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【摘 要】煤气管道是冶金企业用来输送煤气的基本手段。冶金行业的煤气输送包括炼焦制气厂的焦炉煤气、钢铁冶炼过程副产的高炉煤气和转炉煤气。由于煤气的危险性和生产的多变性，煤气管道本身受力的复杂性也有别于一般结构体，使冶金企业煤气管道输送形成了独特的结构和工艺方式。工业企业对煤气管道的基本要求既要满足输气的需要，又要提供安全的保证，同时，煤气管网的操作、维护和检修也至关重要。
【关键词】煤气管道受力；工业要求；管网维护
一、受均布内压的煤气管道受力分析
1.煤气管道的管壁受力分析
受均布内压的燃气管道，即介质压力大于或等于大气压。
煤气管道处于正压时，在管壁上产生的环向应力和轴向应力均为拉应力，由于煤气管道压力不高，可按薄膜应力理论分析管壁承压时产生的两向应力，即轴向应力和环向应力
2.煤气管道管端封头或盲板受力分析
煤气管道的管端封头和盲板一般采用平板，当承受煤气压力时，平板上产生两向弯曲应力，应力的大小及最大应力所处位置与平板边缘与管道连接形式有关。
当管壁与平板形封头采用焊接连接时，可看成周边固定、承受均布载荷的圆平板，最大应力出现在平板的四周；当管壁与平板形封头采用螺栓连接时，可看成周边简支、承受均布载荷的圆平板，最大应力出现在平板的中心。
二、工业企业对煤气管道的基本要求
1.满足输气的需要
（1）煤氣管道应有足够的输气能力以保证生产需要的煤气流量和压力。在此基础上又要最大限度地节约金属，减少建设费用。
（2）煤气不仅是多组分的气体混合物，而且是固、液、气并存的多相气溶胶。因而，管道就必须考虑影响输气的积液、堵塞、冻结等问题，具体冷凝液连续排放、设备清扫、防寒保温以及污染处理的措施。
（3）为适应供应变化，煤气管道必须考虑输气和停修两种工况的工艺要求，有可靠的切断装置和有效的吹刷设施。
（4）煤气管网输气既能按品种供应，又能应付特殊情况的替换和充压的需要。
（5）为满足管网工艺操作，需要有附属的动力设施和检测自控装置。
2.提供安全的保证
（1）尽量减少煤气管道泄漏接点和外泄煤气的工艺操作并实行划分区域维护管理。采用可靠的密封和长效的填料，新建和长期停用的管道未经严密性试验合格不允许投产使用。
（2）有超压自动放散装置和巡检制度，保证水封有效高度，无煤气扩散到其他管道的通路，如无关的生产、生活设施的通路。
（3）煤气管道与各种火源保持安全距离，防止煤气管道周围出现火种（包括静电、高温体）。在火源附近限制煤气作业，在煤气作业中严禁烟火。
（4）采用中间替换介质（氮、CO2、蒸汽等）防止管道内煤气与空气混合，无可靠切断装置和未经试验合格的停气管道与设备不能进行动火或进入内部操作。
（5）煤气设备易爆部位有泄压装置，煤气管道按爆炸压力计算强度，室内管道有定期试漏制度和防毒监测仪器，室外管道有消防和急救道路
三、煤气管网的维护和检修
煤气管网维护的目的在于保证输气安全和保持设备经常处于正常工作状态。管网维护的出发点是预防。基本内容是防火、防漏、防冻、防腐蚀、防超载和防失效，管网维护的工作方法是经常巡检和定期维护工作相结合。
1. 煤气管网的巡检
企业煤气管网的巡检的基本任务是监护设备的运行状态，及时发现和处理运行中的故障，排除危害因素，完成日常的保修任务。工作的侧重点为防火、防冻、防超载、防失效，及当发现泄漏时的处理、及时汇报，以保证管网的安全运行和正常输气。维护检查的内容包括：
①煤气管道及附加管道有无漏气、漏水、漏油现象，一经发现应按分工及时进行处理。
②架空管道跨间挠曲、支架倾斜、基础下沉及附属装置的完整情况，金属腐蚀和混凝土损坏情况。
③地下管道上部回填层有无塌陷、取土、堆重、铺路、埋设、种树和建筑情况。
④架空煤气管道上有无架设电线、电缆、增设管道或其他物件，管道下有无存放易燃易爆物品，管线附近有无取土挖坑或增设仓库或建筑物。
⑤煤气管道上及周围明火作业是否符合安全规定，防火措施是否得当，电焊作业是否利用煤气管道导电，气焊作业的气体发生器会否危及煤气管道安全，废液水如何处理，附近管道漏气及含煤气废水会否危害附近人员。
⑥排水器及水封水位能否保证，排水能否正常，下水道是否堵塞，与生活下水道是否连通。
⑦冬季管道附属装置的保温情况如何，有无冻结及堵塞情况，有无积冰、水瘤及其危害程度。
⑧管线附近施工有无利用管道及支架起重及拖拉的情况，吊挂物会否危机管道安全，发现后应及时制止。
⑨架空管道接地装置及线路完好情况，地下管道拐点桩及防腐设施是否完好。
⑩各处消防、急救通道的阻塞情况，停气检修用户级新建煤气工程对现在管网的影响。
2.煤气管道定期维护工作
定期维护工作时煤气管道维护工作中工作量较大的专项工作，主要内容如下：
①每5年进行一次燃气管道及附属装置的金属表面涂刷防腐漆。
②每2年刷新一次管网标识并测量一次标高；每年进行一次管网壁厚检测并详细记录；每年进行一次输气压降检测盒主要气源流量孔到管道以及集气主管的沉积物检测。
③每年入冬前和解冻后要检查一次泄漏，填写记录并限期处理。阀门填料每季度检查一次。
④每当雨季到来之前，要普遍检测一次接地电阻；检查一次防雷、防雨和防风装置；疏通清理一次下水井和排水道。
⑤每年第一季度和第三季度普遍进行润滑查补工作。气道阀门在停气和送气前加油一次。 ⑥每年停气前进行一次防寒设备检查，制定检修改造计划，第三季度完成施工。
⑦每年第二季度普遍进行一次排水器清掃、除锈和刷油。
⑧每年第三季度进行一次钢支架根部漆和混凝土支架补休。
⑨每年入冬前进行一次放散管开关试验，放掉阀前管内的积水，检查一次补偿器存油并补充。
⑩每年春季进行一次管网和操作台的清扫、整顿。
3.煤气管道的检修
故障检查与处理
①导管积水：可拆卸活接头将水放出。
②导管堵塞应先从取出口检查，后查导管。根据情况用铁丝或用压缩空气清扫。
③管道积水应首先检查低洼段排水口，水平管道则可按流向，逐个排水口检查其工况。打开排水器检查管头，大量冒煤气就表明工作正常，应转入下一个排水器检查。如果管头无煤气外喷，则表明堵塞发生在管道集水漏斗与第二道阀门之间，应关闭第二道阀门，从试验管头通蒸汽（焦炉煤气或混合煤气）或高压水（高炉煤气、转炉煤气）疏通，必要时可带煤气拆卸部件用铁丝疏通。如果开管头后向外喷水或先喷水后喷气，说明排水器第二道阀门以下管口堵塞。如管头较长时间向外喷水，应将第二道阀门关闭，将下部法兰螺栓拆卸，开阀门先放掉管内积水，操作人员带防护用具监视，直至冒出煤气再将阀门关闭，与此同时应拆卸排水器手孔清扫堵塞管口。如管头先喷水后喷气，说明此段管道未积水应继续向下一个查找，待管道积水处理后再处理堵塞下水道的排水器。
④管道上阀门的故障，经初步判定后即应去现场。先检查外部传动的链接部分有否松动、位移情况。如外部一切正常，应在附件安装临时测压表，对阀门进行反复开闭，对一定管道长度范围内进行试验以考察其对输气的影响和变化，特别是置全开位置时，能否减轻波动的幅度。如试验结果表明确系阀门失控，应在煤气管道轴线水平方向带煤气钻孔，插入两根管子，将阀门固定在全开位置，待停气后进入管内检修。
参考文献：
[1]姜正侯.燃气工程技术手册.上海：同济大学出版社，1993.
[2]吕佐周，王光辉.燃气工程.北京：冶金出版社，1999.
[3]于宗保.工业管道工程.北京：化学工业出版社，2005.
[4]哈尔滨建筑工程学院等.燃气输配.北京：中国建筑工业出版社，1988.
【关键词】煤气管道受力；工业要求；管网维护
一、受均布内压的煤气管道受力分析
1.煤气管道的管壁受力分析
受均布内压的燃气管道，即介质压力大于或等于大气压。
煤气管道处于正压时，在管壁上产生的环向应力和轴向应力均为拉应力，由于煤气管道压力不高，可按薄膜应力理论分析管壁承压时产生的两向应力，即轴向应力和环向应力
2.煤气管道管端封头或盲板受力分析
煤气管道的管端封头和盲板一般采用平板，当承受煤气压力时，平板上产生两向弯曲应力，应力的大小及最大应力所处位置与平板边缘与管道连接形式有关。
当管壁与平板形封头采用焊接连接时，可看成周边固定、承受均布载荷的圆平板，最大应力出现在平板的四周；当管壁与平板形封头采用螺栓连接时，可看成周边简支、承受均布载荷的圆平板，最大应力出现在平板的中心。
二、工业企业对煤气管道的基本要求
1.满足输气的需要
（1）煤氣管道应有足够的输气能力以保证生产需要的煤气流量和压力。在此基础上又要最大限度地节约金属，减少建设费用。
（2）煤气不仅是多组分的气体混合物，而且是固、液、气并存的多相气溶胶。因而，管道就必须考虑影响输气的积液、堵塞、冻结等问题，具体冷凝液连续排放、设备清扫、防寒保温以及污染处理的措施。
（3）为适应供应变化，煤气管道必须考虑输气和停修两种工况的工艺要求，有可靠的切断装置和有效的吹刷设施。
（4）煤气管网输气既能按品种供应，又能应付特殊情况的替换和充压的需要。
（5）为满足管网工艺操作，需要有附属的动力设施和检测自控装置。
2.提供安全的保证
（1）尽量减少煤气管道泄漏接点和外泄煤气的工艺操作并实行划分区域维护管理。采用可靠的密封和长效的填料，新建和长期停用的管道未经严密性试验合格不允许投产使用。
（2）有超压自动放散装置和巡检制度，保证水封有效高度，无煤气扩散到其他管道的通路，如无关的生产、生活设施的通路。
（3）煤气管道与各种火源保持安全距离，防止煤气管道周围出现火种（包括静电、高温体）。在火源附近限制煤气作业，在煤气作业中严禁烟火。
（4）采用中间替换介质（氮、CO2、蒸汽等）防止管道内煤气与空气混合，无可靠切断装置和未经试验合格的停气管道与设备不能进行动火或进入内部操作。
（5）煤气设备易爆部位有泄压装置，煤气管道按爆炸压力计算强度，室内管道有定期试漏制度和防毒监测仪器，室外管道有消防和急救道路
三、煤气管网的维护和检修
煤气管网维护的目的在于保证输气安全和保持设备经常处于正常工作状态。管网维护的出发点是预防。基本内容是防火、防漏、防冻、防腐蚀、防超载和防失效，管网维护的工作方法是经常巡检和定期维护工作相结合。
1. 煤气管网的巡检
企业煤气管网的巡检的基本任务是监护设备的运行状态，及时发现和处理运行中的故障，排除危害因素，完成日常的保修任务。工作的侧重点为防火、防冻、防超载、防失效，及当发现泄漏时的处理、及时汇报，以保证管网的安全运行和正常输气。维护检查的内容包括：
①煤气管道及附加管道有无漏气、漏水、漏油现象，一经发现应按分工及时进行处理。
②架空管道跨间挠曲、支架倾斜、基础下沉及附属装置的完整情况，金属腐蚀和混凝土损坏情况。
③地下管道上部回填层有无塌陷、取土、堆重、铺路、埋设、种树和建筑情况。
④架空煤气管道上有无架设电线、电缆、增设管道或其他物件，管道下有无存放易燃易爆物品，管线附近有无取土挖坑或增设仓库或建筑物。
⑤煤气管道上及周围明火作业是否符合安全规定，防火措施是否得当，电焊作业是否利用煤气管道导电，气焊作业的气体发生器会否危及煤气管道安全，废液水如何处理，附近管道漏气及含煤气废水会否危害附近人员。
⑥排水器及水封水位能否保证，排水能否正常，下水道是否堵塞，与生活下水道是否连通。
⑦冬季管道附属装置的保温情况如何，有无冻结及堵塞情况，有无积冰、水瘤及其危害程度。
⑧管线附近施工有无利用管道及支架起重及拖拉的情况，吊挂物会否危机管道安全，发现后应及时制止。
⑨架空管道接地装置及线路完好情况，地下管道拐点桩及防腐设施是否完好。
⑩各处消防、急救通道的阻塞情况，停气检修用户级新建煤气工程对现在管网的影响。
2.煤气管道定期维护工作
定期维护工作时煤气管道维护工作中工作量较大的专项工作，主要内容如下：
①每5年进行一次燃气管道及附属装置的金属表面涂刷防腐漆。
②每2年刷新一次管网标识并测量一次标高；每年进行一次管网壁厚检测并详细记录；每年进行一次输气压降检测盒主要气源流量孔到管道以及集气主管的沉积物检测。
③每年入冬前和解冻后要检查一次泄漏，填写记录并限期处理。阀门填料每季度检查一次。
④每当雨季到来之前，要普遍检测一次接地电阻；检查一次防雷、防雨和防风装置；疏通清理一次下水井和排水道。
⑤每年第一季度和第三季度普遍进行润滑查补工作。气道阀门在停气和送气前加油一次。 ⑥每年停气前进行一次防寒设备检查，制定检修改造计划，第三季度完成施工。
⑦每年第二季度普遍进行一次排水器清掃、除锈和刷油。
⑧每年第三季度进行一次钢支架根部漆和混凝土支架补休。
⑨每年入冬前进行一次放散管开关试验，放掉阀前管内的积水，检查一次补偿器存油并补充。
⑩每年春季进行一次管网和操作台的清扫、整顿。
3.煤气管道的检修
故障检查与处理
①导管积水：可拆卸活接头将水放出。
②导管堵塞应先从取出口检查，后查导管。根据情况用铁丝或用压缩空气清扫。
③管道积水应首先检查低洼段排水口，水平管道则可按流向，逐个排水口检查其工况。打开排水器检查管头，大量冒煤气就表明工作正常，应转入下一个排水器检查。如果管头无煤气外喷，则表明堵塞发生在管道集水漏斗与第二道阀门之间，应关闭第二道阀门，从试验管头通蒸汽（焦炉煤气或混合煤气）或高压水（高炉煤气、转炉煤气）疏通，必要时可带煤气拆卸部件用铁丝疏通。如果开管头后向外喷水或先喷水后喷气，说明排水器第二道阀门以下管口堵塞。如管头较长时间向外喷水，应将第二道阀门关闭，将下部法兰螺栓拆卸，开阀门先放掉管内积水，操作人员带防护用具监视，直至冒出煤气再将阀门关闭，与此同时应拆卸排水器手孔清扫堵塞管口。如管头先喷水后喷气，说明此段管道未积水应继续向下一个查找，待管道积水处理后再处理堵塞下水道的排水器。
④管道上阀门的故障，经初步判定后即应去现场。先检查外部传动的链接部分有否松动、位移情况。如外部一切正常，应在附件安装临时测压表，对阀门进行反复开闭，对一定管道长度范围内进行试验以考察其对输气的影响和变化，特别是置全开位置时，能否减轻波动的幅度。如试验结果表明确系阀门失控，应在煤气管道轴线水平方向带煤气钻孔，插入两根管子，将阀门固定在全开位置，待停气后进入管内检修。
参考文献：
[1]姜正侯.燃气工程技术手册.上海：同济大学出版社，1993.
[2]吕佐周，王光辉.燃气工程.北京：冶金出版社，1999.
[3]于宗保.工业管道工程.北京：化学工业出版社，2005.
[4]哈尔滨建筑工程学院等.燃气输配.北京：中国建筑工业出版社，1988.