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一、油气管道工程建设的特点
油气管道工程主要由管道运输线路和终端与中间站场两大部分构成,整个管道系统包括线路工程、站场工程、电力系统、通信系统、仪表和自动化控制系统、穿(跨)越及管道伴行道路等。油气管道工程建设是根据设计图纸和工艺流程进行管线、场站的安装、配置与施工、调试。管道施工主要完成管道的现场运输、管道焊接、管道现场补口、管沟开挖、管道下沟、管沟回填,河流、公路、铁路穿越,地貌恢复等施工工序。油气管道项目建设有以下特点。
第一,工程施工作业量大,点多线长。由于油气输出地和使用地距离较远,同时发挥管道长途运输的规模效应,我国油气管道建设点多线长。例如我国西气东输工程西起新疆轮南,经过戈壁沙漠、黄土高原、太行山脉,穿越黄河、淮河、长江,途经九省最后到达上海,全长约4000公里。
第二,工程建设均为野外施工,施工作业条件恶劣。我国已基本建成了横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的油气管道干线网。油气管道地理跨度大、环境复杂,往往一条管道就要经过高原、山地、沙漠、戈壁、江河、水网各种地貌,自然障碍多。地形多变、地质结构复杂,施工现场分散,施工区域气候条件多变,这都给管道项目建设带来很大难度。
第三,施工设备器材多,组织工作量大。油气管道工程建设需要起重机、吊车等吊装设备,汽车、平板车等运输装备,焊接设备,烃泵、压缩机等从动装备,供电与控制装置以及防雷、防静电等设施。还包括大量的管材、弯头以及法兰、三通、螺纹短节、大小头等管配件,施工作业搬迁频繁。这些设备、装置根据不同的施工单位、工地、工位、管材等工程条件,需要便于移动、组配。因此工地施工设备组织、器材管理工作量大。
第四,安全性与工程质量要求高。长输油气管道的工作压力一般大于6MPa,有的甚至达10MPa,输送的又是易燃、易爆等石化介质。管道工程项目对焊接工艺要求极高,确保每一道焊口的技术要求和质量保证。同时管道工程建设推进很快,每个作业机组每日综合进度可达3km,一般采用流水作业。需求保证每一道工序的工作质量,这样才能确保整体工程的安全与质量。
二、油气管道工程建设中物流活动
管道工程建设中存在大量的物资,物资管理是工程建设管理中的重要内容之一。管道工程业主方和各承包商“各自为政”,各自负责责任范围内工程物资的采购、运输、储存与领用。由于石化企业长久以来存在“大而全、小而全”的管理模式,将物资的流动活动认为是物流。这种对管道项目物流的看法有失准确,没有抓住现代物流管理的性质与内涵。从而不利于管道工程项目建设中的物流操作与物流管理。油气管道工程建设存在大量的物流活动和物流管理内容。油气管道工程建设中的物流活动既包括基本的功能性活动,还包括一些附加的活动。功能性活动包括大量施工设备、管道线材与配件的运输、装卸搬运,物资的采购、库存管理、配送、调度等。附加活动包括编制物料的进场计划,设备、器材、配件的组配与合理统筹,管材、构配件的检查、清洗、吹扫、干燥、防腐,以及运输、安装全过程的跟踪与检测等活动。
油气工程建设各参与方的关系发生着变化,工程项目业主方需要考虑项目全寿命周期内供应网络的构成。该项目需要强调各参与者的群体合作和整合,以实现项目目标。在管道工程项目供应链网络中,各参与者之间同时传递着业务流、物资流、资金流、信息流与价值流,需要从供应链管理角度研究项目建设过程中的5个流程的管理,以达到工程建设成本、工期、质量等目标的优化实现。因此外包物流服务正成为油气管道项目建设物流管理的新方式。在项目建设中,供应链管理也意味着跨越各方的物流管理,项目物流被视为精益工程的关键一步,项目物流成为项目管理的重要组成部分。
三、油气管道工程建设对物流管理的要求
物流管理的本质是满足货主企业物资管理需求,将合适的产品或服务,按照合适的状态与包装,以合适的数量和合适的成本费用,在合适的时间送到合适的客户的合适地方,使总成本为最小。物流管理的本质可以认为是,要在尽可能最低的总成本条件下实现既定的客户服务水平,即寻求服务优势和成本优势的一种动态平衡,并由此创造企业在竞争中的战略优势。物流管理通过一系列物流活动的有机结合,保障企业的采购、生产、销售等领域的正常运作。油气管道工程建设也是一种生产过程,涉及大量的人、财、物的管理,其对物流管理提出了一些特定的要求。
首先,保障油气管道工程项目建设的顺利进行。管道工程建设的主体工序主要包括测量放线、作业带清扫、施工便道修筑、管道干燥、管道焊接、防腐补口、管沟开挖、管线下沟、管沟回填和三桩埋设等工序。这些工序间关联性很强,同时每道工序均须采取严格的实时质量控制。各个工序需要不同的施工设备、物流装备与管材器件的合理配置,大量物资的管理则成为保障整体工序正常衔接的关键。油气管道项目涉及的物资除了钢管、配件等施工材料外,还包括施工设备和运输装备两大类。这些物资需要将运输、存储、装卸搬运、包装以及流通加工等物流活动看作是系统工程。
其次,加强项目过程物流成本控制。我国全社会物流总费用与GDP的比率接近20%,远远高于发达国家物流成本比重。在油气管道这样的大型工程项目中,物流成本大大高于一般性的生产流通企业物流成本。加强油气管道建设项目物流成本控制,有助于扩大管道业主方的生产利润空间。管道项目成本包括施工中发生的人工费、材料费、机械使用费等主要直接成本和保证和提高产品质量而支出的质量成本。其中材料成本中的采购成本、库存成本和运输成本直接是项目物流成本的主要部分;机械费中的设维修养护费用和设备零星配件的费用也与物流成本相关;同时生产机械的规模化、生产调度的改进以及物流活动的合理安排也有助于加强人工费控制;加强施工设备和原材料的检验养护工作可减少管道项目质量成本。?施工项目成本的发生涉及到项目整个周期,因此要从投标开始至中标后的实施及竣工验交实行全过程实施有效的物流成本控制。
再次,注重项目工程质量与安全管理。保证工程质量,为顾客提供满意的工程产品,是施工单位的基本责任和义务,而且好的质量能树立良好的企业形象,为企业的长远发展奠定基础。因此,管道项目建设应十分重视提高工程质量水平。
物流虽然是派生于施工活动的服务需求,但是物流活动的良好运作有助于确保管道项目工程质量。例如管材及配件的采购商选择与仓库保管确保了施工原材料的质量,轻拿轻放的装卸搬运可减少管材的破损,管道两头的密封包装可防止异物混入。在油气管道工程中,项目安全甚至比项目质量更为重要,这是由该项目的运输介质决定的。项目施工安全不仅仅保障现场施工人员、设备、原材料的安全和有效使用,还直接影响项目建成后的油气长距离、全程输送安全以及中间、终端场站等设施的生产安全。物流操作规范、物流制度标准、物流设备性能维护等等物流安全管理的到位,都有益于保障油气管道项目工程建设的安全管理。
四、加强油气管道工程建设项目物流管理
油气管道工程建设项目物流管理的实质是管道项目供应链管理的物流系统工程实践与应用。其一与物流理论相关,通过有效管理到现场的物资供应减少浪费。事实表明物流理念在管道工程项目中的主要应用是项目设计和施工阶段各项目参与方的信息流。这种观点强调项目过程中把物资供应商、物流设备厂商看成是围绕承包商的分包商群组。其二与精益生产相关的精益物流思想,目的是物流活动与物流服务在整个供应链中为业主创造价值。实现精益物流要求项目的各参与方,包括代表业主方的管理组织、承包商、物料供应商和其他服务商,能以项目目标为共同目标联合起来工作。
一方面从管道项目施工企业的角度,研究管道工程施工现场的物流活动和物流管理。将项目管理从现场施工扩展到施工场外的供应物流及其管理。从供应链角度研究管道项目供应网络的物流及其整合,提出一些可行的方法和技术手段,研究对象不局限于较标准的管道建设工程生产物流,还有管道建设工程前期的招投标、物流服务商、物流设备商的选择,原材料采购与现场生产物流、场站建设配套工程以及管道设施设备调试与试运营等后期工作。
另一方面从工程角度来研究的,构建管道工程项目建设精益物流过程。加强物资管理,在施工现场物资需要时刚好能提供需要的物资调度。重视施工现场的物流管理,如承包商施工管理、现场布置、现场运输、现场存储等。着眼点在于提高施工现场的生产效率,减少无附加价值的活动,从而提高资源使用效率和减少时间浪费。近年来工程建设过程的集成管理越来越受重视,管道建设项目物流管理应集成项目设计、项目施工与项目试运营,同时重视项目组织变革,包括物流服务相关方介入整个项目过程。
此外,管道工程项目积极引入第三方物流服务商,提供工程项目全程物流服务方案。在我国,生产、流通企业的物流应用实例较多,给管道项目物流管理奠定了理论和实践基础。由于管道工程建设复杂且不确定性因素多,我国管道项目实施第三方物流管理的实践还比较少。这与当前我国物流系统和设施不完善、管道施工参与者的观念传统等有关。但是不可否认由第三方物流服务商提供的项目物流管理可以成为项目管理的一个分支,与项目组织、项目总计划、项目控制、信息沟通等息息相关。项目物流管理应发挥自身的专业化作用,保证项目实施的连续性和协调性,集成各项建设工作,实现项目建设目标。
五、完善油气管道建设各项物流活动,形成系统工程
油气管道工程项目不同于一般的生产、流通企业活动,也不同于建筑、场站等大型设施的物流项目。由于其专注于长程管线架设,又是用于输送石化危险产品。因此在进行管道工程项目物流管理时,需要充分考虑建设工程特点,开展物流系统工程管理,将大件运输、库存管理、流通加工、配送等物流活动实施有机结合。
随着管道技术的发展,管道施工项目中的大型阀门、超长管线越来越多,因此有必要开展大件运输。大件运输包括超限和超重两个方面。超限设备(货物)是指装载轮廓尺寸超过车辆限界标准;超重设备(货物)是指车辆总重量对桥梁的作用超过设计活载。凡承运上述设备(货物)亦称为大件运输。管道项目建设中,由施工方承担大件运输必然导致成本过高、专业化程度低以及管理能力差等问题。因此本文建议管道项目方宜将该物流活动外包给专业化的大型物件运输业商。实施大件运输外包时,项目方应需要考虑运输商的车辆装备、技术人员、技术、安全规章等软硬件能力,同时提前办理好托运手续、勘察运输线路、制定运输组织方案、制定货物装卸、加固等技术方案和操作规程。
我国管道项目工程量大,涉及大量的物资管理。物资管理一方面影响施工进度,另一方面占用大量资金,因此需加强库存管理。管道项目库存管理的对象是库存项目,即项目施工中的所有物料,包括管材、配件、施工设备、劳保工具,以及辅助物料。库存管理的主要功能是在施工现场、库存点之间建立供、需缓冲区,达到缓和施工需求与供给能力之间的均衡。我国管道项目建设目前多是开展自有库存等常规库存管理,这与我国物流整体管理水平和管道施工企业管理方式有关。本文建议应多实施供应商库存管理和利用第三方物流供应商来管理库存,来提高库管理水平。通过信息共享、合同约束、利益共享风险共担等手段加强供应商管理,同时合理安排运输与配送时间,确保物资的准确到达。
流通加工通过改变或完善流通对象的形态来实现“桥梁和纽带”的作用,流通加工在油气管道工程项目中也具有一定的作用。通过捆扎手段提高管道线材的搬运活性系数,有助于实现集装化、规模化物流管理。通过管材与配件的组配,有助于提高物资配送能力和加快施工物资的配套流转。通过管材的分口与包装,可减少施工后的吹扫与清洗,优化施工工艺流程。通过现场集中下料可以优材优用、小材大用、合理套裁,明显的提高原材料的利用率,有很好的技术经济效果。
从物流来讲,配送几乎包括了所有的物流功能要素,是物流的一个缩影或在某小范围中物流全部活动的体现。一般的配送集装卸、包装、保管、运输于一身,通过这一系列活动完成将货物送达的目的。油气管道项目涉及大量的建设材料与配件,配送不到位或配送成本过高都严重影响工程建设进度。在管道建设项目中应实施联合配送中心工程,由管道工程业主、原材料供应商、物流服务商联合成立配送中心,配送中心集中采购,发挥规模优势。具体配送可采用大型原材料直配施工现场与小型配件配送中心共同配送至各需求施工现场的配送模式。这样可以减少配送成本,同时提高配送效率。
100年前的技术
据欧美等发达国家媒体报道,一些西欧国家目前越来越认真地在研究规划和投资开发其消费品和其它货物的自动地下输送管道网络,并且将其称为仅次于公路、铁路、航空和水运之后的人类社会第五大运输模式。在不少人看来不可思议的这个所谓第五大运输模式其实是综合各种优势和成熟技术和高科技两者结合和互补的产物;载有货物的胶囊丸可以如同子弹那样在地下管道内强大压力下连续超速前进,这种地下管道弹丸载体运送方式必将进一步推动物流产业的大发展;目前管道输送模式仅仅适用于燃气、自来水、石油和其它液态或者气态物质。
早在19世纪中叶,邮件和小包裹运输网络在欧洲国家和世界各地城市中已经相当普遍,有不少邮局和商店就使用被称为压缩空气动力邮电网络的管道专门用来输送和收发邮件和小包裹,到20世纪法国巴黎和德国柏林各自已经拥有长达400公里的压缩空气动力邮电城市网络,不少货运管道直接平行铺设在地下污水沟道内,不少管道是双向运送货物,在压缩空气压力下接连输送,直至2002年,捷克共和国首都布拉格的一些城市商店,商场和办公大楼中还可以看到这些古色古香的专门用来快递邮件和小包裹的压缩空气动力系统,后来彻底毁于当年发生的洪涝灾害;美国许多城市在第二次世界大战以后还在使用专门用来快递邮件和小包裹的压缩空气动力管道系统,直至进入20世纪50年代,由于美国汽车工业迅速发展和其它新型通讯技术的成功开发,这些管道系统才全部由汽车货运取代。该系统的功能方式通常是把货物包装在一个灵巧容器内,然后采用空气压力把这个宛如弹丸的灵巧容器沿着管道内壁像接力赛地似的弹射到目的地,据一些西欧国家专家现场测算,其时速可以达到35公里(25英里),远远超过当时通过其它机械和人力搬运速度。压缩空气动力管道输送技术十分古老,或者算是技术较成熟的一种,但是当代社会采用这种成熟技术和电子信息技术、空气动力学、物流学、材料学等高科技相结合方式地下管道输送货物方式毕竟是一种新技术开发。
进入20世纪60年代,许多国家又开始十分起劲地开发研制货物输送地下管道网络,不过其直径明显扩大,以便大幅度提高管道系统货物运量、效率和效益,这些国家包括美国、英国、加拿大、俄罗斯、日本、法国和德国等等。原本正在彻底淘汰的这种管道货物输送系统模式所以能够再度复兴,其原因就是现在的路面交通越来越拥塞,促使人们终于发现速度快和效率高的卡车货运不仅要耗费价格越来越不菲的大量燃料油,而且还要排放废气,造成空气污染等等;为了让汽车畅通的街道公路不断延伸和拓宽,宝贵的城市土地被大量用于筑路。使货运汽车在交通道路拥塞的城市中递送邮件包裹的平均速度竟然低于19世纪压缩空气动力管路的邮电系统,而前者在石油价格飙升、生态环境保护法律法规越来越严峻和成本控制地位不断提高的现代社会中暴露的弊端也越来越多。但是启用于19世纪建造的这种压缩空气动力货运管道系统的缺点就是需要分段空气加压,需要消耗大量能源,其输送路程受到限制,于是专家们在原来的管道货运系统基础上采用能源利用率更高超的电动系统代替相对落后的空气压力系统,快速推动货运载体在管道内快速移动,从理论上讲,在技术方面犹如现代化无人驾驶电气火车那样的电动管道货物输送系统可以无限制延伸,而且密封在管道内的货物输送速度可以大幅度提高,如果再与皮带输送和自动货物拣选等设备配套,其地下货运管道自动化功能和高超效率可以进一步扩大。
连通欧洲三大港口
现在的德国,荷兰和比利时等欧洲国家在投资开发其地下物流网络的时候,正在将集装箱化运输原理用于货物的自动地下输送管道网络,其规划就是通过地下自动化货运输送管道把世界排名榜中前十名内三大欧洲港口,即像德国汉堡、荷兰鹿特丹和比利时安特卫普链接起来,以便大幅度减轻这三大欧洲港口集装箱运输道路交通拥塞,如果不采用集装箱化地下管道运输模式,到2020年,按照目前这三大欧洲港口的港口道路基础设施功能,则这三大港口通往欧洲腹地的道路交通将拥塞到瘫痪的地步。于比利时安特卫普大学率先设计和推出其地下物流系统,该系统可以通过地下无人驾驶管道,在港口码头、集装箱堆场、配送中心、储运场地和大型客户之间快速传送20英尺和40英尺规格的集装箱,因此该系统的另外一个名字是地下集装箱输送管道;据欧洲媒体透露,目前长度为21公里的该地下集装箱运送管道主要由电动传送带和电子信息网络等设备组成,全自动遥控,每天24小时轮轴运营,目前日均传送40英尺集装箱5500只,今后还可以增加。
德国波鸿鲁尔大学所设计规划的地下货物自动输送管道名叫“货运胶囊丸工程”(the CargoCap project),其最大特色就是设计精巧,管道直径为1.6米,所谓胶囊丸货运载体全部按照欧洲通用的托盘尺寸制造,货物可以直接通过皮带盘或铲车配载到弹丸式车厢内,管道运营效率高,初步规划该自动货物输送管道网络长度为150公里,整个地下管道货运网络不追求庞大的载运量,全部由无人电动机车在管道中全自动牵引飞速行驶。如果说比利时的地下货运管道还在继续规划设计,那么德国的地下货运管道已经进入试车阶段;据说德国投资开发的地下货运管道网络的货物“胶囊丸”载体均配备双套,甚至三套电动机,一旦其中一台发生故障,另外一台立即顶提上去,牵动货物载体继续前进,如果再坏掉一台,还有第三台电机自动顶上,因此运营稳定,在地下管道内连续行驶的保险系数大。德国研制的全自动货运地下管道系统方案与荷兰十分类似,而荷兰的全自动货运地下管道系统早在20世纪90年代中叶就开始运营,可谓捷足先登,目前荷兰和德国的地下货运管道每750米设立一个站点,收发货物,每一个地下管道枢纽站负责向10005000家客户收发货物,这些客户包括商店、工厂、大卖场、仓库、车站、机场、港口码头等等,服务对象还包括网络购物消费者、邮件包裹收发人等等,服务覆盖面扩大到全国各大城市。
投资与建高速公路差不多
目前全自动地下货运管道,在规划设计和建筑技术方面已经没有多大的问题,关键是其初期投资总额十分庞大。荷兰交通运输部门测算,其地下物流基础设施全国性网络投资总额将超过600亿欧元,而且这是十年前的估算,现在可能要超过1000亿欧元,但是必须指出,高速公路交通网络的投资总额与地下物流基础设施不相上下,而地下物流基础设施基本上不占用城市地面,一旦建成,将产生立竿见影的效果。
德国鲁尔大学霍尔盖・贝克曼博士(Dr.Holger Beckmann)于2007年指出,自动化地下货物运输是在城市地下排污水管道系统概念基础上发展起来,早在1843年就有一些德国城市建筑规划专家提出了这样的设想;他们认为,几乎全部铺设在地下的给排污水系统可以连接各家各户,通往四面八方,为什么不可以让货物通过纵横交叉的地下管道系统运到各地?如今世界各地交通运输网络的老大难问题就是道路交通拥塞频繁发生。联邦德国道路交通拥塞频繁,目前造成的年均经济损失达到1000亿欧元,如果再不创新改革现有的交通运输网络模式,预计到2020年德国因道路交通拥塞经济损失总额将翻番。
【关键词】城市污水,污泥管道,运输
中图分类号:R123.3 文献标识码:A
一、前言
近年来,我国城市污水处理工程虽然取得了飞速发展,但依然存在一些问题和不足需要改进,在建设社会主义和谐社会的新时期,加强对城市污水处理厂污泥的管道运输的控制,对确保居民的切身利益有着重要意义。
二、污泥的管道运输的概述
1.污泥的流动性
流动性是污泥在管道内的流动阻力和可泵性。工程中常用污泥的含水率(或含固率、污泥浓度)判断污泥在管道中流动的水力特征。
2.污泥输送方式
(一)、脱水污泥经螺旋输送机输送至污泥堆棚后汽车外运。该法用于小型污水厂,二次污染严重,运输量有限,现已很少采用。
(二)、脱水污泥经螺旋输送机输送至脱水机下的缓冲料斗进入污泥泵提升至料仓,再由汽车外运,这种污泥经一级提升后外运是当前污泥输送的主要方式。
(三)、脱水污泥经螺旋输送机输送至脱水机下的缓冲料斗,进入一级污泥泵提升至料仓储存,料仓内污泥再进入二级污泥泵,经管道或由汽车输送至下一步处理处置地点。随着污泥后续处理工艺的实施,这种输送方式应用将逐步增多。
3.污泥输送系统
污泥输送系统按照压力形式分为无压、有压输送系统。无压输送主要有无轴螺旋输送机、皮带输送机或汽车槽车输送。输送机适合于短距离直线输送,临界距离为20m;由于输送量、距离和高度有限,所以能耗较小。无压输送缺点有,水平方向转角处必须增设传送设施,分两级或多级传送;输送机倾斜角度一般不宜大于25°,将污泥输送至高处时需要较长的水平距离;系统密闭性不好,会对周边环境造成二次污染;输送量固定,不可随意调整。这种输送方式常用于脱水机房内将脱水机排出的污泥输送到料斗进口处。汽车槽车适用于远距离输送,其运输成本较高。
有压输送是泵加管道输送系统,通常采用螺杆泵或柱塞泵进行管道输送。在一定距离内,传统的输送机和汽车运输方式已不能提供安全、环保、快捷的污泥输送。设计应优先选用安全、
高效、封闭式的污泥管道输送系统,减少敞开式运输方式,防止因暴露、洒落、漏滴、臭气外逸而造成的二次污染。有压输送系统适应性强,主要优点有,输送距离长,可达1200m;采用弯头实现多转角多曲度输送功能;系统密闭性好,不会对周边环境造成二次污染;输送量可调,但是由于脱水污泥流动性差,沿程水头损失较大,所以输送系统能耗高。同时污泥泵造价高,该方式常用于将脱水污泥一级提升至料仓,以及二级得升至后续处理单元的场合。
三、城市污水处理与污泥处理的关系
2004年底,我们开始对我国的污水处理厂污水处理和污泥处理、处置状况开展了调查。主要采用发放信函、网上搜集和电话咨询的方式进行。结合不同地区的污水处理厂及典型研究区的调查和资料收集,初步掌握了210个污水处理厂的情况。调查发现,在这210座污水处理厂中, 86.2%都采用活性污泥法,其余自然净化占10%,其他污水处理技术占3. 8%,在活性污泥法中又以传统活性污泥法和氧化沟为主。近年来,随着技术的发展和对脱氮除磷的要求
提高, SBR、A2O、AO有增加的趋势。我国20世纪80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺[6],该工艺以去除BOD和SS为主要目标,对脱氮除磷效果较差。目前,氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一,主要有奥贝尔氧化沟工艺、DE型氧化沟、三沟式氧化沟和卡罗塞尔氧化沟工艺等。
不难发现,污水处理技术在很大程度上决定了污泥的产量和污泥处理的方式,典型的如氧化沟工艺,由于采用延时曝气,污泥产量少,同时对污泥进行稳定化处理,节省了污泥单独稳定化的过程,所以很多污水处理厂相继采用此工艺来处理污水。污水处理厂产生的污泥如果采用厌氧硝化处理,其投资较高,处理费用约占污水处理厂投资和运行费用的20% ~45%,而在中国仅有的十几座污泥消化池中能够正常运行的为数不多,有些池子根本就没有运行,这也是导致中国近年大量采用带有延时曝气功能的氧化沟等技术的原因。但是采用氧化沟(延时曝气)处理污水并未带来一劳永逸的效果。这种好氧污水处理工艺不但消耗更多的能耗,而且使得处理后的污泥脱水比较困难,在很大程度上影响了污泥的处理。氧化沟是一种低负荷工艺,低负荷的曝气池池容和设备是中、高负荷活性污泥工艺的几倍,所以相应的投资要高数倍;其次,该工艺对污泥是采用好氧稳定的方法,其能耗比中、高负荷活性污泥要高40% ~50%;能耗增加带来了直接运行费的增加,同时还要增加间接投资。可以说,解决城市污水处理厂污泥处理技术
问题是降低污水处理能耗的有效技术之一。今后中国城市污水工艺的进步在很大程度上取决于污泥处理和利用技术的进步。
四、污泥运输方式的比较
污泥的输送方式可考虑有脱水污泥的卡车运输、浓缩污泥的槽车运输和生污泥的管道运输等
其优缺点的比较和经济分析如下:用车辆运输污泥灵活性较大,运输的污泥为终端产品,相对运输量较小,但对环境会带来噪音,臭味,有时还会散漏污泥,影响较大,同时也会增加车辆维修量和增大车场占地面积等。用管道运输的污泥一般只限于生污泥或未浓缩的污泥,对于在远郊集中设污泥处置设施时,规模较大,效率较高,且易于自动化,可节省动力和车辆,缓和城市的交通紧张等。从经济角度分析,三种不同方式的运输在不同处理污水量下进行的比较详见表1(日本资料)。
由上表可以看出,当污水处理量小于15~20万m3/d时,用卡车运送脱水污泥费用较少,即对小型城市及工业区污水处理厂卡车运输污泥较便宜;用槽车运送浓缩污泥对任何规模的污水处理厂都是不经济的,管道运送生污泥在20万m3/d以上大中型污水处理厂是较为合适的。
如果分建多座小型污泥处置设施,总投资和经营费用都比大型厂要高得多,因此管道运输对当前日益扩大的污水处理厂规模是最为有利的,故而在国外已受到了很大的关注。在我国所作的分析比较所得结果大致与日本相同,表2为对管道、驳船和卡车运输的相对经济比较。显然,管道输送的经济性十分突出。
五、城市污水处理厂污泥的管道运输
1. 管材及管件
脱水污泥输送管道管材主要有两种形式:高压无缝钢管和超低摩阻耐磨复合管。高压无缝钢管连接采用焊接,管件数量少。发生问题时切断故障管段,维修好后重新焊接。管件连接为内扣式法兰连接。高压无缝钢管输送污泥时,还可选用管道系统向管道内注入剂,可减少约30%~50%的水头损失。剂可采用水、废油或高分子聚合物溶液。管道系统由高压隔膜计量泵和环组成。在污泥输送系统,剂常采用中水。中水经环注入,均匀分布在管内壁和污泥之间形成膜,有效的降低管路水头损失。膜的厚度约0.20~0.25mm,由于注入的水量有限,一般仅2%污泥的含水率会升高,其余污泥的含水率基本不受影响。超低摩阻耐磨复合管是一种具有特殊内涂层、粘稠物料在管道内进行高压低摩阻输送的管道。它摩擦系数小,是普通钢管的1/7,具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击的特点。管道和管件采用耐振快装法兰连接。因管道是法兰连接,管件数量多,发生故障时便于检修。污泥输送管道设计应注意以下几点:管道选线应本着最短距离最少弯头的原则布线,管道尽量平直;转弯时应优先采用45°弯头;转弯半径不低于5D(直径);在管段适当位置应考虑清通、清洗、排气设施;与污泥泵连接段应预留设备的检修空间,必要时设置高压伸缩节连接阀件。
2. 偏心螺杆泵
偏心螺杆泵适用于短距离、小流量、输送压力低连续输送污泥物料的场合。输送污泥的含水率不宜小于76%,否则需要投加适当剂。输送无湍流脉动,对介质基本无剪切力,设备结构简单,体积小。它主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆(称转子)和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套(称定子)。当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转,另一方面它又沿衬套内表面滚动,于是形成泵的密封腔室,螺杆每转一周,密封腔内的流体向前推进一个螺距,随着螺杆的连续转动,被输送的物料以螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。泵的易损件定子和转子通常0.5~2年需要更换。螺杆泵工作压力应控制在额定压力的1/2~1/3;泵的转速应控制在定、转子相对滑动速度为0.5m/s以下;螺杆泵水平临界输送距离500m;垂直临界高度为50m,压力可达到4.8MPa。
3.液压柱塞泵
液压柱塞泵适用于长距离、大流量、输送压力高连续精确输送污泥物料的场合,对介质的挤压剪切力小,设备占地面积较大,价格和维护成本较高。柱塞泵由进料口、输送缸及活塞、驱动缸和外壳等构成。驱动缸内的活塞杆由一个、两个或四个活塞组成,泵体和驱动单元通过高压液压管连接。柱塞泵通过缓冲料斗下方的螺旋进料系统接收污泥,在进料机和泵体进料口的连接处,配备了压力测量仪式压力传感器。传感器控制螺旋进料机的进料速度,以最佳的污泥泵填充率进料。柱塞泵配备液压驱动装置,驱动装置包括柱塞泵液压泵、螺旋进料机液压泵、油箱、油过滤器、控制器等,控制器可安装在液压包或污泥泵体上,起到精确控制的作用。
4.管道输送技术在污泥处理中的应用
传统的污泥输送设备均属敞开式输送方式,极易产生二次污染;污泥处理所需的一些工艺环节如混合、搅拌、打散、布料、分流、流量控制等均难以融合在上述输送环节中,致使污泥处理方法的实现存在很多困难,加大了处理的难度。采用管道输送可以达到全密封无污染、安全可靠、运行成本低廉,管道输送方式的实施,几乎克服了传统输送方式的所有弊病。
(一)、污泥的远距离管道输送工艺
由于污泥的性质特殊,除了含有大量有益的有机物和微生物外,还有对环境、人畜和土壤有害的病菌和重金属等有毒废物,所以污泥的后续处置方式主要有堆肥、填埋和焚烧。无论采用何种方式处置数量巨大的污泥废弃物,通过管道将其远距离输送到合适的位置是必不可少的环节。
(二)、污泥管道输送系统特点
输送过程全封闭、无污染,完全消除了以往敞开输送方式严重污染环境的问题,输送浓度高(可直接输送含水率80%左右的脱水污泥)、距离远(0~10km)、压力大(0~24MPa);流量大(5~70m3/h),具有传统输送方式无可比拟的优越特性;全自动控制,无级调控输送量,无人值守;(4)系统结构紧凑,管道可架空或地埋、垂直上升及任意转弯,布置灵活,占地面积小;污泥在管道中的分配、分流自动可调;专门为堆肥发酵设计的打散布料器具有布料均匀、打散效率高等特点;专门为填埋设计的布料杆可以将污泥均匀送至填埋场的各个点;专门为污泥焚烧设计的多功能给料器可以适应各种燃烧器不同的物料入炉方式。
V——管中流速,m/s
5.管道输送系统设计要点
(一)、污泥来源
供输送的污泥有来自污水处理厂的污水处理流程中最初沉淀池和最终沉淀池的生污泥以及污泥处置设施消化槽的浓缩和消化污泥。
(二)、输送浓度与酸碱度
生污泥重量浓度为1 %左右,浓缩消化污泥重量浓度为4 %左右。前者适于长距离管道输送,而后才者一般只作短距离输送。生污泥酸碱度pH=6左右,浓缩消化污泥酸碱度pH=5左右。需要注意的是,当停运时,管中沉积的污泥由于缺氧,会发生厌气发酵,产生硫化氢,具要强烈的腐蚀性,因此一般停运管道应放空,有时还用水冲洗,同时,管内还应进行防腐处理。
(三)、输送泵
浓度为1 %~4 %的污泥输送可采用离心泵。对于最初沉淀池排出的生污泥,由于夹有砂粒、布片等杂物,用叶片数少或无叶片型的泵为宜。一般都应设有备用泵。
(四)、污泥贮槽
用作调节和缓冲用的贮槽,当停留其中的时间较长时,污泥会产生厌气发酵,产生泡沫,故应采用中压鼓风除泡器。此外还要设搅拌器不使其沉淀。贮槽应致少设两台,以便维修倒用。
(五)、其他设施
污泥管道输送中主要的安全问题是堵塞和漏泄。为此,应有手孔清除杂物并设冲洗管。在泵的配置上应使备用泵有串联之可能,以便堵塞时通过备用泵串联增压从排泥阀中清除堵塞物,此外定期检修是防止漏泄的重要措施。
五、结束语
随着城市污水处理管理体制的不断完善,污泥的管道运输的管理将会得到更多管理者的重视,在建设可持续发展社会的背景下,城市污水处理厂污泥的管道运输管理将会发挥着越来越重要的作用。
参考文献
[1]何品晶,顾国维,等.城市污泥处理与利用.北京:科学出版社,2003
[关键词]石油资源;管道工程;防腐技术
中图分类号:TE988.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)23-0006-01
1 导言
石油资源运输的主要途径是管道运输,管道运输能够避免石油天然气在运输途中发生损失,同时也促进了石油运输效率的提高。为了保证石油管道的质量,在石油天然气管道工程中要做好防腐处理,在一定程度上降低管道腐蚀所带来的影响。
2 石油天然气管道工程的防腐技术
2.1 阴极防腐技术
阴性腐蚀技术的主要作用是组织电化学腐蚀,在易发电化学腐蚀的地方,另加设电流,使石油天然气转化为阴性极端,阻止金属离子发生转移。阴极防腐技术包括两种主要保护技术:【1】将直流电直接接入管道,成功将腐蚀转化到阳极来避免管道发生腐蚀;【2】控制负电位,将金属连接到管道外部,需要注意的是金属需含有较强的负性电位,这样就可以利用金属负电位>管道的原理,使负性较强的金属表面发生腐蚀反应来保护石油天然气运输管道。
2.2 涂层外防腐技术
涂层外防腐技术一种最为常见的防腐技术。具有价格合理、效果好的优点。土层外防腐技术的原理是:利用合适的涂料阻断管道与空气中的含氧物质的直接接触,使石油天然气管道不会应化学反应发生腐蚀。下面列举了三项效益较高的涂层外防腐技术。【1】无机非金属。采用现代化的技术,结合传统涂层技术,促进石油天然气管道抗腐蚀能力和抗氧化能力的提高。主要做法是在管道的外壁涂刷一层绝缘土层,例如陶瓷类和玻璃类等绝缘体,使管道金属壁离子保持稳定,避免化学反应的发生,另外,搪瓷等涂料都可作为绝缘涂层涂于管道外壁,在避免管道磨损的同时放置管道被腐蚀,无机非金属的涂层外防腐技术已发展较为成熟,在钢制为原材料的石油天然气管道中的应用极其广泛,且获得了明显的防腐效果,在很大程度上延长了管道的使用寿命。【2】环氧涂层。环氧涂层的涂层外防腐技术较为复杂,首先要调配适用的涂料,将各种环氧材料和粘合剂等合理搭配,同时融入一定的复合材料,使之形成一种新型的涂料,这种新型涂料具有较高的性能,几乎可以使用在各种材料的石油天然气管道中,是一种非常先进的反腐蚀技术,具有较好的防腐蚀能力。【3】改性涂层。改性涂层技术主要是利用纳米技术,将有机材料和无机材料进行临界处理,充分改进材料后用于石油管道,具有强大的抗水能力和防腐能力。
2.3 缓蚀防腐技术
管道防腐技术最基本的方式就是缓蚀防腐技术,在进行石油天然气管道工程施工的过程中,内部增加一定数量的缓蚀剂,缓蚀剂是一种具有防止腐蚀功能的试剂,来保护石油天然气管道不会受到化学反应的影响,同时也能够抵挡辐射。需要注意的是,缓蚀剂只能起一种辅作用,不能仅用他来抵挡主体的腐蚀。在缓蚀防腐技术的基础上还应配合其他技术,避免管道腐蚀。
2.4 内部防腐技术
由于管道中所运输的石油自身的质量存在一定的差异,因此,石油内部所含有的各物质的含量不同,也会在一定程度上对内部管道造成腐蚀。因此,需要采用内部防腐技术来保证管道内部的稳定。在石油天然气管道工程施工过程中要对管道内部进行一定的耐油防腐处理,内部涂料是一种稳定性较强的物质,不会对石油的质量造成不良影响,更加不会污染管道,同时也强化了石油管道内部的稳定性。
3 石油天然气管道工程的防腐技术的发展
近年来,我国石油天然气管道的防腐技术已取得很大发展。我国主要采用先进科学的防腐技术来对石油管道进行防腐处理,包括在石油管道使用过程和石油管道施工过程中,进行一定的防腐干预。因此,如果防腐技术出现问题或者防腐技术失效,就会导致防腐无效,而且我国目前的防腐技术主要针对的是化学腐蚀和电化学腐蚀,生物腐蚀上效果不明显,只是采用手段阻隔生物和管道的直接接触。因此,石油天然气管道防腐技术的进一步发展需要深入研究防腐材料的性能,也就是说,将防腐材料作为防腐技术研究的重点和方向。石油天然气管道工程具有较大的规模,因此,可以在施工过程中开发自身防护,从防腐环境的改善出发,从整体上提高管道防腐水平,在一定程度上避免了部分腐蚀状况的发生。石油天然气管道防腐是一个长远的工程,在其快速发展的同时要逐渐逐渐提高防腐的高效性。
4 石油天然气管道腐蚀类别
受多种因素的影响,石油天然气管道会在使用过程中发生腐蚀现象,自身材料问题和外界的干扰都会导致管道发生严重的腐蚀,势必影响石油天然气管道运输的价值发挥。对其腐蚀的原因进行分析,我们可以发现石油天然气管道腐蚀主要为以下几种类型:【1】化学腐蚀:主要受外界环境干扰,空气中的氧或者含氧物质和管道表面材质发生化学反应,反应后的物质附着在管道的表面,逐渐对管道造成腐蚀,或者有些地下管道所处的环境较为潮湿,进一步加快了腐蚀的速度;【2】生物腐蚀:主要受微生物的干扰,管道埋于土内,土壤中患有大量的的菌类,菌类主要是以群落的方式存在于管道表面,导致其发生还原腐蚀,生物腐蚀是一种速度快且较为严重的腐蚀;【3】电化学腐蚀:管道环境中存在大量的电介质,极易发生电解反应,将金属离子点解,破坏金属管道的稳定,导致管道材质暴露于外,最终发生腐蚀。
结语
总的来说,石油天然气管道工程中的防腐处理主要目的是避免石油天然气运送过程中受到腐蚀干扰,腐蚀技术主要着力于促进石油天然气管道工程稳定能力的提高。随着腐蚀技术在石油天然气管道工程中的运用,为石油天然气运输营造了安全的环境,促进了石油天然气运输效率的提高,在很大程度上促进了社会经济的发展。
参考文献
[1] 唐旺.刍议石油天然气管道工程的关键防腐技术[J].山东工业技术,2016,01:61.
(中国核电工程有限公司河北分公司,河北 石家庄 050019)
【摘 要】随着国内核电站的建设以及核安全标准的不断完善提高,新一代核电站中放射性废液处理系统已经由核岛分离出来,构成独立运行的废液处理中心,而核岛产生的中放废液通过管道输送至废液处理中心具有一定的局限性,逐渐成为新一代核电需要解决的问题。本文描述了一种机动灵活、安全性高的核电厂中放废液转运设计方案,可望有效的缓解这个难题。
关键词 核电站;中放废液;转运;罐车
0 引言
近年来,我国核电站发展迅速,同时核安全也受到国家及民众的关注,核电技术标准也有很大的提高。新一代核电站中将放射性废液处理设施由核岛分离出来,建成独立的废液处理中心,在节省投资的同时,提高核岛的安全性。废液处理中心将集中处理核电站内所有设施产生的放射性废液。因此,需要研发一种全新的放射性废液转运方案,在保障安全的情况下机动灵活的将不同设施产生的中放废液转运到废液处理中心。
1 中放废液转运方案研究
核电站产生的放射性废物种类较多,自然特性各不相同,针对不同的废物开发了不同的处理技术,处理系统的设备和运行费用昂贵,在机组数量少的情况下产生的废物量不够多,设备的利用率较低。由于提高设备利用率,控制投资等原因,核电站建设了废物处理中心,用于处理电厂内数个核电机组产生的废物[1]。废液处理系统作为废物处理的重要构成部分,脱离核岛厂房,在废物处理中心建设了废液处理中心(以下简称处理中心)。
现阶段核电站中采用管道输送方式将废液输送至处理设施,输送管道受到地理位置、地形的制约,且长期埋于地下,存在管道、阀门泄漏的风险,退役过程中还将产生大量的放射性废物。为了免除管道输送带来的各种弊端,同时增加废液转运的灵活性,拟用一套中放废液转运系统,包括一台可移动废液贮存装置——中放废液转运罐车、废液接收(排出)系统和冲洗系统,通过厂内车辆运输将废液由产生设施运送至处理中心。
本方案中废液收集于高位贮槽中(贮槽高于罐车顶部),中放废液通过自流方式进入罐车,罐车接收废液流程见图1。该系统可以分为废液接收系统和冲洗系统两部分,其中废液接收系统包括中放废液贮罐、阀门及相应的管道、快速接头及软管;冲洗系统由去污剂罐、阀门及相应的管道组成。废液产生设施与处理中心建设专用废液转运接口,可通过软管和快速接头与罐车实现连接。转运完后用去污剂对废液输送管道和转运软管进行冲洗,以便清除管道中残留的废液。
图2为罐车将废液转运至处理中心的流程图。软管连接后由中放扬液器采取抽真空方式将罐车内废液抽至处理中心,同样转运完成后利用冲洗系统对管道及软管进行冲洗。
2 转运设备—罐车设计
废液转运方案中用到中放废液转运罐车,根据《放射性物质运输规程》中相关规定,罐车应具有良好的屏蔽效果以及检漏设备,达到IP-2型货包的要求,以满足安全运输的需求。同时为满足工艺运输要求,拟采用的罐车包括:主体装置、辅助系统、安全系统等。
(1)主体装置作为罐车的基础构成部分,包括主体框架、屏蔽容器、罐车装卸料接口。
主体框架:作为罐车重要的组成部分,承载着屏蔽容器,并为其他系统的设备和管道提供安装空间及防护措施。由于屏蔽容器采用铸铅材料,重量较大,框架结构需满足承重及运输要求。
屏蔽容器:为中放废液提供辐射防护屏障,内部设压力容器存放废液,外部采用铸铅结构进行屏蔽。罐车表面剂量达到工作允许值(罐车表面剂量率≤2mSv/h,距离罐车表面2m远处剂量率≤0.1mSv/h);同时屏蔽容器能够承受真空系统和压空系统产生的正、负压力。
罐车装卸料接口:通过带有快速接头的连接软管,实现罐车与设施的快速连接,减少人员的操作时间。
(2)辅助系统为罐车实现自动装、卸料功能提供必要动力,包括真空系统、压缩空气系统、气体净化系统。
真空、压空系统:为罐车自动接收、排出废液及管道冲洗提供动力。
气体净化系统:对罐车的呼排气和真空系统排气进行处理,使其能够达到就地排放的限值。
(3)安全系统为罐车的安全运行提供保障,防止出现冒槽和泄漏事故,包括液位监测系统、泄漏报警系统、自动控制系统。
液位监测系统:监测罐车内废液的液位,防止溢出,达到一定液位停止接收废液,同时为控制系统提供参数。
泄漏报警系统:对屏蔽容器外侧环境进行监测,防止屏蔽层外积存废液。
自动控制系统:对罐车进行自动控制,连接软管后可自动完成罐车的装、卸料及冲洗功能,减少人员操作。
3 结语
罐车运输方式激动灵活,不受地震地质等条件影响,退役时清去污方便,产生的放射性废物量小,对周围环境潜在影响小。在发生如福岛核电站等事故产生放射性废液泄露的情况下,转运罐车也将能发挥其可移动灵活、操作方便、安全可靠等优点,及时将泄漏的放射性废液转运出去。即使存在管道输送前提下,罐车输送也可作为其补充应用手段,保障设施的安全,在核电站及核设施中有较大的应用前景。
参考文献
关键词:天然气 管道事故监测 分析 应对
近年来,随着能源行业的不断发展,天然气产量和贸易量等都在不断增长,相应的天然气管道运输的规模也越来越大。天然气管道规模增加在不断促进天然气行业快速发展的同时,也因为其高压高能、易燃易爆等特点带来严重的运行安全隐患。因此,加强有关天然气管道事故的监测分析和应对措施的探讨,对于减少天然气管道事故发生的可能性和提高管道运行质量具有重要意义。
一、天然气管道事故类型和特点
1.天然气管道事故类型
天然气管道事故主要是指由于管道系统被破坏、管道不能满足运输需求、管道发生意外泄漏等问题造成的天然气管道不能按照规定计划完成运输功能的现象。一般将天然气管道事故类型分为3种:一是针孔穿透,是指由不大于10mm的孔穴引起的管道缺陷;二是穿透,是指由大于10mm却小于破裂孔尺寸的孔穴引起的管道缺陷;三是破裂,是指不小于管道直径1/2的管道缺陷引起的管道失效。 [1]
2.天然气管道事故的特点
天然气易燃易爆,因此天然气管道事故的风险特点有:
管道穿越区域比较复杂。天然气管道穿越的山地、丘陵、平原、河网等区域的地质条件和结构都大部相同,气象条件也千姿百态,这会严重影响管道的阴极保护、防腐处理和地震设计等。(2)事故后果相对严重。天然气即使遇到很小的点燃能量也会发生剧烈燃烧。当天然气与空气混合的浓度在LFL~UFL之间时,高温或火源的影响会很容易引发大型火灾和爆炸,爆炸产生强大的高压和高温,对周围事物可造成严重破坏。同时天然气泄漏会致使人们昏迷或死亡。(3)管道穿越区域人口相对密集。沿途将天然气输送给上下游的城市使用是天然气管道的主要作用,因此天然气管道会穿过大量人口密集区或居住区。如果发生严重的天然气泄漏或火灾事故,则影响会极其恶劣。(4)事故范围相对较广。天然气管道运输是一个整体系统,如果一个部分出现问题,会影响整个管道系统的运行。另外,天然气泄漏后会随着风向进行扩散,会造成大范围的人群伤亡。比空气轻的可燃气体会在风力影响下四处飘散,并与空气形成爆炸性混合物;比空气中的可燃气体会沉降在居民区、地面、沟渠等死角,遇到火源极易引起爆炸。
二、天然气管道事故原因分析
1.施工质量有待提高
在对天然气管道进行补口、补伤的过程中,没有及时考虑管道表面的粗糙度,在补口搭接原有的钢管防腐层时不按规定要求施工或搭接长度不足,补口补伤所使用的厚度或粘结力不合理、没有按规定要求面积进行补伤等都会引起天然气管道的防腐能力降低或再次损坏。另外在天然气管道焊接施工过程中经常会出现焊瘤、夹渣、未熔透、气孔、未熔合等问题,这一方面是由于天然气管道在运输或存放过程中没有对管口做好保护措施而引起了管道口局部变形或刚度降低,另一方面是由于焊接施工人员技术操作不熟练、没有按照规定程序焊接或没有及时把握好焊接环境而造成了管道出现焊接缺陷。焊接缺陷会严重影响管道运输质量。[2]
2.管道设计不恰当
管道刚度设计计算过程中,没有正确分析管道实际能承受的荷载或未精确计算管道的强度设计系数,致使强度计算出现偏差引起管材选择不当;在实际选词过程中,没有全面考虑钢材实际拥有的压力承受范围,对管道强度、应力分析、稳定性、刚度等进行核对时出现失误等会引起管道使用过程中出现破裂、弯曲、变形等问题;工艺流程设计中,没有综合考虑系统整体环境位置和条件,未建立适当的天然气泄漏事故扩散模型,未及时提供相应的应急处理措施和天然气泄漏规律等都会给天然气管道运行系统埋下安全隐患。
3.自然灾害和第三方破坏
天然气管道穿越地区会出现各种复杂地形地质特征和气候条件,而这些地区出现的自然灾害也会对天然气管道带来严重破坏。如山区质地经常出现的泥石流和滑坡灾害,平原质地经常出现的地面水冲刷、土壤膨胀、地面沉降灾害,强烈地震灾害,低温、雷电气象灾害等。第三方破坏主要是指建筑施工、道路维修、矿山开采等引起的管道破坏。
三、提高天然气管道运行安全性的措施
1.提高施工质量
针对天然气管道出现的管道腐蚀问题,施工人员应当加强管道内外壁的防腐措施。对于管道内壁要采用以二道环氧树脂为主的涂料进行全面涂刷,同时防止输送大合格的天然气;对于管道外壁要加强聚乙烯胶带等新型防腐材料的运用。在进行管道焊缝处的补口施工时,要按照严格的施工流程和技术条件采用质量达标的补口材料进行操作,确保补伤面积符合规定要求。对于地质灾害发生较为严重的地区要采取“避饶为主”的主要方针,如果必须经过要采取相应的措施减少灾害影响。在焊接过程中要恰当选择焊接材料,在严格按照程序和施工工艺的基础上进行焊接,焊接完成后要及时做好管道清理,同时避免出现防腐层破坏或管道损伤的问题。[3]
2.加强整体设计
天然气管道运行是一个系统工程,应当对管道路线、穿越地区、管道保护等充分全面考虑,针对不同地域地形气候条件和管道运行状况采取相应的保护设计措施。特别是对于管道路线设计,要在坚持经济、安全、方便的原则上对施工单位的要求、管道周围的建筑物分区、消防配套设施、站场选址、防火防爆等级、路线布局等进行综合缝隙,确保在安全隐患降至最低的基础上有利于节省成本和方便维护。方案设计完成后要不断进行模拟分析,确保方案可行。
3.制定应急预案
要根据热力学、流体力学、爆炸力学等建立相应的天然气扩散模型,根据模型制定相应的应急预案,预案内容应当包括应急评价、应急计划、应急准陪和应急评估等内容。充分考虑管道事故发生后的各种问题和情况,做好应急管理,尽量将事故风险降低。
结束语:
天然气管道运行安全是天然气行业健康和稳定发展的基本保证。因此对于天然气事故问题,相关人员应当做好风险分析,充分考虑天然气管道运行过程中的不利因素,加强管道维护和管理,努力降低事故发生的可能性和危害性。
参考文献:
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[2]杜艳,谢英,王子豪,刘志成.天然气管道事故分析[J].管道技术与设备. 2010,05(35):57-58
多项指标均计划增长30%以上
《规划》预计整个“十二五”期间,我国客货运输需求仍将持续稳定增长,多项运输指标均在30%的增长率以上。
据预测,到“十二五”末,我国客运量为440亿人,五年增长率为34.3%;旅客周转量为38300亿人公里,增长率为37.9%;货运量为420亿吨,增长率为31.0%;货运周转量为180000亿吨公里,增长率为31.5%;沿海港口货物吞吐量为78亿吨,增长率为31.9%;集装箱吞吐量为1.85亿标准箱,增长率为37.0%。
基于以上预测,《规划》提出了整个交通运输基础设施的建设目标:到2015年末,基本建成国家快速铁路网和国家高速公路网,完善环渤海、长江三角洲、东南沿海、珠江三角洲和西南沿海港口群布局,加快内河航道网、民用机场、油气管道和城市交通设施建设,推进综合交通枢纽发展,形成以“五纵五横”为主骨架的综合交通运输网络,总里程达489万公里。另外,《规划》还提出,到2015年沿海港口深水泊位数达2214个,五年增长率达24.8%;民用运输机场数220个,五年增长率达25.7%,这两项基建增长率也很高。
《规划》对运输服务业提出了新目标:到2015年,我国快速铁路运输服务基本覆盖50万以上人口城市,高速公路运输服务基本覆盖20万以上人口城市,二级公路运输服务基本覆盖县城,农村公路运输服务基本覆盖至村,约80%的人口及县级行政单元能够在地面交通100公里或1.5小时左右的车程内享受到航空服务。并且,便捷安全高效的换乘装运输服务环境基本形成,物联网技术的应用取得突破。
规划期末基本建成国家快速铁路网
《规划》提出到2015年我国快速铁路营业里程达4.5万公里,五年增长率达438.4%。由此可见未来五年铁路建设仍将是我国交通运输体系建设的重头戏。不久前铁道部部长盛光祖在安排 “十二五”铁路建设时表示,安排基建投资将达2.8万亿元,新线投产总规模控制在3万公里以内,到2015年全国铁路复线率和电化率分别达到50%和60%以上。
而根据《规划》,“十二五”我国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨(大连)、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。同时,建设北京至呼和浩特、张家口经西安至成都、成都经贵阳至广州、合肥至福州、南京至杭州、合肥至蚌埠、吉林至珲春、沈阳至丹东、哈尔滨至佳木斯等客运专线辅助线、延伸线和联络线,扩大快速客运覆盖范围、快速铁路营业里程达4.5万公里,连接全国省会城市、基本覆盖50万以上人口城市。并且,在此基础上加快既有区际干线扩能改造和新线建设,形成覆盖全国20万以上人口城市、里程达12万公里以上(含快速铁路网里程)的铁路网。
“十二五”时期,我国铁路建设的另一亮点是货运,特别是煤炭资源运输通道的强力推进。《规划》提出,要建成兰新第二双线、适时改造既有线,加强新线建设,适应新疆煤炭外运需要。建设蒙西地区至京唐港曹妃甸港区、晋中南地区至山东沿海港口的西煤东运通道。规划建设蒙西等能源基地至湖北、湖南、江西等中部地区的北煤南运新通道。优化完善煤炭运输系统,煤运通道能力达到约30亿吨/年。一位煤炭专家向记者表示,去年全国煤炭产销量在32亿吨左右,其中铁路运输量在20亿吨左右,而铁路运输配置总量仅9亿多吨,如果煤运通道能力达到约30亿吨/年,则意味着“十二五”会有效缓解因运输不畅导致的部分省份的“煤荒”和“电荒”。
值得一提的是,针对煤炭等大宗商品货运,《规划》非常重视港口水运建设,提出要完善煤炭、进口原油和铁矿石、集装箱等主要货类的运输系统,建设华东、华南地区公用煤炭中转储基地。
油气管道快速建设
目前我国管道运输已成为继公路、铁路、水运和航空之后第五大交通运输方式,而管道建设则是“十二五”货运的另一大亮点。《规划》提出,统筹油气进口运输通道和国内储运体系建设,加快形成跨区域、与周边国家和地区紧密相连的油气运输通道。并且,加快西北、东北和西南三大陆路进口原油干线管网以及连接沿海炼化基地与附近原油接卸码头之间的管道建设。完善环渤海、长江三角洲、西南、东南沿海向内陆地区和沿江向腹地辐射的成品油输送管网,加强西北、东北成品油外输管道建设。
再者,强化沿海液化天然气接受站的配套管网建设,完善川渝、华北、长江三角洲等区域的天然气管网,加快形成中南、华南等区域性管网和以覆盖全国的主干管道为框架、连接大部分县级以上城市的全国性连通管网。据专家预测,未来五年油气管线建设共需约3500亿元,其中天然气管道建设需要2500亿元。
优先发展公共交通
值得关注的是,《规划》专门对公共交通系统给予关注,要求优先发展。按照规划目标,“十二五”全国各城市公共交通平均出行分担率比“十一五”末明显提高。其中,市区人口超过1000万的城市逐步完善轨道交通网络,公共交通占机动化出行比例达到60%以上。人口超过300万的城市初步形成轨道交通网络主骨架,公共交通占机动化出行比例达到40%以上。人口超过100万的城市,建设轻轨、现代有轨电车、磁浮等多种形式大容量公共交通。人口超过50万的城市,实现中心城区步行距离500米范围内公交服务全覆盖。
《规划》还提出,旧城改造和新城开发必须坚持交通基础设施同步规划和建设,发挥大容量公共交通在引导城市功能布局、优化调整土地、合理开发和利用等方面的作用。
城市轨道交通成新贵
在优先发展公共交通的指导思想之下,城市轨道交通投资将成为“十二五”的新贵。《规划》提出,要充分利用既有铁路资源,结合铁路新线建设和枢纽功能调整,鼓励有条件的大城市发展高效铁路,以解决中心城区与郊区、郊区与郊区、卫星城镇、城市带及城市圈内大运量城市交通需求问题。
关键词:石油管道;腐蚀;防护
中图分类号: TU81 文献标识码: A 文章编号:
由于地理环境资质的不同,各种能源燃料储存、分布区域也有很大的差别,而石油作为一种发展工业的血液也正是如此,石油资源的要输往需要的地区主要的方式就是靠管道来完成。管道运输与铁路、水路等其它传统运输方式有相比也有着自身的特点,是一种比较经济又安全的运输方式,但是由于石油管道运输要经历从起点到终点漫长的路程,经历各种不同地形,再加上运送的资源中不可避免地会含有不同气体和水,这些就造成了对石油管道的腐蚀,这严重影响着石油管道运输的经济效力和未来发展,因此不光要对石油管道的腐蚀做到充分了解,更要进行合理、必要的防护。
一、石油管道腐蚀原因及影响
管道腐蚀主要是内外两个原因造成,石油的运输管道要经过不同的地区、地形、环境,管道周围接触到不同的土壤、温度、地下水条件,尤其是这些因素中含有的不同有害物质更是令管道腐蚀程度加重,这些因素对于管道的腐蚀是不可评估却是影响严重的因素,内部原因主要是对管道建设、施工的因素,包括施工材料的质量、施工人员的素质、意识、理念、专业知识等,这些对于管道的腐蚀程度也有着非常大的关系。
据统计,大庆油田每年都会因管道腐蚀而更换一千多米的新管道,腐蚀速度惊人。管道腐蚀是影响整个石油系统健康发展的关键性因素,管道腐蚀会引发很多的事故,其造成的损失和后果也是巨大的。石油管道腐蚀不仅造成设施的破坏和能源的流失等直观损失,而且还会引发火灾或爆炸等严重后果,而由此带来的环境污染、对生命财产产生严重威胁等一系列的损失对整个石油业的经济带来难以预计的后果。
1、管道的腐蚀给石油业带来巨大损失
据统计,全世界每年由于腐蚀带来的经济损失占国民生产总值的2%——4%,30%的钢铁因腐蚀而浪费,石油业是其中最严重的受害者,而中国油田分布区多腐蚀性土壤、经过管道区多水、潮湿情况比较多,这些特殊情况决定了管道腐蚀的严重性,因此对整个石油产业带来的影响也是可想而知的,这是非常可怕的。不仅仅如此,石头管道腐蚀带来的是一个综合性的灾难,管道腐蚀易引发穿孔、火灾、爆炸等严重后果,这些事故在国内外发生的次数和频率不胜枚举,这远远比台风、旱涝等自然灾害所带来损失总和还严重的多。
2、管道腐蚀引发严重环境污染
管道腐蚀引起穿孔,一个最直接的结果就是导致石油、原油的泄漏,而泄漏的能源渗入地下、流入河里、海里对地下水、饮用水的污染是非常严重的,在俄罗斯北部就曾发生过多处地下管道腐蚀破裂,导致大量的原油泄漏,其量和速度据说用水坝都无法制止住,造成的严重污染可想而知了,当然,这样的示例在国内外有很多,比如在中国输油局也曾发生过一样的情况,据统计,因漏油导致的污染处理费、赔偿费在因此造成的经济损失总额中所占的比例越来越多。
二、石油管道的防护
通过管道腐蚀的内外原因中我们不难看出,要对石油管道的腐蚀进行防护也要从内外两个方面下手。
1、管道防腐层的建立
对石油管道表面涂抹防腐材料可以算是防腐工程的第一步,也是首要防线,主要是将深埋在地下的石油输送管道与具有可腐蚀性的土壤、水等环境相隔离。将架空的输送管道与空气、雨水等含有的有害物质隔离,但是表面涂有防腐层的管道在安装、改道、装卸等运行环节也会带来很多的不便利。
基于环保的立场,在防蚀涂层方面,对煤焦油瓷漆等对环境污染较严重的材料用的比较少,液体涂料等材料对于老管道的修复正在发挥着积极的作用。除了列举的几种比较单一的涂层外还有一种复合涂层的使用,就是将单一涂层的特性加以分类了解,通过化学粘连将它们加以融合,这样就会形成一种综合性的涂层系统,综合性能好,各种单一涂层可以实现优势互补,如三层聚乙烯,这是目前比较常用的综合性涂层,它既具有熔结环氧超强的防蚀性能、粘连性和抗阴极剥离性能,又有聚烯烃具有的机械性、绝缘性和抗渗透性,因此是一种综合性能比较强的涂层,现已被广泛应用于施工及环境条件比较严峻的地带。它的综合性能也决定了它的施工工艺的综合性和复杂性,因为外层聚乙烯用的是挤出工艺,中间胶粘剂也是,因此焊接处很容易形成空鼓,这样粘结的功能一旦失去,涂层就会出现分离,具有绝缘性的聚乙烯外层阻挡阴极保护电流,这样就会产生膜下腐蚀。
另外还有环氧粉末涂层和液体聚氯酯涂层也被广泛应用于管道的涂层修复,虽然环氧粉末具有耐磨、对不同环境和条件适应力强、强粘结力等优势,但是它也比较脆弱和敏感,它的超吸收性决定了它无法适应湿热环境,因此对于地下水、雨水较多的地区不适用。液体聚氯酯涂层可以迅速被风干,抗干扰能力、适应力也强,和熔结环氧有着同样的抗阴极剥离功能、对阴极保护电流的要求也不高,但它的不足之处是对湿气很敏感,为了得到最充分的保护和覆盖需要加强厚度。
不管是何种防腐、修复涂层都有具有不同的功能,也各有不足,因此还需要运用新技术和理论实现融合,取长补短,使之发挥综合性的最大功能。
2、阴极保护
阴极保护应用于管道的历史由来已久,五十年代中期就已经发展成熟,其防蚀技术也是遍及世界各国,对埋在地下的石油管道来说,阴极保护主要是作为一种附加方式对破损涂层处进行防蚀保护,另外阴极保护也具有可执行的标准,对各个环节作出了明确的规定和标准,使有可参照的力度和执行令,它本身施工比较简单,安装比较容易,易操作,易管理,并且也不干扰邻近的地下金属物体,这些优点也使得它在国内外获得了广泛的应用。
3、缓解管道腐蚀程度和速度
在石油管道易被腐蚀的环境中加入可以阻止或缓解腐蚀速度和程度的防腐剂,运用相应的物理或化学知识,使管道、金属、环境之间产生不利于腐蚀的反应或者说实在表面形成一种保护层,阻碍着与腐蚀反应有关的物质变化和转移,从而减少腐蚀的速度和程度。
防腐措施不管是“内用”还是“外服”都要建立在对管道腐蚀和防护理论的基础上,既要不断学习,增强相关的理论,又要不断创新和摸索,制定出确实可行的发展计划,因此对石油管道腐蚀的防护是一个艰巨的任务,现有的防腐技术和材料有不足,我们要用创新的科技手段不断加以探索,对石油管道腐蚀的防护也是一个漫长的探索之路,我们既要善于发现并借鉴其它国家的现金技术和措施,也要立足自身情况,找到属于自己的发展道路。
结语:
面临着因石油管道腐蚀所带来的令人担忧的状况,已经远远超出了石油业的范围,更涉及到了其它很多领域的经济、利益和发展。国际上也有过针对腐蚀的防护措施和意识,但是石油管道腐蚀现象依然很严重,世界上各个国家还应继续努力,运用新技术、新理念、新手段对石油管道的腐蚀以及由此引起的严重后果采取合理有效的防护措施。与国际情况相比,我国在这方面的投入力度还比较小,发展不尽如人意,对相关的理论、意识也没有渗入透彻的了解,我们要找到问题,对症下药,把对石油管道的腐蚀程度降到最小,从而实现经济效益的健康、可持续发展和最大化。
参考文献:
[1]祝馨.长输管道的腐蚀与防护[M].石油化工腐蚀与防护.2009(23)
关键词:液化天然气特点;运输方式;特点
中图分类号:U473.2+4 文献标识码:A
一、液化天然气运输特点及其贸易现状
随着人们知识水平的提高,人们愈加意识到液化天然气在经济发展和提高环境质量两个方向都扮演着重要角色。人们普遍的将天然气运用到工业,农业,民用住宅等诸多领域达到了空前的理想效果,从清洁,高效,环保,等多方面均有体现。通常在制备丙烷预冷的混合制冷剂液化时,先将天然气预处理,即脱除重质烃和二氧化碳等杂质,在进行常压冷却到162℃,液化成LNG。液化天然气在运输,储存及调峰方面具有可以不断降低成本的优越性,所以投入工业发展的态势迅猛。液化天然气产业链是一个包括天然气的开采,液化,储存,运输等多个环节组成的技术密集的完整产业链。任何一个环节的产业链断裂都会导致其他环节的连锁反应。在这当中,液化天然气的安全运输在天然气产业链中起到承上启下的纽带作用,成为不可忽视的重要环节。目前,液化天然气主要有三种运输方式:管道,罐车和船舶,对它们的特点和存在的技术难点进行比较分析,有利于推进液化天然气产业链的稳健提高。同时,推动优质环保能源的广泛应用,可为取得一定的经济效益。
二、液化天然气的管道运输特点及其解决对策
液化天然气中低温材料和新工艺技术不断发展,一直受管道低温输送的技术难题影响得到解决,研究表明,液化天然气长距离管道运输具有一定的可行性。液化天然气在进行长距离管道输送过程中,输送工艺类似于原油加热输送,管道沿线的主要设施必须有液化天然气,加压泵和冷却三项措施。管道沿线外界温度存在差异,液化天然气一旦受热会发生气化,当管道内两种气流相冲就给沿线增加了阻力。容易产生气体段堵塞流动的现象,严重影响管道的安全输送能力。所以防止温度差异产生的液体汽化,在输送过程中必须实现液体的单向流动。采用性能良好的低温隔热材料有利于液化天然气管道输送在温度低的密相区运行。但是,市面上好的隔热材料价格较高,加之管道建设需要建立天然气加压站和冷却站所以液化天然气输送管道初期投资成本较高。与输气管道相比较,输送相同体积天然气液化天然气的体积是其气态时体积的 1/600,比液化天然气输送管径小,可以减小管材成本。随着液化天然气贸易总量上升的趋势,综合成本会不断下降。液化天然气管道输送技术趋于成熟。实现管道在低温的密相区工作环境下进行,管材需要选择性能良好的低温隔热材料,液化天然气管材可以选择9% 和 3. 5%的镍钢。同时还要考虑管道焊接中的惰性气体保护以及管道内涂层减损技术的运用。实现高效运输液态天然气的重要环节是保障低温输送工艺的正常进行。正式批量管道输送液化天然气前,需要把管道内环境温度预冷到工作温度,蒸发掉一些液化天然气可以使管道保冷层和周围的土壤层降温。液化天然气管道停输期间受到周围热量作用的液化天然气管道温度会升高而达到饱和状态,汽化之后管内压力会急剧升高,要在进出站放置防空罐和设置安全阀。将管道压力控制在安全范围。
(一)液化天然气的公路运输特点分析
逐步完善液化天然气公路运输供应链,液化天然气的供应全过程,主要包括天然气液化、液化天然气储存和液化天然气运输、液化天然气再气化等四个重要环节。根据天然气液化的目的,可以分为基本负荷型和调峰型两种天然气液化站。基本负荷型液化站的任务是将液态天然气运输到消费地点,对天然气预先处理,使得全年连续运行保持产量的均衡。液化天然气运输及供气。公路运输采用的主要设备是低温液化天然气罐车。
目前,我国成功研发了液化天然气低温运输设备。其中公路运输已经投入使用,液化天然气储罐主要采用堆积绝热和真空粉末绝热两种绝热方式,和立式和卧式两种结构。液化天然气罐车运输费用包括天然气罐车成本,驾驶员工资,材料费用等,通常按照单位里程费用进行估计。液化天然气通常设置供气站,适用于用气量大,又缺乏天然气源的地区。液化天然气储存技术特点。LNG槽车贮罐分为两种类型支撑,不锈钢或者玻璃钢支脚和链条支撑两种,这两种支撑方式广泛应用于大型低温贮槽。但对于 LNG 槽车运输过程中必须考虑到振动和冲击因素,要设计出先进的组合支撑结构。容器的性能受低温储罐绝热结构影响。在 LNG 槽车中已开始使用高真空多层绝热,其绝热空间仅30 ~35 m m,为真空粉末绝热1/10 左右,绝热效果非常好。目前,低温贮槽以真空粉末绝热为主导。液化天然气储运中,应从储罐的布局和控制蒸气压,消除分层,储罐与罐车预冷等环节上进行安全性能监控。配合设计中流程和结构不断完善。液化天然气是一种易燃易爆的低温液体,工艺流程中需要充液,排液,压力液面检测等功能,还要配备紧急安全阀,防空阀,截止阀等设备。确保社区液化天然气长期高效运行,政府要完善长效机制。具体说来,需要健全以下三个方面的机制具体可以分为三个方面机制:1)保障人员积极性。社区根据规模配备相应的专职工作人员,为了提高工作积极性可以采取编制事业单位的手法。在选拔人员时,可以兼顾大学生群体,给社区建设带来生机活力。同时,组织发动党员干部,共青团员等积极分子,组成社区志愿者服务队,积极参与社区建设。
(二)液化天然气的海上运输特点
目前,海上液化天然气运输链逐步完善,液化天然气海上运输链有三个环节:液化站(厂)、海上运输和接受端再气化。这三个环节互相影响,相互作用,必须加强三者之间的协同建设。随着液化天然气市场需求的不断扩大,天然气运输船建设的能力也迅速提高。目前,薄膜型船舶的主要发展方向正在朝液化天然气船舶靠拢。液化天然气船所需低温绝热材料建造费较高,当务之急是缩小液化天然气运输成本。同时,运输液化天然气运输船缺乏灵活性,且用途单一,造价高等因素使得对于投资液化天然气船舶风险大,回收效益时间长。液化天然气船具有以下优点:航线和港口固定可以进行包船运输,非计划性停泊少有较为准确的班期,具有较强的市场竞争机制,运输收入较稳定。液化天然气在储存和运输在规避风险的时候一般有两种形式:地面储罐和地下储罐。在选择设备材料上有投资费用,工厂位置,土壤沉降,外来入侵等等。在技术操作性能上有低温,耐高压,密闭等诸多因素。
三、结语
随着,液化天然气运输的不断增多,最终无论选取何种方式进行运输,都必须考虑安全效率性能。这就对操作技术人员在技术革新上不断突破,高度重视不同种类的储存容器研发,加强LNG仪表的配套使用,LNG应用终端的研究,不断提高LNG的应用领域,不断为提高经济基础建设服务。
参考文献:
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[3]钱翔,孙光圻. 我国海上进口天然气运输的现状及对策[J]. 中国远洋航务告. 2005.