长输燃气管道的安全保护距离

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2015年01月07日
摘要:分析对比了长输燃气管道安全保护距离的相关法律、规章、规范,介绍了相关研究成果,分析和总结了管道、铁路、公路、通信线缆、电力设施、桥梁与长输燃气管道,输气站、放空管与其他设施的安全保护距离,提出了长输燃气管道安全保护工作的建议。
关键词:长输燃气管道;安全保护距离;防火间距;输气站;放空管
Safety Protection Distance of Long-distance Gas Transmission Pipeline
WANG Kui,ZHANG Yukong
Abstract The relevant laws,regulations and codes for safety protection distance of long-distance gas transmission pipeline are analyzed and compared.The relevant research results are introduced.The safety protection distance from pipelines,railways,highways,communication cables,power facilities and bridges to long-distance gas transmission pipeline as well as from gas transmission stations and vent pipes to other facilities are analyzed and summarized.Suggestions on safety protection work of long-distance gas transmission pipeline are made.
Key words long-distance gas transmission pipeline;safety protection distance; fire separation distance;gas transmission station;vent pipe
1 概述
   近年来,随着我国经济、城镇化、基础设施建设等快速发展,大量以前远离人口聚集区、工业区的长输燃气管道逐渐被各种建筑物包围,公路、铁路、线缆、工业园区、住宅区等与管道交叉施工或占压管道的问题层出不穷。
    在处理交叉施工和占压问题,防止第三方施工对燃气管道造成破坏,有效拆除并搬迁占压物,避免其他建设工程对燃气管道安全运行产生影响,尽可能减少燃气管道发生事故后对周边区域人员和财产造成损害时,如何合理地确定长输燃气管道的安全保护距离是当前燃气企业面临的难点问题。
2 相关法律、规章、技术规范
   ① 法律
   相关的法律主要是《中华人民共和国石油天然气管道保护法》,该法在原《石油天然气管道保护条例》规定的管道中心线两侧5m的安全距离的基础上,进一步细化了相关规定,并提出部分建筑物与燃气管道的距离应当符合国家技术规范的强制性要求,建设施工方应当与燃气管道企业协商确定施工作业方案等新规定,为现有长输燃气管道安全保护距离的确定提供了重要的法律依据。
    该法以管道中心线为安全距离起算点,与GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》附录B“防火间距起算点的规定”中管道从管壁外缘算起的规定不同。
    ② 规章
    相关的规章主要是[87]油建字第505号、铁基[1987]780号《原油、天然气长输管道与铁路相互关系的若干规定》和[78]交公路字698号《关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定(试行)》。这两项规章对长输燃气管道的安全保护距离有较详细的要求,两者均实施多年,但期间都未进行过修订,与目前长输燃气管道保护的实际情况存在差距。
    ③ 规范
    相关的规范主要是GB 50251—2003《输气管道工程设计规范》、GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》、GB 5036—2006《油气长输管道工程施工及验收规范》、GB 50423—2007《油气输送管道穿越工程设计规范》、GB 50424—2007《油气输送管道穿越工程施工规范》、GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》、SY 0007—1999《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》、SY 0401—98《输油输气管道线路工程施工及验收规范》、SY/T 0325—2001《钢质管道穿越铁路和公路推荐作法》、SY/T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》、SY/T 0015.1-98《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范》、SY/T 4079—95《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》、SY/T 5919—2009《埋地钢质管道阴极保护技术管理规程》、TB 10063—2007《铁路工程设计防火规范》、TB/T 2832—1997《交流电气化铁道对油(气)管道(含油库)的影响容许值及防护措施》、JTG D20—2006《公路线路设计规范》、JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》、YD 5102—2010《通信线路工程设计规范》、GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》、GB 50061—2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》、DL/T 5220—2005《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》、DL/T 5092—1999《110~500kV架空送电线路设计技术规程》等。
    规范主要从设计、施工、防腐、防火的角度规定长输燃气管道的安全保护距离,存在4少1缺1偏问题,即:涉及管道安全保护距离的内容少,强制性条文少,直接以“长输管道”为表述的少,关于安全保护距离起算点的解释和规定少;缺乏对不同敷设条件下安全距离的细化规定;规范之间有关条款的表述和数据存在偏差。
    国家技术规范的强制性条文主要是:GB 50183—2004规定了输气站与其他建筑设施的防火间距,GB 50217—2007规定了直埋敷设的电缆与管道平行或交叉时的最小距离。
    GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》虽指出该规范不适用于城镇燃气门站以前的长输管道工程,但其对门站和储配站及工作压力大于1.6MPa的室外燃气管道有规定;GB 50016—2006《建筑设计防火规范》虽提出“石油和天然气工程的建筑防火设计,当有专门的国家现行标准时,宜从其规定”,但其对可燃、助燃气体储罐(区)的防火间距有规定。这两个规范对当前现有长输燃气管道安全距离的确定具有一定的借鉴意义。
    国外的标准规范中关于防火间距没有一个统一的标准。由于技术水平、消防设施等多方面因素的影响,各国制定的防火间距也不尽相同。例如,有些国家国土面积不大,土地昂贵,偏重于采用安全程度高的设备而较少占用土地,因而制定的防火间距较小;有些国家则相反,如美国石油保险协会推荐的安全距离往往偏大[1]。《中华人民共和国石油天然气管道保护法》提出相关技术规范的强制性要求应以保障安全和节约用地为原则。
3 相关研究成果
    ① 对埋地管道受干扰电流影响的研究。国内外在干扰电流对管道腐蚀影响方面的研究很多,我国目前的大多数相关技术规范在规定安全距离时,都引用了这些研究成果,在多项技术规范的附录和条文说明中对此方面的研究结论也有详细的介绍。
    ② 对管道泄漏后气体扩散范围的研究。文献[2]指出,气体泄漏喷射扩散时,在喷射轴线上距孔口一定距离处的气体的质量浓度与孔口孔径、泄漏气体的密度、周围大气的密度等存在函数关系;气体泄漏绝热扩散时,泄漏气体的气团呈半球形向外扩散,气团的半径和浓度与气团初始温度、环境压力、扩散时间等存在函数关系。因此,当确定燃气的燃烧、爆炸或中毒的最高允许浓度后,设定孔口孔径,可计算具有最高允许浓度的点至孔口的距离,也可以计算已知浓度的点距孔口的距离。
    ③ 对管道泄漏后形成爆炸的研究。荷兰应用科学研究院提出蒸气云爆炸冲击损伤半径计算公式[1],损伤半径与燃气泄漏量、燃气高热值等存在函数关系。文献[2]介绍,压力容器爆炸时爆炸冲击波的伤害和破坏作用与燃气体积、距爆炸中心的距离等存在函数关系,爆炸冲击波对人体的伤害和对建筑物的破坏程度与超压值有关。因此,设定人体受到的伤害情况和建筑物遭到的破坏程度,确定对应的超压值,可计算人体或建筑物距爆炸中心的距离。
   ④ 对管道泄漏后形成喷射火焰的研究。加压的可燃物质泄漏后形成射流,若在泄漏孔口处被点燃,则形成喷射火焰,距离喷射火焰一定距离的热辐射值与管道压力、管道直径、距火源点的距离等存在函数关系,热辐射对人体的影响与热辐射值有关。因此,设定人体遭受伤害的量化值,确定该值对应的热辐射值,可计算人体距火源点的距离[2~3]
   ⑤ 对管道受附加应力影响的研究。文献[4]运用弹性力学理论和有限元分析法,对埋地燃气管道进行受力分析。SY/T 0325—2001对管道受力分析的计算也有介绍。
   ⑥ 对埋地燃气管道在地下泄漏的研究。影响地下燃气泄漏扩散范围的因素有管道自身的破损程度、管道运行压力、土壤环境、气候条件、地下障碍物等。一定条件下,破损程度越大,运行压力越高,土壤的土质孔隙度越大(沙地),土壤含水率越低,其扩散范围越大。土壤环境受到环境温度(夏天和冬天)和湿度(晴天和雨雪天)的影响[5]
   ⑦ 在我国技术规范中,TSG D7003—2010《压力管道定期检验规则——长输(油气)管道》首次提出长输(油气)管道事故后果严重区的确定原则和天然气管道的潜在影响半径计算公式,该公式与管道外直径、管道最大容许操作压力等有关。
4 基本安全保护距离
    虽然涉及安全保护距离的研究成果很多,但都是从不同的角度进行研究分析,因侧重点不同、计算方法不同,结果也不同。鉴于这种情况,笔者对相关规章和规范的有关条款进行对比分析、整理汇总,得出常见情况下的基本安全保护距离。基本安全保护距离起算点主要依据GB 50183—2004中的附录B“防火间距起算点的规定”。本文中的“参照”指基本引用原文;“综合”指原文之间表述差距不大,经简单地对比汇总;“依据”指原文表述差距较大,按照重复规定优先、国家标准优先、强制标准优先的原则,经过分析和整理。
4.1 长输燃气管道与其他管道的安全保护距离
    ① 长输燃气管道与其他管道之间存在的主要安全隐患:a.阴极保护电流的相互影响,造成管道腐蚀。b.发生泄漏等事故后,管道之间的相互影响。
    ② 长输燃气管道与其他管道埋设并平行时,综合GB 50251—2003第4.3.11条和SY 0007—1999第5.1.4条,认为:两者外壁距离不宜小于10m;受条件限制,当距离小于10m时,该范围内后施工的管道及其两端(各延伸10m以上)应做特加强级防腐层。
    ③ 长输燃气管道与其他管道埋设并交叉时,综合GB 50251—2003第4.3.12条,GB 50369—2006第13.2.2条、第13.2.5条,GB 50424—2007第3.0.5条,GB/T 21447—2008第6.1.6条,SY 0401—98第10.2.1条、第10.2.2条和第10.2.3条,SY 0007—1999第5.1.4条,认为:其他管道应在长输燃气管道上方通过,两者外壁垂直净距不应小于0.3m;如受条件限制,当小于0.3m时,两者间应设置坚固的绝缘隔离物,同时两管道应在交叉点两侧各延伸10m以上的管段上做特加强级防腐层;但在任何情况下,两者外壁垂直净距不得小于50mm。
4.2 长输燃气管道与铁路之间的安全保护距离
    ①长输燃气管道与铁路之间存在的主要安全隐患:a.列车运行过程中的车辆载荷和地面振动可能造成管道开裂。b.电气化铁路的电力设施和管道阴极保护装置之间的干扰电流相互影响。c.铁路附近的管道一旦出现泄漏,又遇明火(列车在运行过程中会产生火花,特别是电气化区段)很可能出现强烈爆炸或剧烈燃烧。
    ② 长输燃气管道(埋设或架设)与铁路平行时,参照TB 10063—2007第3.1.5条“输送甲、乙、丙类液体的管道和可燃气体管道与铁路平行埋设或架设时,与邻近铁路线路的防火间距分别不应小于25m和50m,且距铁路用地界不小于3.0m。直接为铁路运输服务的乙、丙类液体和低压可燃气体管道与邻近铁路线路的防火间距不应小于5m”。此条文为强制性条文。需特别强调的是:此条文是根据GB 50253—2003《输油管道工程设计规范》确定的;该规范中其他许多规定与[87]油建字第505号、铁基[1987]780号规章一致;该规范不适用于工作压力大于1.6MPa的甲、乙、丙类液体和气体管道穿越铁路的防火设计;该规范防火间距的起算点是铁路线路中心线、管道中心线(指明者除外)。此外,GB 50183—2004第7.1.6条规定“原油和天然气埋地集输管道同铁路平行敷设时,应距铁路用地范围边界3m以外”,该规定主要针对油气田内部集输管道,可作参考。
    ③ 交流电气化铁路与长输燃气管道(埋设)交叉时,参照TB/T 2832—1997。该规范对交流电气化铁路与油(气)管道的安全距离有比较详细的规定,但未见其他规范中有相同或相似的规定。
    ④ 铁路与长输燃气管道(埋设)交叉时:
    a. 综合GB 50369—2006第13.1.1条、SY/T 4079—95第7.1.2条,认为:穿越管道的管顶距铁路轨枕下边缘不得小于1.6m,路边低洼处管道埋深不得小于0.9m。
    b. 综合GB 50423—2007第7.1.5条,GB 50424—2007第8.1.2条,[87]油建字第505号、铁基[1987]780号规定第七条,认为:穿越管段的管顶距铁路路肩下面不得小于1.7m,在自然地面或路边沟底最低处埋深不得小于1.0m,路边沟为主要水渠时,距水渠最低处的埋深不得小于1.5m。间距的起算点为管道外壁或套管顶部。
    c. 综合GB 50251—2003第4.3.10条,GB 50423—2007第7.1.10条,GB 50424—2007第8.1.3条,SY/T 0015.1—98第5.1.3条,[87]油建字第505号、铁基[1987]780号规定第七条,认为:带套管穿越时,套管端部伸出路基坡脚外、路堤坡脚和路边沟外边缘至少2m。
    d. 参照[87]油建字第505号、铁基[1987]780号规定第七条、第十二条:管道涵洞内顶点至自然地面高度应为1.8m;当套管穿过铁路路堤时,套管应长出路堤坡脚护道至少2m;当穿过路堑时,应长出路堑顶至少5m;套管引出的排气管至最近铁路中心线水平距离不得小于20m;排气管端距地面高度不得小于1.5m。
    e. 参照SY/T 0325—2001第6.7.1条的规定:“铁路下的套管应按规定的最小覆盖层安装,其最小覆盖层(从套管顶至铁路路基表面的距离)应符合:轨枕下(次要的铁路线或工业专线除外)1.7m,次要的铁路线和工业专用铁路轨枕下1.4m,在铁路界限范围内的其他所有表面下或排水沟底下0.9m”。该标准参照美国石油学会相关标准,相关表述和数据与上述各项规范不同,可作参考。
4.3 长输燃气管道与公路之间的安全保护距离
    ① 长输燃气管道与公路之间存在的主要安全隐患:a.公路上,运行过程中的车辆载荷和地面振动可能造成管道开裂。b.公路附近的管道一旦出现泄漏,又遇明火(车辆在运行过程中会产生火花)很可能出现强烈爆炸或剧烈燃烧。
    ② 长输燃气管道(埋设)与公路平行时,参照[78]交公路字698号规章的规定:现有油、气管道附近新(改)建公路时,油、气管道的中心线与公路用地范围边线之间应保持一定的安全距离。对于天然气管道,安全距离不应小于20m。在县、社公路或受地形限制的地段,上述安全距离可适当减小;在地形困难的个别地段,最小不应小于1m。公路用地范围为公路路堤两侧坡脚加护坡道和排水沟外边缘以外1m;或路堑坡顶截水沟、坡顶(当未设截水沟时)外边缘以外1m。
    ③ 长输燃气管道(埋设)与公路交叉时:
    a. 综合GB 50369—2006第13.1.1条、SY/T 4079-95第7.1.2条,认为:穿越管道的管顶距公路路面不得小于1.2m,在路边低洼处管道埋深不得小于0.9m。
   b. 综合GB 50423—2007第7.1.6条、GB 50424—2007第8.1.2条,认为:穿越管道的管顶距公路顶面路面不得小于1.2m;在路边沟底最低处埋深不得小于1.0m;路边沟为主要水渠时,距水渠最低处的埋深不得小于1.5m。间距的起算点为管道外壁或套管顶部。
    c. 参照[78]交公路字698号规章第三条中的规定:管道在公路路基下穿越(或路基填压管道)时,管道(或套管)顶面距公路路面顶面不应小于1.0m,距公路边沟底面不宜小于0.5m。
    d. 参照SY/T 0325—2001第6.7.3条的规定:公路下的套管应按规定的最小覆盖层安装,其最小覆盖层(从套管顶至路面的距离)应符合公路路面层下1.2m,在公路界限范围内的其他所有表面下0.9m。
    e. 参照JTG D20—2006第12.5.6条的规定:穿越公路的保护套管,其顶面距路面底基层的底面应不小于1.0m。
   f. 综合GB 50251—2003第4.3.10条、GB 50423—2007第7.1.10条、GB 50424—2007第8.1.3条、SY/T 0015.1—98第5.1.3条,认为:带套管穿越时,套管端部伸出路基坡脚外、路堤坡脚和路边沟外边缘不得小于2m。
   从规范的国标性、重复性、最新性考虑,笔者认为b和f为当前最佳依据,其他可作参考。

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