送管道一旦发生断裂引起大量液化石油气泄漏,其危险性较一
般燃气管道危险性和破坏性大得多。
在国内外这类管线都尽力避开居住区和公共建筑群。
6.2.8 本条规定了液态液化石油气管道的最小埋设深度。
因为液化石油气能溶解少量水分,在输送过程中,当温度降低时其溶解水将析出,为防止
析出水结冻而堵塞管道,应将其埋设在冰冻线以下。此外,为防止外部动荷载破坏管道,特
规定管顶覆土厚度不应少于0.8m。
6.2.9 条文中表6.2.9-1和6.2.9-2按不同压力级别,分三个档次分别规定了地下液态液化石油
气管道与建、构筑物及相邻管道等之间的水平和垂直净距,其依据如下(详见专题报告):
1.关于地下液态液化石油气管道与建、构筑物及相邻管道等之间的水平净距。
1)国内现状。我国一些城市地下液态液化石油气管道与建、构筑物的防火间距见表32。
2)几个国家类似管道的防火间距见表33。
在美国敷设输气管道时,按建筑物密度划定地区等级,以此确定管道结构类型和试压方法。
计算管道壁厚时,则按地区等级采取不同设计系数(F)求出所需的壁厚以此保证安全,而对安
全间距无明确规定。
3)国内天然气管道防火间距见表34。
我国一些城市地下液态液化石油气管道与建、构筑物的防火间距(m) 表32
┌────────┬──────┬──┬──┬──┬──┐
│\ 城市 │ │ │ │ │ │
│ \ │ │ │ │ │ │
│名称\ │ 北京 │天津│南京│武汉│宁波│
│ \ │ │ │ │ │ │
├────────┼──────┼──┼──┼──┼──┤
│一般建、构筑物│ 15 │ 15 │ 25 │ 15 │ 25 │
│ 铁路干线 │ 15 │ 25 │ 25 │ 25 │ 10 │
│ 铁路支线 │ 10 │ 20 │ 10 │ 10 │ 10 │
│ 公路 │ 10 │ 10 │ 10 │ 10 │ 10 │
│ 高压架空电力线 │1~1.5倍杆高 │ 10 │ 10 │ 10 │ - │
│ 低压架空电力线 │ 2 │ 2 │ - │ 1 │ - │
│ 埋地电缆 │ 2 │ 2.5 │ - │ 1 │ - │
│ 其他管线 │ 2 │ 1 │ - │ 2.5 │ - │
│ 树木 │ 2 │ 1.5 │ - │ 1.5 │ - │
└────────┴──────┴──┴──┴──┴──┘
几个国家类似管道的防火间距(m) 表33
┌────────┬─────┬─────┬────┬────┐
│ 建、构筑物名称 │ 原苏联^① │ 英国^② │ 瑞士^③ │ 日本^④ │
├────────┼─────┼─────┼────┼────┤
│ 居民区、工厂 │ 75 │12.2* 18.3** │ 15 │ 3~5 │
├────────┼─────┼─────┼────┼────┤
│ 铁路干线 │ 75 │ - │ - │ - │
├────────┼─────┼─────┼────┼────┤
│ 铁路支线及公路 │ 30 │ - │ - │ - │
├────────┼─────┼─────┼────┼────┤
│ 输电线 │ 1倍杆高 │ - │ - │ - │
└────────┴─────┴─────┴────┴────┘
注:①摘自原苏联《天然气输气干线》DN<300
Pg=1.2~2.5MPa的安全防火间距。
②*摘自英国《高压输气管线敷设推荐准则(1965年)》中18~24英寸管道安全防火间距。
**摘自英国BS(暂行)中18~24英寸天然气管道安全防火间距。
③乙烯管道防火间距。
④天然气管道防火间距。
4)考虑管道断裂大量液化石油气泄漏,遇到点火源发生爆炸并引起火灾时,其辐射热对人
的影响。火焰热辐射对人的影响主要与泄漏量、地形、风向和风速等因素有关。一般情况下,
火焰辐射热强度可视为半球形分布,随距离的增加其强度减弱。当辐射热强度为22000kJ/h·
m^2时,人在3s后感觉到灼痛。为了安全不应使人受到大于16000kJ/h·m^2的辐射热强度,故
应让人有足够的时间跑到安全地点。计算表明,当安全距离为15m时,相当于每小时有1.5t液
态液化石油气从管道泄漏,全部气化而着火,此相当于管道直径为DN200的1h泄漏量。这是相
当大的事故。因此,液态液化石油气管道与居住区、村镇和重要公共建筑之间的防火间距规
定要大些,而与有人活动的一般建、构筑物的防火间距规定的小些,是安全和切实可行的。
四川天然气管道安全防火间距(m) 表34
┌──────────────┬──────────────┐
│ \ │ │
│建、\ 管道压力(MPa) │ P<16 1.6<P<4.0 P≥4.0 │
│构筑物\ │ │
│名称 \ │ │
├──────────────┼──────────────┤
│炸药及危险品仓库、军事设施等│大于200并与有关单位协商确定 │
├──────────────┼──────────────┤
│ 居民点、工厂等 │ 25 50 50 │
├──────────────┼──────────────┤
│ 铁路干线 │ 10 25 25 │
├──────────────┼──────────────┤
│ 公路及铁路支线 │ 大于10并与有关单位协商确定 │
└──────────────┴──────────────┘
5)与给水、排水、暖气、热力及其他燃料管道的水平净距均不小于2m,主要考虑施工安装
和检修时互不干扰,同时也考虑设置阀门井的需要。
6)与电力线的水平净距。管道与地下电力线之间的水平净距主要考虑交流输电线路运行时
对液化石油气管道产生感应电位的影响,据此其间距不少于10m足够。
对架空电力线还要考虑倒杆的影响,参考国内外规范规定不小于1倍杆高且不小于10m。
通讯线对液化石油气管道影响很小,此间距规定不应小于2m。
7)与国家铁路线和企业专用线的水平净距,与铁路、公路的水平净距分别不应少于25m和
10m;与高速公路Ⅰ、Ⅱ级和Ⅲ、Ⅳ级公路分别不应小于10m和5m,主要是参考天然气输气
管道规范确定的。
8)与树木(树行)的水平净距主要考虑管道施工时尽可能不伤及树木根系,因液化石油气管
道直径较小,故规定不应小于2m。
2.地下液态液化石油气管道与构筑物及相邻管道等之间的垂直净距。
1)与给水、排水、暖气、热力及其他燃料管道交叉时的垂直净距不小于0.2m主要考虑管道
下降的影响,同时参考天然气和其他管道有关规范确定的。
2)与直埋和铠装电缆交叉时的垂直净距分别规定不小于0.5m和0.2m是根据供电部门的有关
规定确定的。
3)与铁路交叉时,管道距轨底垂直净距不小于1.2m是根据铁路部门的规定确定的,以避免
列车动荷载的影响。
4)与公路交叉时,管道距路面垂直净距不小于0.8m是考虑避免汽车动荷载的影响确定的。
6.2.10 液态液化石油气管道阀门设置数量以少为好,主要根据各管段位置,考虑运行和检
修的需要而设置。
管路沿线宜每隔5000m左右设置一个阀门,是根据国内现状确定的。
6.2.11 液态液化石油气管道穿越河流、湖泊、沼泽等障碍物时,通常采用架空敷设。该段
管道两阀门间应设置管道安全阀,其目的是防止因太阳热辐射而引起管道内压急剧升高导致
管道发生破裂。
地下管道分段阀门之间设置放散阀,是考虑管道试验和检修的需要。
6.2.13 规定设计时选用的铁路槽车和汽车槽车性能应符合条文中相应技术条件的要求。槽
车的设计应另遵循有关规定。
6.3 液化石油气供应基地
6.3.1 液化石油气供应基地这一用语是新提出的,其目的为便于本章条文编写。
液化石油气供应基地按其功能可分为储存站、储配站和灌瓶站。各站功能如下:
储存站 即液化石油气储存基地,其主要功能是储存液化石油气,并将其转输给灌瓶站、
气化站和混气站。有时也进行少量灌瓶作业。
灌瓶站 即液化石油气灌瓶基地,其主要功能是进行灌瓶作业,并将其送至瓶装供应站或用
户。同时,也灌装汽车槽车,并将其送至气化站和混气站。
储配站 兼有储存站和灌瓶站的全部功能,是储存站和灌瓶站的统称。
6.3.2 对液化石油气供应基地规模确定做了原则性规定。其中居民用户液化石油气用气量指
标应根据当地居民用气量指标统计资料确定。当缺乏这方面资料时,可根据当地其他燃料实
际消耗指标、生活水平、生活习惯、气候条件等因素参考类似城市居民用气量指标确定。
我国一些城市居民用户液化石油气实际用气量指标见表35。
我国一些城市居民用户液化石油气实际用气量指标 表35
┌─────┬───┬───┬───┬───┬───┬────┬───┬───┬───┬───┐
│ 城市名称 │ 北京 │ 天津 │ 上海 │ 沈阳 │ 长春 │ 桂林 │ 青岛 │ 南京 │ 济南 │ 杭州 │
├─────┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼───┼───┼───┼───┤
│用气量指标│ 9.6~ │ 9.65~│13~14│10.5~ │10.4~ │ 10.23~ │ 10.0 │ 15~ │ 10.5 │ 10.0 │
│(kg/户·月) │ 10.76 │ 10.8 │ │ 11 │ 11.5 │ 10.3 │ │ 17 │ │ │
├─────┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼───┼───┼───┼───┤
│用气量指标│ 2.4~ │ 2.41~│ 3.25~│ 2.6~ │ 2.6~ │ 2.55~ │ 2.50 │3.75~ │ 2.6 │ 2.50 │
│(kg/人·月) │ 2.69 │ 2.7 │ 3.5 │ 2.75 │ 3.25 │ 3.07 │ │ 4.25 │ │ │
└─────┴───┴───┴───┴───┴───┴────┴───┴───┴───┴───┘
根据上表考虑是生活水平逐渐提高的趋势,北方地区可取15kg/月·户,南方地区可取
20kg/月·户。
6.3.3 关于液化石油气供应基地贮罐设计总容量仅作了原则性的规定。其根据如下:
1.各炼油厂一般每年检修一次,检修时间大部分在30d左右,有的达40~50d,个别厂达60d。
过去液化石油气供应基地的储存天数多在20d左右,近年来有加大储存天数的趋势。
2.1987年我国液化石油气贮罐总容积约30万m?3(149480t),相当于约90d高峰月平均日供应
量。一些城市液化石油气实际储存能力和储存天数见表36、表37、表38。
一些城市液化石油气实际储存能力和储存天数 表36
┌──────┬─────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│ 名称 │ 全国 │ 北京 │ 天津 │ 上海 │ 南京 │ 宁波 │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│供应量(t/a) │ 598281 │ 151573 │ 29452 │ 43319 │ 33274 │ 15211 │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│储存能力(t)/ │149490/600 │ 9040/27 │ 3380/46 │ 2425/26 │ 3320/18 │ 2140/15 │
│贮罐台数(台) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│储存天数(d) │ 50 │ 21.8 │ 41.9 │ 20.4 │ 36.4 │ 51.35 │
└──────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┘
一些城市液化石油气实际储存能力和储存天数 表37
┌──────┬─────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│ 名称 │ 吉林 │ 长春 │ 大连 │ 杭州 │ 济南 │ 武汉 │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│供应量(t/a) │ 6460 │ 8459 │ 16812 │ 10924 │ 9973 │ 27605 │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│储存能力(t)/ │ 900/9 │ 1140/9 │ 1600/12 │ 2094/15 │ 1200/20 │ 2700/18 │
│贮罐台数(台) │ │ │ │ │ │ │
├──────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│储存天数(d) │ 50.8 │ 49.2 │ 34.7 │ 70 │ 43.9 │ 35.7 │
└──────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┘
一些城市液化石油气实际储存能力和储存天数 表38
┌──────┬─────┬─────┬──────┬──────┐
│ 名称 │ 广州 │ 哈尔滨 │ 石家庄 │ 乌鲁木齐 │
├──────┼─────┼─────┼──────┼──────┤
│供应量(t/a) │ 12108 │ 9692 │ 13480 │ 16791 │
├──────┼─────┼─────┼──────┼──────┤
│储存能力(t)/ │ 1400/7 │ 1346/10 │ 1020/7 │ 2000/18 │
│贮罐台数(台) │ │ │ │ │
├──────┼─────┼─────┼──────┼──────┤
│储存天数(d) │ 42.2 │ 50.7 │ 61.5 │ 61.5 │
└──────┴─────┴─────┴──────┴──────┘
从上表可知,目前我国各煤气公司液化石油气实际储存天数多在35~60d,远远超过原规
范规定的15~20d的储存时间。
我们认为根据我国液化石油气供应现状,单以加大储存天数已不能完全解决供求矛盾,且
造成基建投资增加、危险性加大。故对贮罐设计总容量仅作了原则性的规定。在设计时应根
据具体情况合理确定贮罐设计总量。
6.3.4 液化石油气供应基地贮罐设计总容量分配问题。
本条规定了液化石油气供应基地贮罐设计总容量超过3000m^3时,宜将贮罐分别设置在储
存站和灌瓶站,主要是考虑城市安全问题。
灌瓶站的贮罐设计总容量宜取一周左右计算月平均日供应量,其余为储存站的贮罐设计总
容量,主要依据如下:
1.国内外液化石油气火灾和爆炸事故实例表明其单罐容积和总容积越大,事故所涉及的范
围和造成的损失越大。
2.世界各液化石油气先进国家,如:美国、日本、原苏联、法国、西班牙等国的液化石油
气分为三级储存即一、二、三次储存基地。一次储存基地是国家或地区级的储存基地,通常
采用低温常压或地下储库储存,其储存量达万吨级以上。二次储存基地其储存量次之,通常
采用降温或常温压力储存单罐容积较大。三次储存基地即灌瓶站,储存量和单罐容积较小贮
罐总容量一般为1~3d的计算月平均日供应量。
3.我国一些大城市,如:北京、天津、南京、杭州、武汉、济南、石家庄等地采用两级储
存,即分为储存站和灌瓶站两级储存。
一些城市液化石油气储存量及分配情况见表39。
可见,灌瓶站贮罐设计容量定为计算月平均日供气量的一周左右是符合我国国情的。
1987年一些城市液化石油气贮罐容量及分配情况 表39
┌─────────┬─────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│ 城市 │ 北京 │ 天津 │ 南京 │ 杭州 │ 济南 │ 石家庄 │
├─┬───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│总│贮罐总容量(m^3)│ 17680 │ 9992 │ 7680 │ 2398 │ ~4000 │ 5020 │
│ ├───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│计│总储存天数(d) │ 21.8 │ 52.4 │ 36.4 │ 70 │ 43.9 │ 77 │
├─┼───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│储│ 贮罐容量(m^3) │ 15600 │ 7600 │ 5600 │ 2000 │ 3200 │ 4000 │
│存├───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│站│ 储存天数(d) │ 17.3 │ 37.2 │ 24.4 │ 59 │ 36 │ 56 │
├─┼───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│灌│ 贮罐容量(m^3) │ 2080 │ 2392 │ 2080 │ 398 │ ~800 │ 1020 │
│瓶├───────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│站│ 储存天数(d) │ 4.5 │ 15.2 │ 12 │ 11 │ ~7.9 │ 11 │
└─┴───────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┘
注:石家庄市1989年资料。
6.3.5 因为液化石油气供应基地是城市公用设施重要组成部分之一,故其布局应符合城市
总体规划和城市燃气规划的要求。
液化石油气供应基地的站址应远离居住区、村镇、学校、工业区和影剧院、体育馆等人员
集中的地区是为了保证公共安全,以防止万一发生像墨西哥和吉林那样的恶性事故给人们带
来巨大的损失。
6.3.6 本条规定了液化石油气供应基地选址的基本原则。
1.站址应选择在所在地区全年最小频率风向的上风侧,主要考虑站内贮罐或设备泄漏或发
生事故时,避免和减少对保护对象的危害。
2.站址应是地势平坦、开阔、不易积存液化石油气的地带,而不应选择在地势低洼、地形
复杂、易积存液化石油气的地带,以防止一旦液化石油气泄漏,因积存而造成事故隐患。同
时也考虑减少土石方工程量,以节省投资。
3.站址应具有良好的市政设施条件,如:上水、下水、铁路、公路、供电等,是为了减少
基本建设投资。
4.避开地震带、地基沉陷、废弃矿井和雷击等地区是为防止由于这些自然灾害而造成巨大
损失。
6.3.7 本规范原第6.3.7条的形成是根据80年代国内情况。随着我国改革开放的力度增加,
液化石油气贮存方式由单一的全压力式贮存发展到多种方式贮存,故必须对6.3.7条进行修改,
变更为表6.3.7-1、表6.3.7-2和表6.3.7-3三个表,以满足液化石油气不同贮存方式工程建设的需
要。
表6.3.7-1是明确液化石油气供应基地全压力式贮罐与基地外建、构筑物的防火间距。由于
全压力式液化石油气供应基地工艺和设备水平日趋成熟,管理水平也相应提高,且基地规模
越来越大,基地密度增加,特别是长江流域和广东、福建、浙江等沿海城市近年来兴建(或准
备兴建)较多。在选址时,要满足6.3.7条规定极为困难。为此《城镇燃气设计规范》国家标准
管理组与有关部门多次慎重讨论,参照美国消防协会标准NFPA58-95、美国石油学会标准
API2510等标准和根据本规范原6.3.7条说明以及现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16-87
(修订本)的有关规定认为修改6.3.7条的条件已成熟。经修改后的表6.3.7-1中全压力式液化石油
气供应基地贮罐与基地外建、构筑物的防火间距降低,为节省土地创造了条件,具有明显的
经济效益和社会效益。
表6.3.7-1的注④地下贮罐单罐容积和总容积确定的原则:a.气相液化石油气和液化石油气混
空气的管道供气规模的需要;b.地下贮罐维修较为困难,故对单罐容积和总容积作一限制。
表6.3.7-2是新增加的内容,其主要依据如下:
(1)美国、日本、德国等国家全冷冻式液化石油气供应基地与基地外建、构筑物的防火间距仅
仅和贮存规模、贮罐单罐容量、贮罐安置形式(地上贮罐、地下贮罐、有无防液堤等)等有关,
而与被贮存的液化石油气状态(冷冻式或全压力式)无关。
(2)美国消防协会标准NFPA58-95规定,有防液堤的地上贮罐与基地外建筑物防火距离与地
下贮罐等同处理,当单罐容积大于265m^3时为无防液堤地上贮罐防火距离的一半。当单罐容
积大于454m^3时,只列出地上贮罐防火间距值,但在美国石油学会标准API2510中规定对单罐
容积大于3785m^3,设有防液堤的地上贮罐其防火间距为无防液堤地上贮罐防火间距的一半。
(3)国外冷冻式液化石油气贮罐与建、构筑物间距基本上不区分建、构筑物的类别。美国消
防协会标准NFPA58-95未明确规定。美国石油学会标准API2510规定:有防液堤的冷冻式液化
石油气贮罐与毗邻资产的界线最小距离为200英尺(61m)。当毗邻资产为住宅、公共建筑、集合
场所或工业场址时,其水平距离应增加或提供补充的保护措施。
日本《石油密集区域灾害防止法》规定,大型综合油气化基地与人口密度区域(学校、医院、
剧场、影院、重要文化遗产建筑、日流动人口2万以上车站、建筑面积2000m^2以上的商店、酒
店等)其安全距离为150m;与上述区域以外居民居住的建筑物的安全距离为80m。
德国TRB810规定有防液堤的全冷冻式液化石油气单罐容积大于3785m^3时与建筑物距离为60m。
大型冷冻式液化石油气储存工程至今在我国已有几家开始施工,故迫切需要制定与基地外建、
构筑物的防火间距。根据我们目前掌握资料编制上述防火间距,考虑到我国目前一些客观条件,
其值仍高于国外规定。
表6.3.7-3是新增加的内容,表中所列的防火间距是参照现行国家标准《建筑设计防火规范》
GBJ 16-87中表4.6.2的规定。
6.3.8 注③规定原则可参阅本规范表6.3.7-1注④的说明。
(原条文说明中表40~表57删除)
6.3.8A 本条规定主要是考虑全压力式液化石油气供应基地在扩建时采用全冷冻式液化石油
气贮罐而制定的。当液化石油气供应基地内有两种不同贮存方式时,美国消防协会标准NFPA
58-95规定不应把不同储存方式的液化石油气贮罐布置在同一贮罐组内。目前液化石油气储
存方式一般有全冷冻式、全压力式和半冷冻式三种,但不论何种储存方式,液化石油气物理
和化学性质均不发生质的变化,故对同一企业内不同储存方式的液化石油气贮罐防火间距可
按《建筑设计防火规范》GBJ 16-87中第4.6.5条和《城镇燃气设计规范》GB 50028-93中第
6.3.17条执行。本条规定防火间距不应小于35m是参照《日本石油密集区域灾害防止法》中有
关规定。
6.3.9 本条规定了液化石油气供应基地的总平面布置要求。
条文中规定液化石油气供应基地必须分区布置,即分为生产区和辅助区,主要考虑:
1.有利按防火间距大小顺利进行总图布置,节约用地;
2.便于安全管理和生产管理;
3.贮罐区布置在边侧有利于发展。
生产区布置在站区全年最小频率风向上风侧或上侧风侧,主要考虑液化石油气泄漏和发生
事故时减小对辅助区的影响。
灌瓶间的气瓶装卸台前应留有较宽敞的汽车回车场地,是为了便于运瓶汽车回车的需要。
场地宽度根据日灌瓶量确定,一般不宜小于30m。大型灌瓶站应更宽敞一些,小型灌站可窄
一些。
6.3.10 液化石油气供应基地的四周和生产区与辅助区之间设置高度不低于2.0m的非燃烧体
实体围墙,主要是考虑安全防范的需要。
6.3.11 关于消防通道的规定是根据液化石油气贮罐总容量大小区分的。贮罐总容积大于
500m^3时生产区应设置环形消防通道;小于500m^3时可设置尽头式消防车道和面积不小于
12m×12m的回车场,供大型消防车使用的回车场面积不小于15m×15m这是消防补救的基
本要求。
6.3.12 液化石油气供应基地设置出入口的规定,除考虑生产需要外主要考虑消防扑救时保
证消防车畅通。
6.3.13 因为气态液化石油气密度约为空气的2倍,故生产区内严禁设置地下、半地下建、构
筑物,以防积存液化石油气造成事故隐患。
此外,如果生产区内必须设置地下管沟时,必须采用干砂填充。
6.3.16 液化石油气装卸管应设置便于操作的机械吊装设施,主要考虑防止进行装卸作业时
由于胶管回弹而打伤操作人员和减轻劳动强度。
6.3.17 本条规定了液化石油气贮罐和贮罐区的布置要求。
(1)贮罐之间的净距主要是考虑施工安装、检修和运行管理的需要,故规定地上贮罐之间的
净距不应小于相邻较大罐的直径。地下贮罐之间的净距不宜小于相邻大罐的半径,且不应小
于1.0m。
(2)数个贮罐总容积超过3000m^3时应分组布置。组内贮罐宜采用单排布置。组与组之间的
距离不应小于20m,主要考虑发生事故时便于扑救和减少罐组之间的相互干扰。
(3)贮罐组四周应设置高度为1m的非燃烧体实体防护墙是防止贮罐或管道发生破坏时,液态
液化石油气不会因外溢而造成更大的事故。吉林事故的实例证实了设置防护墙的必要性。此
外防护墙高度限制1m不会使贮罐区因通风不良而窝气。
6.3.19 本条规定了液化石油气泵的设置要求。
1.为了防止液化石油气泵因入口管段过长和管件过多、阻力增大而发生气蚀,破坏正常运行,
故推荐将烃泵设置在贮罐区内。
2.在能保证液化石油气泵正常运行的条件下,将烃泵设置在泵房内时,与贮罐之间距离不
应小于15m,这一规定与《建筑设计防火规范》一致。如果由于管段过长而不能保证正常运
行,又必须设置在泵房内,此时面向贮罐一侧的泵房外墙采用防火墙,这是一种简单可行的
防护措施,可将其间距减小至6m是安全的。
6.2.20 液态液化石油气泵安装高度应满足公式6.3.20的要求,是防止泵发生气蚀现象和保证
正常运行的基本条件,设计时应进行验算。
6.2.23 灌瓶间和瓶库与建、构筑物的防火间距的确定原则与第6.3.8条类同。
因为灌瓶间和瓶库内储存一定数量实瓶,故参照《建筑设计防火规范》甲类库房和厂房与
建筑物防火间距的规定,按其总存瓶数量分为10t、11~30t和30t三个档次分别提出不同的防
火间距要求。
关于注的说明:
注②为减少占地面积和投资,计算月平均日灌瓶量小于500瓶的小型灌瓶站的压缩机室、仪
表间可与灌瓶间合建成一幢建筑物,为防止事故发生和发生事故的干扰,它们之间应采用防
火墙隔开。
仪表间与灌瓶间、压缩机室门、窗开口之间的距离不应小于6m是根据《火灾和爆炸场所电
力装置设计规范》的要求确定的。
注③计算月平均日灌瓶量小于200瓶的小型灌瓶站(供应量约1000t/a,供应户数约5000户)。
在确保安全的前提下,为减少占地面积和节约投资可将汽车槽车装卸柱附设在灌瓶间山墙的
一侧。同时规定山墙必须是防火墙。
6.3.24 灌瓶间内气瓶存放量是根据各地煤气公司实际运行情况确定的。
一些灌瓶站的实际气瓶存放情况见表58。
一些灌瓶站气瓶实际储存情况 表58
┌────────┬─────┬─────┬─────┬────┬─────┬───┐
│ 站名 │ 津二灌 │ 宁第一 │ 国权路 │沈灌瓶站│汉灌瓶站 │长春站│
│ │ 瓶站 │ 灌瓶厂 │ 灌瓶站 │ │ │ │
├────────┼─────┼─────┼─────┼────┼─────┼───┤
│平均日灌瓶量(个) │ 约3000 │7000~8000│1300~1400│ 1500 │1500~1600│ 1500 │
│ 储存数(个) │3000~4000│ 8000 │6000~7000│ 1000 │ 4000 │ 4500 │
│储存天数(日) │ >1 │ 约1 │ 约4 │ 0.67 │ 2.7 │ 约3 │
└────────┴─────┴─────┴─────┴────┴─────┴───┘
注:本表是1979年的调查资料。
从表中可以看出,存瓶量取1~2d的计算月平均日灌瓶量是可以保证连续供气的。
6.3.27 液化石油气的装卸是液化石油气储配系统的主要工艺操作过程之一,即通常的卸车
作业、压缩机或泵常用作卸车的设备,根据需要选用合适排量的压缩机是设计工作中的一个
计算问题。
在原苏联《液化石油气》(Сжиженный Углеводородный Газ
Москва 1965)一书中,作者А·П·克里缅科(А·П·клименко)列有一个计
算公式:
1
G=K1·F·ΔP--------------- (16)
r t^0.5
式中 G--压缩机排量;
F--槽车内液面面积;
ΔP--槽车与贮罐之间的压降;
t--时间;
r--汽化潜热;
K1--系数,取30~50,与液化石油气组成、槽车罐体冷却条件、压降及其他因素有
关。
这个公式实质上是从考虑槽车液面不稳定导热而推导出的,由导热微分方程可以看到,这
一公式只有时间t很短的情况下才可用来计算通过液面的不稳定导热损失。在过程的开始时刻,
这种不稳定导热热流可能有相当高的数值,克里缅科在如何确定计算应取的t值上未予说明。
此外,更为主要的是,在卸车过程中通过槽车液面的不稳定导热无论就槽车的各种热损失诸
方面或者就热平衡、质平衡诸因素的数量方面来说都不是一个主要侧面,因此克里缅科公式
不能表达实际卸车过程,不能适用于设计工作。
用压缩机进行液化石油气槽车卸车等操作,其过程是一个流体力学--热力学过程。压缩
机向被卸槽车气相中不断压入工质,导致其中密度、压力和温度升高,从而在卸出槽车与装
入液相液化石油气的贮罐之间造成压差达到卸车的效果。
在热力学第一定律、气体混合、传热学及流体力学原理的基础上推导出本条文液化石油气
卸车用压缩机排量的规范公式,并结合国内通用的5种槽车参数按典型的卸车管道系统给出了
公式的计算结果,经最小二乘法对计算结果数据进行曲面拟合,得到实用公式6.3.27。详细
推导,计算过程及1989年12月哈尔滨市煤气公司液化石油气厂进行的验证实测结果已列于
“本规范”专题报告二“液化石油气卸车用压缩机排量规范公式”。
6.3.32 汽车槽车装卸台(柱)的胶管与快装接头之间应设置阀门,是为了最大限度地减少装卸
车完毕时液化石油气泄漏量。
6.3.33 液化石油气储配站、灌瓶站备用新瓶数量取总供应户数的2%左右,是根据各站实际
情况确定的。
6.3.34 新瓶和检修后的气瓶首次灌瓶前将其抽至83.0kPa真空度以上,此时灌装完毕后气瓶
内的氧气含量在4%以下,可防止首次点燃煤气时发生爆鸣声和恐怖感。
6.3.35 规定了使用液化石油气和残液做燃料锅炉的附属贮罐应设置在独立房间内。同时限
制了贮罐设计总容积不应超过1d的使用量,且不应超过10m^3,主要考虑:
1.减少贮罐阀门泄漏向室外扩散;
2.限制容量是为了减少万一发生事故所造成的损失。
6.3.36 贮罐室与锅炉房之间的防火间距不应小于12m,且贮罐室面向锅炉一侧的外墙应采
用无门窗洞口的防火墙,是综合了安全防火、工艺要求和减少占地面积等诸因素确定的。
6.3.37 液化石油气气化室可与锅炉房毗连,主要是考虑防止气态液化石油气再液化。为确
保安全还规定气化室与锅炉房之间采用防火墙隔开,且两者门、窗开口之间的距离不应小于6m。
6.4 气化站和混气站
6.4.1 气化站和混气站贮罐设计总容量确定原则是在保证正常供应液化石油气的前提下,尽
量减少单罐容积和台数。
6.4.2 气化站和混气站站址选择原则和本规范第6.3.6条相同。
6.4.3 条文中表6.4.3气化站和混气站的液化石油气贮罐与其他建、构筑物的防火间距按贮罐
总容积大小分两档提出不同的防火间距要求,其主要依据同第6.3.7条和第6.3.8条文说明。
关于备注的说明:
注①规定当贮罐总容积超过30m^3和单罐容积超过10m^3时,与建、构筑物之间的防火间距
按本规范第6.3.8条规定执行,主要是为限制气化站和混气站内贮罐容积;
注④供气化用燃气热水锅炉间的门不得面向贮罐是从安全角度考虑的,以防止泄漏气体窜
入;
注⑤明确了采用气瓶组向气化器供应液态液化石油气的气化站和混气站,其瓶组间与建、
构筑物的防火间距按本规范第6.6.8条有关规定执行。
6.4.5 因为气化站、混气站每隔2~3d或更长时间来一次液化石油气,故规定汽车槽车装卸
柱可附设在贮罐室、气化间和混气间山墙一侧,且山墙应采用防火墙是可以保证安全运行的。
6.4.6 工业企业内液化石油气气化站的贮罐总容积不超过10m^3时,将贮罐设置在独立的建
筑物内,该建筑物耐火等级不应低于二级,并应采取其他防火、防爆措施。据此,做了相应
各款规定。
6.4.7 地下贮罐埋设深度是根据北京、深圳等地现状和参考国外有关规范确定的。对于北方
地区应埋设在冰冻线以下,以求贮罐在较稳定的温度下工作。
地下贮罐检修较困难,故规定贮罐应采取有效的防腐措施,以延长其使用寿命。
采用牺牲阳极防腐时,应定期检查贮罐腐蚀情况。
6.4.9 气化器的容积较贮罐容积小得多,故规定了较小的防火间距要求。
6.4.10、6.4.11 气化间和混气间的布置主要考虑施工安装、运行管理和检修的要求,故规定
了各款最小净距。
6.4.12 本条规定了混气系统的工艺要求。
(1)液化石油气与空气的混合气体中液化石油气的体积百分含量规定不应低于其爆炸上限的
1.5倍,是考虑安全要求和我国混气站现状确定的。原苏联等国家规定不应低于爆炸上限的2倍。
(2)本规定是保证燃烧设备具有良好的燃烧性能。
(3)本款对混气系统安全措施仅作原则性的规定。
6.4.13 在气态液化石油气管道供应系统中如果发生气体冷凝,将导致供气中断或使冷凝液
窜入燃烧设备而发生火灾事故。为此,设计时必须确保在任何情况下管壁的最低温度都应高
于管内气体露点温度。本条规定的数值是安全裕量的适当数值。
6.5 瓶装供应站
6.5.1 瓶装供应站供应范围的确定主要依据如下:
1.目前各城市瓶装供应站供应范围大都在5000~7000户,少数在10000户左右,个别站也有
超过10000户的。根据各地意见,考虑经营管理、日常维修和方便用户换气,供气范围5000~
10000户是合适的;
2.瓶装供应站一般设置在居民区内,从安全角度考虑供应规模(范围)不宜过大。
6.5.2 瓶装供应站四周设置高度不低于2.0m的非燃烧体实体围墙主要考虑有利于安全管理,
防止减少一旦发生事故对居民区的干扰和威胁。
6.5.3 瓶装供应站存瓶数量主要根据各地居民用户用气(换瓶)规律确定。以15kg气瓶为准,
一般用户25~35d使用一瓶液化石油气,考虑换瓶高峰故规定其存瓶数量为计算月平均日销售
量的1.5倍左右。对供应范围 为5000~7000户的供应站,其存瓶数量为250~350瓶,总容积相
当于8~10m^3。这样的存瓶数量可保证连续供气不脱销。
空瓶存瓶数量取计算月平均销售量的1倍左右同样是根据用户用气规律确定的。
根据本条规定的存瓶数量可确定所需瓶库面积进行瓶库设计。
6.5.5 瓶装供应站瓶库与站外建、构筑物的防火间距按总存瓶容积分两个档次,提出不同防
火间距要求。主要考虑与《建筑设计防火规范》协调,并比本规范第6.4.3条气化站和混气站
贮罐的防火间距规定略低。
6.5.7 瓶装供应站的修理间修理煤气灶时需要动火,生活用房也是用火地点,故应与瓶库分
开设置,其防火间距不应小于10m。
管理室(营业室)可与空瓶库毗连以便于管理。其间用防火墙隔开是考虑安全问题。
6.6 用户
6.6.1 液化石油气单瓶供应系统由气瓶、调压器、管道及燃具组成,主要适用于居民生活
用气。
设置气瓶的厨房或房间室温不应超过45℃,主要是为保证安全用气,以防止因气瓶内液化
石油气饱和蒸气压升高超过调压器进口最高允许工作压力(调压器最高允许工作压力小于
1.0MPa)而引起火灾。
6.6.2 单瓶供应系统的气瓶设置在室内时,其安装要求主要考虑防火的需要。
6.6.3 单瓶供应系统的气瓶设置在室外时,应设置在专门的小室内是一种安全措施。
6.6.4 瓶组供应系统适用于住宅楼、各类公共建筑用户和小型工业用户。
为节约气瓶投资,可采用临时供气瓶组代替系统中的备用瓶线,以保证正常供气。
6.6.5 瓶组供应系统中气瓶配置数量的确定。
1.使用瓶组气瓶配置数量可按公式(17)计算确定。
Qf
Ns=---------+N2Y (17)
ω
式中 Ns--使用瓶组气瓶配置数量(个);
Qf--高峰用气时间内平均小时用气量,可根据本规范第7.2.6条公式计算或根据统
计资料求得高峰月平均日小时用气量变化表,确定高峰用气时间和高峰平均
小时用气量(kg/h);
ω--高峰用气时间内单瓶自然气化能力。此值与液化石油气组分、环境温度和高峰
用气持续时等因素有关。不带和带自动切换装置的50kg气瓶自然气化能力可参
见表59和表60确定。
N2Y--相当于2d高峰月平均日用气量所需气瓶数量(个)。
不带自动切换装置的50kg气瓶自然气化能力表 表59
┌───────────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ 高峰时间(h) │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
├───────────┼──┬──┼──┬──┼──┬──┼──┬──┤
│ 气温(℃) │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │
│ 高峰时的气化能力(kg/h) │ 1.14│ 0.45│ 0.79│ 0.39│ 0.67│ 0.34│ 0.62│ 0.32│
│ 非高峰时气化能力(kg/h) │ 0.26│ 0.26│ 0.26│ 0.26│ 0.26│ 0.26│ 0.26│ 0.26│
└───────────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
2.备用瓶组气瓶配置数量Nb和使用瓶组气瓶配置数量Ns相同,即:
Nb=Ns (18)
3.临时供气瓶组气瓶配置数量按公式(19)计算确定。
Qf
NL=--------------- (19)
ωL
式中 NL--临时供气瓶组配置数量(个);
Qf--同公式(17);
ωL--更换气瓶时临时供气瓶组单瓶自然气化能力,可参照表61确定(kg/h)。
带自动切换装置的50kg气瓶自然气化能力表 表60
┌───────────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ 高峰时间(h) │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
├───────────┼──┬──┼──┬──┼──┬──┼──┬──┤
│ 气温(℃) │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │ 5 │ 0 │
│ 高峰时的气化能力(kg/h) │ 2.29│ 1.37│ 1.50│ 0.99│ 1.30│ 0.88│ 1.18│ 0.79│
│ 非高峰时气化能力(kg/h) │ 0.41│ 0.41│ 0.41│ 0.41│ 0.41│ 0.41│ 0.41│ 0.41│
└───────────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
更换气瓶时临时瓶组的自然气化能力 表61
┌──────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
│更换气瓶时间│ 2d │ 1d │ 1h │ 30min │
├──────┼──┬──┬──┼──┬──┬──┼──┬──┬──┼──┬──┬──┤
│ 气温(℃) │ 5 │ 0 │ -5 │ 5 │ 0 │ -5 │ - │ - │ - │ - │ - │ - │
├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│高峰时间为4h│ 1.8 │ 1.0 │ 0.2 │ 2.5 │ 1.7 │ 0.9 │ - │ - │ - │ - │ - │ - │
├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│高峰时间为3h│ 2.3 │ 1.3 │ 0.3 │ 3.0 │ 2.0 │ 1.0 │ 8.0 │ 6.8 │ 4.8 │ 14.7│11.8 │ 8.7 │
├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│高峰时间为2h│ 3.3 │ 2.1 │ 1.0 │ 4.1 │ 2.9 │ 1.7 │ - │ - │ - │ - │ - │ - │
├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│高峰时间为1h│ 6.4 │ 4.4 │ 2.5 │ 7.1 │ 5.1 │ 4.2 │ - │ - │ - │ - │ - │ - │
└──────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
4.总配置气瓶数量。
1)瓶组供应系统的总配备气瓶数量按公式(20)计算。
Nz=Ns+Nb=2Ns (20)
式中 Nz--总配备气瓶数量(个);
其余符号同前。
2)采用临时供气瓶组代替备用瓶时,其瓶组供应系统总配备气瓶数量按公式(21)计算。
Nz=Ns+NL (21)
式中Nz--总配瓶数量(个);
NL--临时供气瓶组配备数量(个);
其余符号同前。
6.6.6 当瓶组供应系统的气瓶总容积不超过1m^3(相当于8个50kg气瓶)时,允许将其设置在
建筑物附属的瓶组间或专用房间内。同时提出相应的安全防火要求。
本条规定室温不应低于0℃是考虑保证气瓶具有一定的自然气化能力。
6.6.7 当瓶组供应系统的气瓶总容积超过1m^3时,对瓶组间的设置提出了较高的要求,即
需将其设置在独立房间内。为便于操作,其房间高度不应低于2.2m。
6.6.8 本条对瓶组间与建、构筑物的防火间距分两档提出不同要求,其依据与本规范第6.6.5
条的依据类同,但其防火间距要求略低些。
此外,本条规定当瓶组总容积大于4m^3时,其防火间距要求应符合本规范第6.5.5条的规定
也是合适的。
6.7 管道及附件、贮罐、容器和检测仪表
6.7.1 本条规定了液化石油气管道材料应根据其介质状态和最高工作压力选择,其技术性
能应符合相应的国家标准和有关标准的规定。
6.7.3 阀门及附件的配置应比液化石油气系统设计压力提高一级是安全裕量。
6.7.4 根据各地运行经验,本条规定了在液化石油气贮罐、容器、设备和管道上的阀门严
禁采用灰口铸铁阀门。在寒冷地区应采用钢制阀门,主要是防止阀体破裂引起液化石油气泄
漏而造成火灾和爆炸事故。但对最高工作压力在0.6MPa以下的气态液化石油气管道上设置的
阀门不受此限制。
6.7.5 本条规定用于液化石油气管道系统上的耐油胶管的最高允许工作压力应为系统设计
压力的4倍或4倍以上是参考国外有关规范规定的。
6.7.6 本条规定了站区室外液化石油气管道敷设的要求。
站区室外管道推荐采用单排低支架敷设,其管底与地面净距取0.3m左右。这种敷设方式主
要是便于管道施工安装、检修和运行管理,同时也节省投资。
跨越道路管道支架,其管底与地面净距不应小于4.5m是根据消防车的高度确定的。
6.7.8 关于液化石油气贮罐设计压力的说明。
液化石油气贮罐的设计压力直接决定了贮罐的壁厚,因此它关系到贮罐的技术经济指标、
安全程度,是液化石油气供应系统设计的一个重要参数。在原《城市煤气设计规范》(TJ 28-
78)中规定+48℃时丙烷饱和蒸汽压的数值作为设计压力;实际即是规定液化石油气贮罐设计
压力为1.6MPa。但在80年代,具体工程设计中这一规定的执行遇到了一些困难,一些地方在
兴建贮罐时提高了设计压力,一般达到1.8MPa,造成了浪费和技术上的混乱。
《城市煤气设计规范》(TJ28-78)制定完成后,即提出了对贮罐设计压力的规定问题进行
研究的科研课题。1980年被列入国家计委工程建设、标准规范的制订、修订及重点科研项目
计划。经过近10年的工作,由中国市政工程华北设计院承担、国内14个城市煤气公司协作完
成了该项目的科研,提出了研究报告。在实测与理论研究的基础上得到研究结果。结论是:
对于液化石油气贮罐的设计压力可统一规定为P=1.6MPa(表压)。
研究结果得到贮罐饱和蒸汽温度(液面温度)(tym)与最高空气温(tam)的回归直线关系。
tym=1.6+1.073tam
在考虑规定贮罐设计压力时所采用的计算最高空气温度t^*am是一种数理统计温度值,收集
了15个城市历年气象资料与城市最高热月(7月)的极端最高气温,得到最高温度序列按皮尔逊
Ⅲ型分布给定保证率为1%计算得到最高气温t^*am。
国内大多数地区t^*am都小于或等于43℃。对国内个别地区(例如吐鲁蕃等)t^*am有可能大于
43℃,因此贮罐设计压力有必要适当提高。在规范条文中加注以指明对特殊地区的特殊处理。
有关贮罐设计压力的规定问题可参看本规范专题报告六“液化石油气贮罐设计压力合理确
定的研究”。
6.7.9 液化石油气贮罐设计最大允许充装质量计算公式6.7.9中系数0.9的含义是液温为+40℃
时,贮罐设计最大允许体积充装率为90%。
液化石油气贮罐在此规定值下运行,可保证贮罐留有一定的剩余空间(气相空间),避免发
生过量灌装。即使在贮罐安全阀放散情况下,仍有3%~5%的剩余空间。系数0.9是贮罐充装
率的安全参数。
6.7.10 液化石油气贮罐安全阀的开启压力取贮罐最高工作压力的1.10~1.15倍,主要根据
《压力容器安全监察规程》和参考国外有关规范确定的。
6.7.11 本条规定了液化石油气贮罐安全阀设置要求。
(1)为防止自贮罐排放出的气态液化石油气损伤操作人员和设备而发生事故,应将其用管道
引出,故应选用封闭弹簧式安全阀。
(2)容积为100m^3和100m^3以上的贮罐属于大型贮罐,故规定设置2个或2个以上安全阀。
(3)为保证放散气体畅通,规定其放散管管径不应小于安全阀的出口直径。放散管管口规定
应高出操作平台2m和地面5m以上,是防止放散时操作人员受到伤害。
(4)为便于安全阀检修和调试,在安全阀和贮罐之间必须装设阀门。在贮罐运行时此阀门应
是常开的,最好加铝封或拆除手轮。
6.7.13 液化石油气气液分离器、油气分离器和气化器等应设置弹簧封闭式安全阀,且规定
放散管管口应高屋顶2m以上,高出地面5m以上是为了安全。
6.7.14 本条规定液化石油气贮罐仪表设置要求。
在液化石油气贮罐测量参数中,首要的是液位,其次是压力,再次是液温。因此根据贮罐
容积的大小作了相应的规定。
对于小型贮罐(指单罐容积小于100m^3)必须设置就地指示的液位计和压力表,宜设置就地
指示温度计。
对于大型贮罐(指单罐为100m^3或100m^3以上)除设置前述的就地指示仪表外,推荐设置远
传显示液位计和压力表及相应的报警装置。
本条还推荐就地指示液位计应是能直接观测全液位的玻璃板液位计。因为这种液位计最直
观也比较可靠,适于我国国情。
6.7.17 液化石油气站内具有爆炸危险性场所应设置可燃气体浓度检测报警器,报警器应设
置有值班人员的安全场所。报警器的报警浓度取液化石油气爆炸下限的20%。此值是参考国
内外有关规范确定的。“20%”是安全警戒值,以警告操作人员迅速采取排险措施。
小型液化石油气站设置手提式可燃气体浓度检测报警器即可。
6.8 建、构筑物的防火、防爆
6.8.1 为防止和减少具有爆炸危险性建、构筑物发生火灾和爆炸事故时造成的损失,本条
对其耐火等级、泄压措施、门窗和地面做法等防火、防爆设计提出了具体要求。
6.8.2 具有爆炸性危险的封闭式建筑物应采取良好的通风措施。设计可根据建筑物具体情
况确定通风方式。采用强制通风时,其装置的通风能力是参照原苏联规范确定的。采用自然
通风时其通风口的面积和布置是参照日本规范确定的,其通风次数相当于3次/h。
6.8.3 本条所列建筑物在非采暖地区推荐采用敞开式或半敞开式建筑,主要是考虑利于通
风。同时也加大了建筑物的泄压比。
6.8.4 为防止发生爆炸事故时造成建筑倒塌,故对建筑物的结构型式做了规定,以提高其
抗爆性能。
6.8.5 根据调查资料,有的液化石油气站将贮罐置于砖砌或枕木等制作的支架上,没有良好
的紧固措施,一旦发生地震或其他灾害十分危险,故本条规定贮罐应牢固地设置在基础上。
对卧式贮罐应采用钢筋混凝土支座。
对球形贮罐的钢支柱应采用非燃烧材料隔热保护层,其耐火极限不应低于2h为防止贮罐直
接受火过早失去支撑能力而倒塌。
6.9 消防给水、排水和灭火器材
6.9.1 液化石油气供应基地在同一时间内的火灾次数按一次考虑,是根据现行的《室外给
水排水设计规范》确定的。
液化石油气贮罐区是其供应基地内消防用水量最大的装置,故消防用水量应按贮罐区消防
用水量计算。
液化石油气贮罐发生火灾爆炸事故时,贮罐固定喷淋装置喷水可将贮罐外表面全覆盖,而
贮罐区其他部位着火可采用水枪保护或扑救,故其总用水量应按固定喷淋装置和水枪用水量
之和计算。
(1)贮罐喷淋装置的设置规范是根据《建筑设计防火规范》确定的。
贮罐喷淋装置的喷淋水强度是根据公安部天津消防研究所对液化石油气贮罐、火灾喷淋水
量试验数据和参考国外有关规范确定的。
贮罐区喷淋装置总用水量的计算是参考国外规范确定的。
(2)水枪用水量考虑消防要求按不同罐容分档确定。
注②总容积小于50m^3或单罐容积小于20m^3的贮罐或罐区,其危险性小些,故可单独设置
固定喷淋装置或移动式水枪,其水量仅供水枪用水量计算即可。
液化石油气贮罐区的消防用水量应按下列公式(22)计算:
Q=Q1+Q2 (22)
式中 Q--消防总用水量(m^3/h);
Q1--贮罐固定喷淋装置用水量,可按公式(23)计算。
Q2--消防水枪用水量。
n
Q1=3.6F·q+1.8∑Fi·q (23)
1
式中 F--着火罐的全表面积(m^2);
Fi--距着火罐直径(卧式罐按直径和长度之和的一半)1.5倍范围内各贮罐中任一贮罐全
表面积(m^2);
q--贮罐固定喷淋装置的供水强度,取0.15(L/s·m^2)。
6.9.3 消防水池的容量是根据《建筑设计防火规范》的规定确定的。但总容积小于220m^3
且单罐容积小于或等于50m^3的贮罐或罐区火灾延续时间按3h考虑,是与《建筑设计防火规
范》协调后确定的。
6.9.5 因为喷雾头对贮罐冷却效果较好,故本规范推荐采用。
6.9.6 贮罐固定喷淋装置和水枪供水压力主要考虑消防扑救时应具有足够的喷射强度和良好
的冷却效果,其供水压力是参考国内外有关规范确定的。
6.9.8 液化石油气站内具有火灾和爆炸危险的建、构筑物应设置小型干粉灭火器,其配置数
量主要根据场所的危险情况,同时参照《工业与民用建筑灭火器配置设计规范》的有关规定
确定。因为液化石油气火灾和爆炸危险性大,发生火灾和爆炸后如不及时扑救会造成巨大损
失。故本条规定的干粉灭火器的配置数量较《工业与民用建筑灭火器配置设计规范》规定的
配置数量大一些,以利火灾初期尽快将其扑灭,防止酿成更大灾害。
6.10 电气防爆、防雷和防静电
6.10.1 液化石油气站消防用电负荷应按《供配电系统设计规范》GB 50052规定的二级负荷
进行设计。在实际工程中是有一定困难的,从实际出发,为保证事故时消防水泵正常运行,
故规定此时可采用内燃机作动力。
6.10.2 液化石油气站用电场所爆炸危险范围和等级主要根据《爆炸和火灾危险环境电力装
置设计规范》和《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)》的规定和站内液化石
油气设备配置情况、泄漏和通风措施以及发生事故时可能造成的损失等情况划分。
6.10.5 液化石油气站应采取的防止静电设备的措施如下:
(1)站内铁路槽车装卸线和汽车槽车装卸台(柱)应设置接地栓(卡),并在装卸作业前进行接地。
装卸完毕静止3s后再将接地栓(卡)卸下,以保证在装卸过程中产生的静电电荷有足够时间导
出。
(2)容积为50m^3和50m^3以上的贮罐应设置内梯或能中和罐内积聚电荷的设施。同时,打磨
曲率半径小于10mm的突起物是防止贮罐进行置换、投料时,因静电电荷产生、积聚和静电
电压升高而引起尖端放电的措施之一。
7 燃气的应用
7.1 一般规定
7.1.1 系统设计指的是工艺设计。对于土建、公用设备等项设计,还应按其他标准、规范
执行。
7.2 室内燃气管道
7.2.1 规定用户室内燃气管道的最高压力,并允许高压(工业)、中压(公用、民用)进户,表
前调压的理由:
1.我国四川、北京、天津等有中、高压燃气供应的城市中,有一部分锅炉房和工业车间内
燃气的供应压力已达到0.4MPa,然后由专用调压器调至0.1MPa以下供用气设备使用;
2.我国北京、成都、深圳等地已开展了中压进户的试点工作,详见表62;
我国中压进户的试点情况表 表62
┌───┬─────┬───────┬─────┬──────┐
│ 地点 │ 燃气种类 │ 厨房内调压器 │ 试用户数 │ 试用时间(年)│
│ │ │ 入口压力(MPa) │ │ │
├───┼─────┼───────┼─────┼──────┤
│ 北京 │ 人工煤气 │ 0.1 │ 60 │ 10 │
│ 成都 │ 天然气 │ 0.2 │ 1000 │ 10 │
│ 深圳 │ 液化气 │ 0.07 │ 1000 │ 10 │
└───┴─────┴───────┴─────┴──────┘
3.国外中压进户表前调压的入户压力在第十五届世界煤气会议上曾有过报道,其入户的允
许压力值详见表63;
4.原苏联《建筑法规》1977年规定用户处的燃气最高允许压力为:工业企业及单独的锅炉
房0.6MPa,公共建筑0.3MPa;
5.中压进户表前调压比楼栋调压还要先进一步,初步估算可节约钢材40%以上,节约投资
30%左右。
国外中压进户的燃气压力值 表63
┌────────┬─────────────────┐
│ 国 别 │ 户内调压器前最高允许压力(MPa) │
├────────┼─────────────────┤
│ 美 国 │ 0.05 │
│ 英 国 │ 0.2 │
│ 法 国 │ 0.4 │
│ 比利时 │ 0.5 │
└────────┴─────────────────┘
7.2.2 本条规定了用气设备燃烧器的燃气额定压力要求。
1.燃气额定压力是燃烧器设计的重要参数。为了逐步实现设备的标准化、系列化,首先应
对燃气额定压力进行规定。
2.一个城市低压管网压力是一定的,它同时供应几种燃烧方式的燃烧器(如引射式、机械鼓
风的混合式、扩散式等),当低压管网的压力能满足引射式燃烧器的要求时,则更能满足另外
两种燃烧器的要求(另外两种燃烧器对压力要求不太严格),故对所有低压燃烧器的额定压力
以满足引射式燃烧器为准而做了统一的规定,这样就为低压管网压力确定和更大发挥效能创
造了有利条件。
3.国内低压燃气燃烧器的额定压力值如下:
①人工煤气:
北京、沈阳、大连等地 0.8kPa
上海、南京 1.0kPa
②天然气:
北京 2.0 3.0kPa
天津 2.0 3.0kPa
四川 2.0 8.0kPa
③液化气:
北京 2.8 4.0 5.0kPa
上海 2.5kPa
天津 2.8kPa
沈阳 3.0kPa
4.国外民用低压燃气燃烧器的额定压力值如下:
①人工煤气:
日本 1.0kPa(煤气用具检验标准)
原苏联 1.3kPa(《建筑法规》-1977)
美国 1.5kPa(ASAZ 21.1.1-1964)
②天然气
法国 2.0kPa(法国气体燃料用具的鉴定)
原苏联 2.0kPa(《建筑法规》-1977)
美国 1.75kPa(ASAZ 21.1.1-1964)
③液化气:
原苏联 3.0kPa(《建筑法规》-1977)
日本 2.8kPa(日本JIS)
美国 2.75kPa(ASAZ 21.1.1-1964)
5.高、中压燃烧器(主要指引射式)是有高压、中压燃气供应的城市中大量使用的一种燃烧
器,对于加热温度小于1400℃的加热设备都可选用该种燃烧器。为了保证一定的负荷调节范
围燃烧器不产生回火现象,对燃烧器的燃气额定压力应进行规定。
一般燃气喷嘴在临界流速时的临界压力为100kPa左右,考虑到燃烧器设计加工的方便和保
证良好的燃烧性能,燃烧器的燃气额定压力不宜超过100kPa。
6.国内中压燃烧器(引射式)的燃气额定压力值如下:
①人工煤气:
北京 20~30kPa
②天然气:
天津 30kPa
四川 30~100kPa
③液化气:
天津 50kPa
北京 70kPa
7.国外中压燃烧器(引射式)的燃气额定压力值如下:
日本 30~50kPa(人工煤气--《日本瓦斯工业》“器具篇”)
原苏联 30~50kPa(天然气--《采暖锅炉改烧气体燃料》)
7.2.3、7.2.4 关于在供气管网上直接安装升压装置的情况在实际中已存在,由于安装升压
装置的用户气量大,影响了供气管网的稳定,尤其是对低压管网影响较大,造成其他用户燃
气压力波动范围加大,降低了灶具燃烧的稳定性,增加了不安全因素。因此,条文规定“严
禁”在供气管网上“直接”安装加压设备,并制定了当用户用气压力需要升压时必须采取的
相应措施,以确保供气管网安全稳定供气。
7.2.5 镀锌钢管系指镀锌的水、煤气钢管。由于镀锌管具有比黑铁管使用年限长,管内腐蚀
性的铁锈少,管道不易堵塞,经常的维修工作量少等优点,故对中、低压燃气管道推荐采用
镀锌钢管。对高压管道从增加安全因素考虑推荐采用无缝钢管。
为减少连接处燃气的漏泄,推荐采用焊接或法兰连接。
7.2.6 关于居民生活使用的燃具同时工作系数(简称“系数”),是由上海煤气公司综合了上
海、北京、沈阳、成都等地区的测定资料,经过整理、计算、验证后推荐的数据,详见附录
F。由于“系数”的测定验证仅限于四个城市,就我国广大地区而言,尚有一定的局限性,故
条文用词采用“可”。
7.2.9 室内低压燃气管道的计算压力降,国内各设计单位及煤气公司取值均不一致,一般
低于表7.2.9推荐数值的30%左右,为了保证燃烧器的燃烧性能,提高燃烧效率,节约钢材,
条文规定了上限值。
7.2.10 本条规定的目的是为了保证用气的安全和便于维修管理。人工煤气引入管管段内,
往往容易被萘、焦油和管道内腐蚀铁锈所堵塞,检修时要在引入管阀门处进行人工疏通管道
的工作,需要带气作业。此外阀门本身也需要经常维修保养。因此,凡是不能允许燃气泄漏
渗入房间和处所都不能敷设燃气引入管。
规定燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修的非居住房间内的理由是:
1.原苏联1977年《建筑法规》第8.21条规定:住房内燃气立管规定设在厨房、楼梯间或走廊
内;
2.我国的实际情况也是将燃气引入管设在厨房、楼梯间或走廊内。
7.2.11 燃气引入管进入密闭室时,密闭室必须进行改造,主要是考虑检修阀门和引入管堵
塞疏通管道时不可避免的泄漏,以及万一管道阀门发生事故,故条文规定“必须”设置通风
换气。通风次数的规定是参考了原苏联《建筑法规》第4.5条要求而提出来的。
7.2.12 为了防止湿燃气管道内冷凝水在冬季冻结及排除冷凝水,条文规定了引入管的埋深、
坡度及坡向要求。
7.2.13 规定燃气引入管“穿过建筑物基础、墙或管沟时,应设置在套管中”,前者是防止
当房屋沉降时压坏燃气管道,以及在管道大修时便于抽换管道;后者是防止燃气管道漏气时
沿管沟扩散而发生事故。
对于高层建筑等沉降量较大的地方,仅采取将燃气管道设在套管中的措施是不够的,还应
采取补偿措施,例如,在穿过基础的地方采用柔性接管等更有效的措施,用以防止燃气管道
被损坏。
7.2.14 燃气引入管的最小公称直径规定理由如下:
(1)当输送人工煤气或矿井气时,我国多数煤气公司根据多年生产实践经验,规定最小公称
直径为DN25。国外有关资料如英、美、法等国也规定了最小公称直径为DN25。为了防止造成
浪费,又要防止管道堵塞,根据国内外情况,将输送人工煤气或矿井气的引入管最小公称直
径定为DN25。
(2)当输送天然气或液化石油气时,因这类燃气中杂质较少,管道不易堵塞,且燃气热值高,
因此引入管的管径不需过大。故将引入管的最小公称直径定为DN15。
7.2.15 本条规定了引入管阀门布置的要求。
(1)规定“对重要用户尚应在室外另设置阀门。阀门应选择快速式切断阀”,这是为了万一
在用气房间发生事故时,能在室外比较安全的地带迅速切断燃气,更进一步保证了用户的安
全。重要用户一般系指:国家重要机关、宾馆、大会堂、大型火车站和其他重要建筑物等,
具体设计时还应听取当地主管部门的指示意见予以确定。
(2)当把燃气引入管由地上引入室内,且管径较小时,一般可采用在室外设置带丝堵的三通
作法,以代替阀门的作用。其优点是可以节约一些阀门,而在应用上仍可起到与安装阀门相
似的作用。多年来上海、南京等地已普遍采用这种作法。
7.2.16 室内燃气管道一般均应明装,这是为了便于检修、检漏并保证使用安全;同时明装
作法也较节约。在特殊情况下(例如考虑美观要求而不允许设明管或明管有可能受特殊的环境
影响而遭受损坏时)允许暗装,但必须便于安装和检修,例如装在具有人孔的吊顶或有活动盖
板的墙槽内等。
7.2.17 为了使暗装的燃气管便于安装和检修,并能延长使用年限达到安全可靠的目的,条
文提出了7条敷设方式及措施。
7.2.20 由于城市居民使用的燃气灶具目前只限于设置在厨房内(例如炊事用灶具及热水器),
因此对于厨房以外没有用气设备房间的管道漏气检查往往被忽视(特别是对卧室或浴室容易发
生事故的地方),故强调“应”设在套管中,并强调了燃气管道的立管“不得”敷设在卧室、
浴室和厕所中。
7.2.21 为了防止当房屋沉降时损坏燃气管道及管道大修时便于抽换管道,以及因室内温度
变化燃气管道随温度变化而有伸缩的情况,条文规定燃气管道穿过楼板、楼梯、平台、墙壁
和隔墙时“必须”安装在套管中。
7.2.23 用来固定沿墙、柱、楼板和加热设备构架上明敷的燃气管道和阀门等部件所使用的
支撑架、管卡或吊卡、托钩要与管道管径及部件尺寸合适,并具有较高的强度。防止管道及
部件移动,造成漏气或损坏。
条文中表7.2.23所列的数值是等效采用原苏联《建筑法规》1962年规定。
北京市煤气公司规定:每层的室内煤气立管至少设一个固定卡子,灶前下垂管上至少设一
个卡子。如下垂管上有转心门时可以设两个卡子。水平管除两端应设托钩外,管径小于或等
1
于1″时,每2m增设一个。管径为1------″~4″时一般每3m增设一个,管道弯头附近和长度超
4
过1m的接灶水平管上增设一个。
7.2.24室内燃气管道在设计时必须考虑工作环境温度下的极限变形,否则会使管道热胀冷
缩造成扭曲、断裂,一般可以用室内管道的安装条件做自然补偿,当自然条件不能调节时,
必须采用补偿器补偿;室内管道应采用波型补偿器。因波形补偿器安装方便,调节安装误差
的幅度大,造型也轻巧美观。
7.2.25 目前国内使用的人工煤气一般都含有水分,如环境温度低于0℃或低于煤气露点温
度,输气管道内就会出现冷凝水或结冻现象。因此室内管道的安装应横平、竖直、水平管应
保持0.001~0.003的坡度,由煤气表分别坡向立管和用具,使管道内的冷凝水,焦油、铁屑、
萘等污物流向低处,通过排污口排除,防止管道堵塞,造成供气障碍。排污口的位置在立管
下端,并采用丝堵密封。在地下室的立管不允许有丝扣连接并要坡向室外干线,室外干线应
设凝水缸和抽水设备或者加长立管下端的长度,增大存污量。为清扫室内管道,北京市煤气
公司规定,在立管上安装除堵用的斜三通并装有便于拆卸的丝堵,斜三通距地面一般为0.5m。
对不得不敷设在0℃或低于气相液化气露点温度的室内燃气管道,必须采取保温防冻措施。
可用石棉绳或玻璃棉等保温材料做成保温壳对管道进行保温,以防止管道内冷凝水、萘等析
出,堵塞管道。
7.2.26 室内燃气管道的敷设位置应根据室内电线、电气设备、上、下水管道、采暖管道及
各种设备的位置而综合考虑确定。并应考虑施工、检修条件,已建和拟建的各类管线设施情
况,管道材料,管接口作法以及输送的燃气种类、压力等因素。
条文中表7.2.26是等效采用原苏联《建筑法规》1977年的规定。
北京市煤气公司对室内燃气管道与电线、电气设备的间距要求为:
1.燃气管道与电缆引入管的进线箱水平距离不小于30cm;
2.与明装或暗装电线的水平间距均不小于10cm;
3.与明装或墙内的闸箱、表盘、接线盒的水平间距不小于10cm;
4.与明装或暗装电线交叉净距不小于3cm;
5.禁止有装电缆的总沟道内敷设燃气管道;
6.室内燃气管道与上、下水、暖气管道水平净距不得小于10cm;交叉间距不小于1cm,主
立管与水池净距不小于20cm。
7.2.27 本条规定了在地下室、半地下室、设备层内安装燃气管道应采取的防火、防漏气安
全保护措施,条文内容参考了北京市煤气公司的有关规定。
对第(3)款的规定因目前25层以上的民用建筑还不多,主要是公共建筑。燃气泄漏集中监视
装置和压力控制装置及检修人员如何设置还有待进一步探讨。
7.2.28 室内燃气管道的布置,首先要保证供气安全可靠,使用合理、节省管材、减少投资,
同时也要考虑不破坏室内建筑的美观。
随着城市建设的发展,带有地下室、半地下室、设备层的高层住宅和大型公共建筑日益增
多。很多建筑的燃气引入管和室内管道若按原规定要求便无法布置,因此增加了本条规定。
当建筑物的地下室、半地下室和设备层符合本条规定的要求时,允许安装引入管和室内燃气
管道。
本规定主要参照原苏联《建筑法规》(1977年)和北京市煤气公司室内煤气管道设计与安装的
有关规定编制的。
7.2.29 现在国内各地区供应的液化石油气气相密度为2.2~2.6kg/m^3,容易聚积在建筑物的
底层,导致爆炸和火灾事故。
原苏联《建筑法规》(1977年)规定:液化石油气气瓶禁止放在有地下室和地窖的房间、低于
勒脚的底层和地下室、居住间和直接设置在医院化验室、大学教室、学校教室以及休息室、
饭厅和贸易厅下面的厨房,其原因与液化石油气管道安装的要求是一致的。
7.2.30 关于室内燃气管道阀门布置要求,主要参照了原苏联《建筑法规》(1977年)和北京市
煤气公司、上海市煤气公司的有关规定编写的。
7.2.31 设置吹洗管(放散管)的目的是为工业企业车间、锅炉房以及大中型用气设备首次使用
或长时间不用又再次使用时,用来吹扫积存在燃气管道中的空气、杂质。当停炉时,如果总
阀门关闭不严,漏到管道中的燃气可以通过放散管放散出去,以免燃气进入炉膛和烟道发生
事故。
原苏联《建筑法规》(1977年)规定:次洗管应当从离开引入地点最远的燃气管道以及引至最
后一个阀门(按燃气流动方向)前面的每一机组的支管开始。具有相同的燃气压力的燃气管道的
吹洗管可以连接起来。
吹洗管的直径不应小于20mm。
吹洗管应设有为了能够确定吹洗程度而用的带有转心门或考克的取样管。
吹洗管要高出屋脊1m是为了防止由吹洗管放散出的燃气进入屋内。使燃气能尽快飘散在大
气中。
为了防止雨水进入吹洗管,管口要加防雨帽或将管道揻一个向下的弯。对于设在屋脊是不
耐火材料,周围建筑物密集、容易窝风地区的放散管,管口距屋脊的距离应更高,以便燃气
尽快排入大气中。北京市煤气公司规定吹洗管出口要揻成“∽”型。
因为吹洗管是建筑物的最高点,若处在防雷区之外时,容易遭到雷击而引起火灾或燃气爆
炸。所以吹洗管必须设接地引线。
根据《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》的规定,确定引线接地电阻应小于10Ω。
7.2.32 高层建筑立管底部要砌一个支座支撑,防止立管由于自重和环境温度变化引起管道
下沉。
室内管道输送各种燃气时因高程差产生的附加压力应按本规范第7.2.8条公式计算。
当输送焦炉气或天然气时,附加压力为正值。当输送液化石油气(气相)时,附加压力为负
值。当由顶层向下输送时则相反。楼层越高附加压力的影响越大。
目前各地通常采用变化管径或在立管上加设稳压器的办法来调节。
7.2.33 硬管连接(或叫刚性连接)一般系指管件接头方式为丝扣连接或焊接。北京市煤气公
1
司规定:管径小于2″的室内燃气管道一般采用丝扣连接。管径大于或等于2-------″或使用压力
2
超过5000Pa的室内燃气管道应采用焊接。
工业企业的燃气用具、燃烧设备与室内燃气管道的连接多数为丝扣连接。丝扣接口不允许
用铅油麻密封,防止铅油麻在使用中干裂导致漏气。目前各地方多采用聚四氟乙烯密封带代
替铅油麻做丝扣接口的密封剂。
7.2.34 本条文是参照原苏联《建筑法规》(1977年)和各地煤气公司的有关规定编写的。
7.3 燃气的计量
7.3.2 为减少浪费,合理使用燃气,搞好成本核算,各类用户按户计量是不可缺少的措施。
目前,大家已充分认识到这一点,改变了过去按人收费和一表多户按户收费等不正常现象。
民用建筑宜采用“户外传输集中显示的计算装置”,主要是根据北京天然气公司已鉴定通
过并已推广使用的科技成果。
7.3.3 本条规定了用户计量装置安装设计要求。
(1)“通风良好”是煤气表的保养和用气安全所需要的条件,各地煤气公司对要求“通风良
好”均做了规定。如果使用差压式流量计则仅对二次仪表有通风良好的要求。
(2)关于禁止安装煤气表的房间、处所的规定是根据各地煤气公司的实践经验和现有规定提
出的,这主要是为了安全。因为煤气表安装在浴室内,外壳容易受环境腐蚀影响,安装在卧
室则当表内发生故障时既不便于检修,又极易发生中毒事故;在危险品和易燃物品堆存处安
装煤气表,一旦出现漏气时更增加了易燃、易爆品的危险性,万一发生事故时必然加剧事故
的灾情,故规定为“严禁安装”。
(3)公共建筑和工业企业用气的计量装置,目前多数用户都是安装在毗邻的或隔开的调压站
内或单独的房间内,并设有测压、旁通等设施,故占地较大,另外,计量装置本身体积也较
大,所以宜有单独房间。
(4)目前输配管道内的煤气一般都含有水分。煤气经过煤气表时还有散热降温作用。如环境
温度低于煤气露点温度或低于0℃时,煤气表内会出现冷凝或冻结现象,从而影响计量装置的
正常运转,故各地煤气公司对环境温度均有规定。本款所要求的温度条件与产品标准规定的
“温度条件”不是一回事,产品标准并不考虑冷凝水方面的问题。
7.3.4 煤气表一般装在灶具的方,煤气表与灶具、热水器等燃烧设备的水平净距应大于
300mm是参照《家用燃气快速热水器安装验收规程》CJJ 12-86北京市等地一些地方标准的
规定而制定的。
7.3.5 本条规定设置计量保护装置的技术条件。
(1)输送过程中产生的尘埃来自没有保护层的钢管遇到煤气中的氧、水分、硫化氢等杂质而
分别形成的氧化铁或硫化铁。四川省成都市和重庆市的天然气站或计量装置前安装过滤器来
除去硫化铁及其他固体尘粒取得了实际效果。天津市因所用石油伴生气中杂质较少,其计量
装置前没有装设过滤器。东北各地则普遍发现黑铁管内壁和计量装置内均有严重积垢和腐蚀
现象,但没有定性分析资料,从外表观察积垢实物,估计是焦油、萘、硫化铁、氧化铁等的
混合物。
原苏联ГОСТ5364-57《家用煤气表技术要求》规定“表内应有护网防杂质进入机构”;
英国标准没有规定;我国各地生产的煤气表也不附带过滤器。
我们认为并非所有的计量装置都需要安装过滤器,不必把它作为计量装置的固定附件,而
应根据输送煤气的具体情况和当地实践经验来决定是否需要安装。
(2)对于机械鼓风助燃的用气设备,当燃气或空气因故突然降低压力或者误操作时,均会出
现燃气、空气的窜混现象,导致燃烧器回火产生爆炸事故,将煤气表、调压器、鼓风机等设
备损坏。设泄压装置是为了防止一旦发生爆炸时,不致于损坏设备。
上海鼓浦机器厂曾发生过加热炉爆炸事故,由于设了逆止阀而保护了阀前的调压器。沈阳
压力开关厂和华光灯泡厂原来在计量装置后未装防爆膜,曾发生过因回火爆炸而损坏煤气表
的事故;在增加防爆膜后,当再次回火发生爆炸时则未造成损失。
7.4 居民生活用气
7.4.1 目前国内的居民生活用气设备,如燃气灶、热水器、采暖器等都使用5kPa以下低压
燃气,主要是为了安全,即使中压进户(中压燃气进入厨房)也是通过调压器降至低压后再进
入计量装置和用气设备的。
7.4.2 居民生活用气设备严禁安装在卧室内的理由:
1.原《苏联建筑法规》(1977年)规定:居住建筑物内的燃气灶具应装在厨房内。采暖用容积
式热水器和小型燃气采暖锅炉必须设在非居室内;
2.燃气红外线采暖器和火道(炕、墙)式燃气采暖装置在我国一些地区的卧室使用后,都曾发
生过多起人身中毒和爆炸事故;
3.根据国内、国外情况,故规定燃气用具严禁在卧室内安装。
7.4.3 厨房内设排气扇和报警器的理由:
1.我国居民厨房的多数情况为:面积4m^2,体积10m^3,换气次数3次/h,使用直排式灶具,
当热负荷小于5.8kW(5000kcal/h)时,卫生条件尚能符合要求。随着生活水平的提高,灶具的
热负荷将大于5.8kW,并逐渐安装了直排式热水器、采暖装置等,厨房内的热负荷高达11.6kW
(1000kcal/h)以上,从而使厨房内空气中一氧化碳、二氧化碳等有害物含量大大超过卫生标准
要求;
2.1983年《日本燃气器具安装标准》中规定:安装直排式灶具总热负荷大于5.8kW
(5000kcal/h)的厨房内应设机械式排气扇;
3.据了解,日本等发达国家的居民厨房内都安装可燃气体报警器,目前我国已有不少单位
生产可燃气体报警器。
7.4.4 “房间允许的容积热负荷”即“居民生活用气房间内允许安装的无烟道的燃气用具的
热负荷”。
采用房间全面换气公式:
CeVyVh 1-e^-nt
Cmax=-------------------------·-------------------- (24)
100U n
式中 Cmax--室内空气中一氧化碳在t时间终了时的最高浓度,按体积比(%);
Ce--未烯释的干废气中一氧化碳浓度(过剩空气系数α=1时),按%体积比×100;
Vy--1m^3燃气完全燃烧产生的干废气(过剩空气系数α=1)(m^3);
Vh--用具的燃气耗量(m^3/h);
用具的额定热负荷×用具的同时工作系数
用具的燃气耗量=------------------------------------------------------------------------------
燃气低热值
U--用气房间的体积(m^3);
n--用气房间每小时内换气次数(次);
t--用具的使用时间(时)。
允许的房间体积热负荷q为:
Vh·Qd 100CmaxQd n
q=--------------------------=-------------------------------------×---------------- (25)
U Ce·Vy 1-e^-nt
Qd为燃气低热值(MJ/m^3)。公式中各项数值的确定如下:
1.Cmax和t的确定。目前我国居民做饭、洗澡的时间一般为0.5~1h,间歇作业。在我国民
用房间的一氧化碳允许含量没有规定之前,先按《工业企业设计卫生标准》TJ36-79的规定
作为制定热负荷指标的依据,即t=0.5小时,Cmax=100mg/m^3,则体积比Cmax=0.008%。
2.Ce确定。在《家用燃气快速热水器》GB 6932中规定Ce=0.03%×100=0.03;在《家用煤气
灶》CJ 4中规定Ce=0.05%×100=0.05。根据这两个主要家庭用具,为安全起见,按家用燃气灶
确定,即Ce=0.05。
3.煤气完全燃烧产生的烟气量与燃气种类无关,仅与耗热量有关。《煤气红外线设备参考
图集》介绍的如表64所示。可见Qd与Vy的比值是比较接近的。
各种燃气的热工特性 表64
┌──────┬────────┬────────┬────┐
│ 燃气种类 │ 低热值QdMJ/m^3 │ 理论干烟气量Vy │ Qd/Vy │
│ │ (kcal/m^3) │ m^3/m^3 │ │
├──────┼────────┼────────┼────┤
│ 液化石油气 │ 104.7(25000) │ 25.0 │ 4.2(1000)│
│ 石油伴生气 │ 40.5(9680) │ 9.7 │ 4.2(1000)│
│ 天然气 │ 35.8(8550) │ 8.5 │ 4.2(1000)│
│ 炼焦煤气 │ 17.4(4150) │ 3.6 │ 4.8(1150)│
│上海城市煤气│ 13.6(3241) │ 3.0 │ 4.5(1080)│
└──────┴────────┴────────┴────┘
4.用气房间主要靠门窗无组织的进行换气。对采暖地区来说,全年通风换气最不利的时间
是接近过渡季的采暖初期或采暖末期。
换气次数一般在1~5次/h。
将确定的各项数值代入上式,得:
Cmax×100 Qd n
q=-----------------------×---------------×--------------
Ce Vy 1-e^-nt
0.008%×100 n
=-------------------------------×4.2×----------------
0.05 1-e^-0.5n
n
=0.0672--------------------- (26)
1-e^-0.5n
对于新建筑的民用厨房,其面积一般为3~4m^2,体积7.5~10m^3,换气次数2~3次/h,安
装使用一台双眼灶时,一氧化碳含量就有可能要超标,所以当在厨房内再增加热水器等其他
燃烧设备时,必须设置排风扇或其他有效的排烟装置。
7.4.5 燃气灶安装位置的规定理由如下:
(1)在通风良好的厨房中安装燃气灶是普遍的安装方法,当条件不具备时,也可安装在其他
单独的房间内,如卧室的套间、走廊等处,为了安全和卫生,故规定要有门与卧室隔开。
卧室内不得安装燃气灶主要是为了保证人身安全而规定的,以避免由于漏气、不完全燃烧
而造成爆炸和中毒事故。
(2)一般新住宅的净高为2.4~2.8m,但为了照顾旧建筑并考虑到燃烧产生的废气层能够略高
于成年人头部,以减少对人的危害,故规定燃气灶安装房间的净高不得低于2.2m。
(3)燃气灶或烤箱灶侧壁距木质家具的净距不小于20cm,比原苏联标准大5cm,主要是因我
国灶具的热负荷比原苏联高,烤箱的温度也比国外高(t=280℃),有可能造成烤箱外壁温度较
高。另外,我国使用的锅型也较大,考虑到安全和使用的方便而做了上述规定。
7.4.6 热水器安装要求的确定理由如下:
(1)我国居民住宅内的浴室(厕所)面积较小,通风换气较差,当在里面安装时,燃烧产生的
烟气将对洗澡人产生直接的危害。近几年来在浴室和厕所内安装直接排气式热水器已发生多
起一氧化碳中毒和缺氧窒息事故,造成几十人死亡,故严禁安装。
室内安装直接排气式热水器时,在不同的使用条件下的室内卫生状况可按下面的通用换气
公式计算:
V
Xmax=Xo±------------------X(1-e^-nt) (27)
n·A
V·X
n=------------------- (28)
A·ymax
式中 Xmax--室内空气中CO、CO2、O2在t时间终了时的最高浓度,体积%。
ymax--室内空气中允许的CO、CO2、O2含量,体积%;
Xo--燃具工作前,房间空气中CO、CO2、O2自各的含量,对于CO、CO2,XO=0;
对于O2,XO=20.9%;
V--燃具在额定热负荷下的理论空气量和理论干烟气量,计算房间内的CO、CO2
含量时应采用干烟气量,计算O2含量时应采用理论空气量;
n--房间换气次数,n=1~5次/h;
A--房间体积(m^3);
X--①未稀释的干烟气中允许的CO含量,
基准气:COα=1=0.03%(我国标准);
界限气:CO=α=1=0.2%(国际标准)。
②未稀释的干烟气中最大的CO2含量,按燃气种类确定。
③空气中的O2含量,20.9%;
t--燃具工作时间,t=0.5时;
±--计算有害物CO、CO2含量时间“+”号,计算O2含量时用“-”号。
不同使用条件时室内卫生状况,计算数据见表65。
热水器在不同使用条件时的室内卫生(主要针对厨房) 表65
┌─┬──┬──┬───┬──┬───┬──┬──────────────────────────┬────┬─────┐
│ │ │ │热负荷│ │ │ │ 室内卫生情况 │需要的换│ │
│序│面积│体积│ Q │时间 │换气 │使用├────────┬────────┬────────┤ 气次数n │ │
│号│ F │ V │ kW │ t │次数n │燃气│ CO │ CO2 │ O2 │ (次/h) │ 中毒情况 │
│ │(m^2)│(m^3)│(kcal/h)│ 时 │ (次/h) │情况├───┬────┼───┬────┼───┬────┤ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │含量(%)│超标,倍 │含量(%)│ 超标,倍 │含量(%)│ 超标量 │ │ │
├─┼──┼──┼───┼──┼───┼──┼───┼────┼───┼────┼───┼────┼────┼─────┤
│ 1 │ 1 │ 2.5 │ 12.1 │ 0.5 │ 3 │ 基 │0.0320 │ 4.0 │ 13.6 │ 67.8 │ -3.8 │ 无氧 │ 15.5 │头痛、耳鸣│
│ │ │ │(10400)│ │ 1 │ 界 │0.3242 │ 40.5 │ 20.6 │ 102.9 │ -16.6 │ 无氧 │ 103.0 │停止呼吸 │
├─┼──┼──┼───┼──┼───┼──┼───┼────┼───┼────┼───┼────┼────┼─────┤
│ 2 │ 2 │ 5.0 │ 12.1 │ 0.5 │ 3 │ 基 │0.0160 │ 2.0 │ 6.8 │ 33.9 │ 8.6 │严重缺氧│ 7.7 │头痛、耳鸣│
│ │ │ │(10400)│ │ 1 │ 界 │0.1621 │ 20.3 │ 10.3 │ 51.5 │ 2.1 │严重缺氧│ 51.5 │意识丧失 │
├─┼──┼──┼───┼──┼───┼──┼───┼────┼───┼────┼───┼────┼────┼─────┤
│ 3 │ 4 │10.0 │ 12.1 │ 0.5 │ 3 │ 基 │0.0080 │ 无超标 │ 3.4 │ 16.9 │ 14.7 │ 缺氧 │ 3.9 │ 意识不清 │
│ │ │ │(10400)│ │ 1 │ 界 │0.0811 │ 10.0 │ 5.2 │ 25.7 │ 11.5 │ 缺氧 │ 25.8 │ │
├─┼──┼──┼───┼──┼───┼──┼───┼────┼───┼────┼───┼────┼────┼─────┤
│ 4 │ 6 │15.0 │ 12.1 │ 0.5 │ 3 │ 基 │0.0053 │ 无超标 │ 2.3 │ 11.3 │ 16.8 │ 缺氧 │ 2.6 │ 意识不清 │
│ │ │ │(10400)│ │ 1 │ 界 │0.0540 │ 6.8 │ 3.4 │ 17.2 │ 14.6 │ 缺氧 │ 17.2 │ │
├─┼──┼──┼───┼──┼───┼──┼───┼────┼───┼────┼───┼────┼────┼─────┤
│ 5 │ 8 │20.0 │ 12.1 │ 0.5 │ 3 │ 基 │0.0040 │ 无超标 │ 1.7 │ 8.5 │ 17.8 │ 缺氧 │ 2.0 │ 意识不清 │
│ │ │ │(10400)│ │ 1 │ 界 │0.0405 │ 5.1 │ 2.6 │ 12.9 │ 16.2 │ 缺氧 │ 12.9 │ │
└─┴──┴──┴───┴──┴───┴──┴───┴────┴───┴────┴───┴────┴────┴─────┘
注:计算的依据如下:
①使用基准气时,根据《家用燃气快速热水器》GB 6932-86标准规定烟气中
COα=1=0.03%。
②使用界限气时,根据国际上有关标准的规定,烟气中的COα=1=0.2%。
③室内卫生标准根据国内外有关标准和资料确定:CO=0.008%(100mg/m^3,0.5h),
CO2=0.2%,CO2=18%。
④使用燃气,天津油田伴生气(天然气)。
⑤需要的换气次数n,全按CO产生量计算。
(2)烟道式热水器的燃烧烟气直接排至室外,燃烧需要的空气来自室内,故可在室内安装,
但对浴室体积有要求。7.5m^3的容积要求是原苏联老规范对容积式和快速式热水器的安装要
求。
(3)平衡式热水器燃烧需要的空气来自室外,燃烧后的烟气排至室外,在使用过程中不影响
室内的卫生条件,故可以安装在浴室内。
(4)安装直接排气式和烟道式热水器的房间的门或墙的下部设有不小于0.02m^2的格栅或在门
与地面之间留有不小于30mm的间隙,是等效采用原苏联新老规范的规定,目的在于增加房间的
通风,以保证燃烧所需空气的供给。
(5)房间净高大于2.4m是8L/min以上大型快速热水器在墙上安装时的需要高度,对于新建住
宅能符合要求。
(6)大量使用的快速热水器都安装在墙上,故不耐火的墙壁应采取有效的隔热措施。容积式
热水器安装时也有同样的要求。
(7)热水器与对面墙之间应有不小于1m的通道是使用和检修的需要。
7.4.7 燃气采暖装置的设置规定的理由如下:
(1)采暖装置热负荷较大,使用时间长,它的安装使用要求应比热水器高,故规定应有熄火
保护及排烟装置。
(2)容积式热水器的设置条件与快速式热水器相同。
7.5 公共建筑用气
7.5.1 公共建筑用气设备目前多数设置在地上的专用房间内,当设置在地下时,其安全要
求与管道相同。
7.5.3 大锅灶热负荷较大,所以都设有炉膛和烟道,为保证安全,在这些容易聚集燃气的
部位应设爆破门。
7.6 工业企业生产用气
7.6.1 用气设备的燃气用量是燃气应用设计的重要原始资料,由于影响工业燃气用量的因
素很多,现在所掌握的统计分析资料还达不到提出指标数据的程度,故本条只做出定性规定。
用气设备的燃气用量,应由设计单位收集资料,通过分析确定计算依据,然后通过详细的
热平衡计算确定。在调查中,据有关单位介绍,大多数用气设备都有热平衡计算,起码也有
简单的热平衡计算,故规定“应根据热平衡计算确定”燃气用量。
当资料数据不全,进行热平衡计算有困难时,可参照同类型用气设备的用气指标确定。
在实际生产中,影响炉子(用气设备)用气量的因素很多,如炉子的生产量、燃气及其助燃
用空气的预热温度、燃烧过剩空气系数及燃烧效果的好坏、烟气的排放温度等。燃气用量指
标是在一定的设备和生产条件下总结的经验数据,因此在选择运用各类经验耗热指标时,要
注意分析对比,条件不同时要加以修正。
原有加热设备使用“其他燃料”,主要指的是使用固体的液体燃料的加热设备改烧气体燃
料(城市燃气)的问题。在确定燃气用量时,不但要考虑不同热值因素的折算,还要考虑不同热
效率因素的折算。
7.6.3 为了提高加热设备的燃烧温度、改善燃烧性能、节约燃气用量、提高炉子热效率,其
有效的办法之一是搞好余热利用。
废气中余热的利用形式主要是预热助燃用的空气,当加热温度要求在1400℃以上时,助燃
用空气必须预热,否则不能达到所要求的温度。如有些高温焙烧窑,当把助燃用的空气预热
到1200℃时,窑温可达到1800℃。
根据上海煤气公司的经验和一些资料介绍,采用余热利用装置后,一般可节省燃气10%~
40%。当不便于预热助燃用空气时,也应设置废热锅炉来回收废热。
7.6.4 用气设备应有观察孔和点火装置是对用气设备的一般技术要求。
由于工业用气设备用气量大、燃烧器的数量多,且因受安装条件的限制,使人工点火和观
火比较困难;通过调查不少用气设备由于在点火阶段的误操作而发生爆炸事故。当用气设备
装有自动点火和熄火保护装置后,对设备的点火和熄火起到安全监测作用,从而保证了设备
的安全、正常运转。对有条件的单位,用气设备应安装自动点火和熄火保护装置,但考虑到
设备在供应上有时缺乏条件,故规范用词为“宜”。
7.6.5 用气设备的防爆设施主要是根据各单位的实践经验而制定的。
(1)从调查中,各单位均认为用气设备的水平烟道应设置爆破门或起防爆作用的检查人孔。
过去有些单位没有设置或设置了之后泄压面积不够,曾出现过炸坏烟道、烟囱的爆炸事故。
锅炉、间接式加热等封闭式的用气设备,其炉膛应设置爆破门,而非封闭式的用气设备,
如果炉门和进出料口能满足防爆要求时则可不另设爆破门。
关于爆破门的泄压面积按什么标准确定,现在还缺乏这方面的充分依据。例如北京、上海
等地习惯作法,均按每1m^3烟道或炉膛的体积其泄压面积不小于250cm^2设计。又如原苏联
《采暖锅炉改烧气体燃料》一书中讲到:苏联某《安全规程》中规定:“每个锅炉,燃烧室、
烟道及水平烟道都应设爆破门”。“设计单位改装采暖锅炉时,一般采用爆破门的总面积是
每1m^3的燃烧室、主烟道或水平烟道的体积不小于250cm^2”。
根据以上情况,本条规定用气设备的烟道和封闭式炉膛应设爆破门,爆破门的泄压面积指
标,由于缺乏实践经验,故暂不做规定。
(2)设置放散管的目的是在用气设备首次使用或长时间不用再次使用时,用来吹扫积存在燃
气管道中的空气。另外,当停炉时,总阀门关闭不严漏出的燃气可利用放散管放出,以免进
入炉膛和烟道。
(3)空气主风管道的端头设爆破膜投资很少,施工安装也很简单,装上之后对安全更增加了
保证。
(4)鼓风机和空气管道静电接地主要是防止当燃气泄漏窜入鼓风机和空气管道后静电引起的
爆炸事故。
7.6.6 本条规定了用气设备安装检测和自控设施的要求。
用气设备的热工检测仪表是加热工艺所必须的,不论是手动控制的还是自动控制的用气设
备应有热工检测仪表,包括有检测下述各方面的仪表:
1.燃气、空气(或氧气)的压力、温度、流量直观式仪表;
2.炉膛(燃烧室)的温度、压力直观式仪表;
3.燃烧产物成分检测仪表(测定烟气中CO、CO2、O2含量);
4.排放烟气的温度、压力直观式仪表;
5.被加热对象的温度、压力直观式仪表;
上述五个方面的热工检测仪表并不要求全部安装,而应根据不同加热工艺的具体要求确定;
但对其中检测燃气、空气的压力和炉膛(燃烧室)温度、排烟温度等两个方面必须有直观的指
示仪表。
用气设备是否设燃烧过程的自动调节,应根据加热工艺需要和条件的可能确定。燃烧过程
的自动调节主要是指对燃烧温度和燃烧气氛的调节。当加热工艺要求要有稳定的加热温度和
燃烧气氛,只允许有很小的波动范围,而靠手动控制不能满足要求时,应设燃烧过程的自动
调节。当加热工艺对燃烧后的炉气压力有要求时,还可设置炉气压力的自动调节装置。
使用机械鼓风助燃的用气设备,在燃气总管上应设置自动切断阀,一般是一台或几台设备
装一个自动切断阀,其目的是防止当燃气或空气压力降低(如突然停电)时,燃气和空气窜混
而发生回火爆炸事故。
7.7 燃烧烟气的排除
7.7.1 目前我国民用建筑室内尚无卫生标准,当室内通风不良或燃气燃烧恶化时,室内空
气中有害物的允许含量可参照其他标准的规定执行。
1.在《工业企业设计卫生标准》TJ 36中,对不同作业时间下车间内空气中的CO含量作了如
下规定:
①长时间作业:30mg/m^3 (0.0024%);
②1h内作业:50mg/m^3 (0.004%);
③0.5h内作业:100mg/m^3 (0.008%);
④15~20min内作业:200mg/m^3 (0.016%)。
反复作业时,两次作业之间需间隔2h以上。
2.在《家用燃气快速热水器》(GB 6932)标准中,对热水器的缺氧保护装置作了如下规定:
对直排式热水器应配有缺氧保护装置,当室内空气中氧含量降低到17%~19%时,缺氧保护装
置应能自动切断燃气供应。从上面的规定中可看出,室内空气中的氧含量不得低于17%,否则
将对人身健康产生影响。
7.7.5 为保证燃烧设备安全、正常使用而对排烟设备做了具体规定。
(1)使用固体燃料时,加热设备的排烟设施一般没有防爆装置,停止使用时也可能有明火存
在,所以它和用气设备不得共用一套排烟设备,以免相互影响发生事故。
(2)多台设备合用一个烟道时,为防止排烟的互相影响,一般都设置单独的闸板(带安全排气
罩者除外),不用时关闭。另外,每台设备分烟道与总烟道的连接位置,以及它们之间的水平
和垂直距离都将影响排烟,这是设计时一定要考虑的。
7.7.7~7.7.15 这些条文的规定主要是等效或参照《家用燃气快速热水器安装验收规程》GJJ12、
原苏联《建筑法规》Ⅱ-37-76、《燃气在城乡中的应用》(建筑工业出版社,1982年7月)等
标准和资料中的规定确定的。