1 法规
法国城市燃气管网设计主要遵循《2000年7月13日法令》、《1977年8月2日法令》、《公共服务义务》、《燃气配送特许经营权法案》、《2012年3月2日法令》等法规。《2000年7月13日法令》对城市燃气管网设计、建造、安装、运行、维护全过程进行规范,是目前法国城市燃气管网设计的主要参考规范。《1977年8月2日法令》是户内燃气管线及设施的技术安全法规。《公共服务义务》颁布于2004年3月19日,旨在于保证城市燃气供应的连续性,该法规明确城市燃气管网设计规模应满足 50年一遇极端气候条件下的配送规模。《燃气配送特许经营权法案》主要从维护公共利益和公共安全的角度,规范燃气配送行业的活动。《2012年3月2日法令》针对压力1MPa以上口径大于200mm的管道和压力1.6MPa以上的所有口径管道,提出了特别的安全要求。
2 管网结构
法国城市燃气管网根据功能的不同分为一级管网、二级管网和三级管网。
来自长输管线6.0MPa的高压天然气经过城市门站调至1.9MPa输入城市燃气一级管网。一级管网沿高速公路敷设,呈环状结构,主要承担城市燃气输送责任,为二级管网提供气量。城市燃气一级管网的天然气经区域调压站调压至0.4MPa供应城市燃气二级管网。二级管网沿城市主干道路敷设,压力为0.4MPa,呈环状结构,环与环之间通过联通阀门连接,承担部分城市燃气输送责任和主要配送责任,连接大用户,为三级管网提供气量。城市燃气二级管网的天然气经用户调压站调压至0.04MPa或2100Pa后供应城市燃气三级管网。三级管网沿城市支路敷设,分为0.04MPa和2100Pa两种压力级制,连接中小用户,0.04MPa管网呈支状结构,2100Pa管网视连接用户数量的不同呈环状或支状结构,承担送气功能。 法国典型城市燃气管网结构见图 1。
法国城市燃气管网历史悠久,部分城市燃气管网老化,法国燃气输配公司(GrDF)近年正在逐步推进城市燃气管网改造,在改造超龄管线的同时实现了管网的优化升级。管网改造中,通过采取安全措施,大幅提高了中压直供气的比例,降低了区域调压站的数量,缩小了燃气管网口径,在确保安全的前提下,大大降低了管网改造投资。
管网改造后,城市燃气二级管网基本成环状结构,每个环保证有两个调压站供气,环与环之间用连通阀门连接,既保证了环网供应的可靠性也缩短了事故切断供气的时间,改造后法国城市燃气二级管网的典型结构,如图 2 所示。
管网改造后,城市燃气三级管网直接与中小用户连接,将燃气送至终端用户。其中,压力在0.04~0.4 MPa 之间的三级管网呈支状敷设。5 kPa以下的低压管网根据用户数量的不同而不同,用户数量小于500 户的区域,由单气源支状管网供应,用户数量大于500 户小于3 000 户的区域,由双气源环状管网供应。
改造后法国城市燃气三级管网(低压)的典型结构,如图3 所示。
经过管网改造,法国燃气管网中压供气的比例大大提高,0.04~0.4MPa的中压管网长度占到管网总长度的91%,5kPa以下的低压管网长度仅占到管网总长度的 5%,大于 0.4 MPa 的高压管网占管网总长度的4%。
3 管道材料
目前,法国城市燃气管网材料主要采用钢管和PE 管,此外还有少量的铸铁管和铜管存在于城市低压燃气管网。钢管主要用于压力0.8MPa以上的燃气管道。
PE管道最大承压0.8MPa,是目前法国城市燃气管网最主要的管材。根据统计,2012年法国燃气输配公司(GrDF),PE管道总长度13.7万km,占法国城市燃气管网总长度的70.3%,并且平均每年新增PE管道1500~2000km。
法国城市燃气一级管网主要采用钢管和PE管,PE管用于0.8MPa以下的燃气管网,口径一般为160mm,钢管用于0.8MPa以上的燃气管网。法国城市燃气二级管网主要采用钢管和PE管,其口径一般大于100mm。法国城市燃气三级管网以PE管为主,由于历史原因存在少量钢管和铸铁管,其口径一般小于100mm。法国各级城市燃气管网管道材料和管道口径。
4 阀门的设置
城市燃气管网阀门的设置主要考虑事故状态下隔离速度、泄压时间、影响用户数量等。法国燃法规对不同管网阀门的设置原则进行了详细规定。
一级燃气管网的任何一点出现事故,最多关闭4个阀门,关闭阀门后被封闭的燃气管道内水容积,1.6 MPa的燃气管道被封闭最大水容积为120m3,0.8MPa的燃气管道被封闭最大水容积为80m3,被封闭管道的长度最大为5km。
二级燃气管网的任何一点出现事故,最多关闭3个阀门,关闭阀门后被封闭的燃气管道内水容积最大为80m3,被封闭的中小口径燃气管道内水容积最大为40m3,管道长度最大为4km,受影响用户数量小于1500户。
三级燃气管网的任何一点出现事故,最多关闭1个阀门,关闭阀门后被封闭的燃气管道内水容积最大为40m3,受影响用户数量小于500户。
5 结语
通过上面法国城市燃气管网设计法规、管网结构、管道材料、阀门设置等方面的介绍,对比我国目前城市燃气管网设计和建设现状,可以得到以下三点借鉴。
(1)通过采取安全措施,提高中压供气比例,较少区域调压站,缩小管道口径,节省管网投资;
(2)在城市燃气管网中大幅推广PE管道的使用,降低了管网建设和维护的成本,同时提高了管网建设和维护的便捷性;
(3)从切断阀门数量、切断管网水容积、切断管网长度、切断用户数量等方面规定了城市燃气管网切断阀门的设置原则,缩短了事故工况下管网的控制响应时间,减少了管网的燃气放散量,降低了管网的影响用户数量。
这是一个关注国内燃气设施安全运营情况,分享燃气安全管理经验,讨论解决方案,提供燃气行业的资讯汇总、分析和解读的平台。