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液氨長距離管道輸送的設(shè)計(jì)實(shí)踐 摘要：結(jié)合工程項(xiàng)目，介紹了液氨長距離管道輸送技術(shù)，探討了設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范的選擇、輸送方式的選擇和管道的安全防護(hù)措施。為克服管道的阻力和防止液氨氣化，對液氨長距離輸送管道進(jìn)行了水力計(jì)算。關(guān)鍵詞：液氨；長距離管道輸送；水力計(jì)算；安全防護(hù)DesignPracticeofLong-distancePipelineTransportationofLiquidAmmoniaYINGJie，MENji，SUNYachao，WANGChunhaiAbstract：Combinedwithanengineeringproject，theliquidammonialong-distancepipelinetransportationtechnologyisintroduced，andtheselectionoftechnicalcodesfordesignandconstruction，selectionoftransportationmodeandpipelinesafetyprotectionmeasuresarediscussed.Inordertoovercometheresistanceofthepipelineandpreventtheliquidammoniafromgasification，thehydrauliccalculationoflong-distancetransportationpipelineisperformed.Keywords：liquidammonia；long-distancepipelinetransportation；hydrauliccalculation；safetyprotection1項(xiàng)目概況液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的生產(chǎn)原料。本項(xiàng)目液氨為某磷化公司開發(fā)煤化工項(xiàng)目的最終產(chǎn)品，直供某化工公司。目前該化工公司一期工程正常生產(chǎn)，需購液氨13104t/a以上；規(guī)劃建設(shè)的二期工程增加液氨需求12104t/a。為保證整個(gè)工程的正常生產(chǎn)，磷化公司已經(jīng)與該化工公司達(dá)成協(xié)議，由磷化公司建設(shè)一條約8km的液氨長距離輸送管道，將液氨直接輸送至化工公司一、二期工程廠區(qū)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)輸送能力為26104t/a，每年按330d計(jì)算，每天輸送12h，則輸送量約為66t/h。2技術(shù)參數(shù) ①液氨的物理化學(xué)性質(zhì)液氨為無色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，極易氣化。18℃時(shí)的密度為0.6132g/cm3，白燃點(diǎn)為651.11℃，爆炸極限為16%～25%，沸點(diǎn)為-33.5℃，熔點(diǎn)為-77.7℃，低于-77.7℃時(shí)成為具有臭味的無色結(jié)晶。②壓力和溫度液氨長距離輸送管道的起點(diǎn)設(shè)計(jì)壓力為2.16MPa，起點(diǎn)運(yùn)行壓力為1.6～2.006MPa，輸送溫度為18℃。3技術(shù)規(guī)范的選擇一般情況下，液氨合成氨工業(yè)的最終化學(xué)產(chǎn)品在常溫常壓下是氣體，有刺激性，通常在工業(yè)廠區(qū)不同工段內(nèi)短距離輸送，屬于A2類有毒氣體，可燃，與空氣在一定比例下混合，遇明火會(huì)燃燒和爆炸。本項(xiàng)目的液氨為高壓常溫液體，通過長距離輸送管道輸送至8km之外的化工公司，設(shè)計(jì)管道敷設(shè)所經(jīng)地區(qū)在城鎮(zhèn)區(qū)域之內(nèi)，目前尚沒有專用的設(shè)計(jì)規(guī)范可遵循，GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》對管道在人口密集的城鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)的布置有專業(yè)且嚴(yán)格的要求，對公共安全尤其重視。結(jié)合具體情況，并借鑒國內(nèi)外類似工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為本項(xiàng)目可以參照GB50028—2006，按照該規(guī)范規(guī)定的安全保證措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，如地區(qū)等級(jí)的劃分、管道選線原則、管道穿跨越工程、管道敷設(shè)要求等。對液氨輸送管道的水力計(jì)算也可參照GB50028—2006中液態(tài)液化石油氣的相關(guān)公式。對液氨輸送管道施工方面的要求，如管道的強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)等可參照CJJ33—2005《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀?yàn)收規(guī)范》中的相關(guān)條文。4液氨輸送方式的選擇液氨陸上運(yùn)輸可選擇鐵路槽車、公路槽車和長距離管道輸送3種方式。管道輸送相對于鐵路槽車和公路槽車方式具有很多優(yōu)點(diǎn)：①管道輸送穩(wěn)定可靠，輸送及時(shí)且具有可連續(xù)性，不受外界因素影響。②管道輸送安全性好，管理簡單。管道埋于地下，安全可靠，環(huán)保；而鐵路、公路槽車運(yùn)輸受天氣、交通情況的影響，裝卸車場地和時(shí)間安排都較困難，管道輸送省去了裝卸車環(huán)節(jié)。③管道輸送有很好的經(jīng)濟(jì)性。鐵路、公路槽車運(yùn)輸雖靈活，但運(yùn)輸量小，特別是運(yùn)輸成本(油料消耗、車輛折舊及維修、道路稅費(fèi)等)基本正比于運(yùn)輸距離，所以只適于短距離運(yùn)輸。此外，在西方一些發(fā)達(dá)國家，已有實(shí)例證明長距離管道輸送液氨安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。因此本項(xiàng)目中液氨也采用長距離管道輸送的方式5液氨長距離管道輸送技術(shù)該液氨長距離輸送管道全長約8km，沿線經(jīng)過丘陵、平原，穿越鐵路1次、省級(jí)公路2次、鄉(xiāng)村公路4次，埋深1.5km左右，整條長距離輸送管道采用犧牲陽極的陰極保護(hù)措施。管道依地形每0.5km設(shè)標(biāo)志樁或檢測樁，管道轉(zhuǎn)角處和穿跨越處兩側(cè)設(shè)標(biāo)志樁，標(biāo)志樁用來標(biāo)志管道的位置，檢測樁處可定期檢測管道的防腐情況[1]。由于液氨在常溫下的沸點(diǎn)隨壓力的升高而升高，因此常溫下液氨必須在有一定壓力的管道內(nèi)輸送。液氨管道輸送時(shí)，必須保證管道中任何一點(diǎn)的壓力都高于液氨在輸送溫度下的飽和蒸氣壓力，否則液氨會(huì)在管道中氣化形成氣塞，大大降低管道的流通能力[2]。因此本項(xiàng)目液氨長距離輸送管道的技術(shù)要點(diǎn)是克服管道的阻力和防止液氨氣化，以便能安全地輸送液氨。故需對本項(xiàng)目的液氨長距離輸送管道進(jìn)行水力計(jì)算，參照GB50028—2006中液態(tài)液化石油氣管道摩擦阻力公式，見式(1)、(2)。計(jì)算結(jié)果見表1。式中△p——管道摩擦阻力，MPaλ——管道的摩擦阻力系數(shù)l——管道計(jì)算長度，m u——介質(zhì)在管道中的平均流速，m/sρ——平均輸送溫度下的介質(zhì)密度，kg/m3d——管道內(nèi)徑，m式中K——管壁內(nèi)表面的當(dāng)量絕對粗糙度，m Re——雷諾數(shù)表1液氨長距離輸送管道的水力計(jì)算結(jié)果 管道內(nèi)徑/mm輸送量/(th-1)流速/(ms-1)管道長度/km摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力/MPa205660.90588.000.020.1963根據(jù)上述計(jì)算，沿程阻力為0.1963MPa，上游起點(diǎn)最低運(yùn)行壓力為1.6MPa，則終點(diǎn)最低壓力為1.4037MPa，大于液氨在輸送溫度(18℃)時(shí)的飽和蒸氣壓力(0.803MPa)。故本項(xiàng)目中的液氨長距離輸送管道能夠平穩(wěn)、安全地將液氨輸送到末端。6安全防護(hù)措施液氨有毒，液氨輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)基本無毒害物質(zhì)排出，但一旦發(fā)生泄漏，后果不堪設(shè)想，不僅會(huì)對工廠的設(shè)備造成化學(xué)腐蝕，而且會(huì)危及人身安全。液氨泄漏后會(huì)氣化，氣態(tài)氨對人體也有極大的傷害。氣態(tài)氨嚴(yán)重刺激眼角膜、呼吸道和皮膚，氨中毒會(huì)造成肺水腫(肺泡積水)和呼吸網(wǎng)難，幾分鐘之后，氨就會(huì)影響腦組織，造成活動(dòng)減弱和痙攣，痙攣減輕后會(huì)出現(xiàn)聽覺下降，眼睛局部受傷，可導(dǎo)致角膜炎，甚至造成失明。本項(xiàng)目在液氨長距離輸送管道的起點(diǎn)磷化公司廠區(qū)內(nèi)設(shè)置球閥1個(gè)，且為了保證出廠壓力及預(yù)防管道破損等事故，安裝了安全自動(dòng)切斷閥1個(gè)，閥后設(shè)安全放散閥組1套，連接到廠區(qū)罐區(qū)內(nèi)的安全放散系統(tǒng)；為控制管道的末端壓力，且為保證將來檢修方便，在終點(diǎn)化工公司廠區(qū)內(nèi)設(shè)置截止閥和球閥各1個(gè)。工藝流程見圖1。""src="/UploadFiles/2015001/20155/Essay/2015518141955.jpg"/>液氨長距離輸送管道沿線設(shè)置了標(biāo)志樁、警示牌和測試樁等，對要求嚴(yán)格的過程參數(shù)設(shè)置了自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，現(xiàn)場儀表、安全閥、切斷閥、截止閥等均為隔爆型[1]。此外，每天都有專職的巡線員巡檢液氨管道，并建立健全了一套較完善的安全管理制度，對液氨管道實(shí)行科學(xué)的管理，以保證液氨長距離輸送管道長期安全運(yùn)行[1]。7結(jié)語液氨長距離管道輸送技術(shù)實(shí)現(xiàn)了液氨全天候長距離輸送，安全穩(wěn)定，節(jié)能減排。與鐵路、公路槽車運(yùn)輸相比，液氨長距離輸送管道具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，市場前景良好，但是目前仍沒有專用的設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范，因此建議早日出臺(tái)相關(guān)的規(guī)范。參考文獻(xiàn)：[1]李志霞.液氨長距離地下管道輸送技術(shù)[J].大氮肥，1994(5)：346-348.[2]查建春.寶鋼液氨長距離管道輸送的實(shí)踐[J].寶鋼技術(shù)，2002(3)：31-33. 第 5 頁 共 5 頁