在沼氣工程中,輸氣系統(tǒng)是將厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣安全、高效地輸送到凈化、儲(chǔ)存或使用終端的核心環(huán)節(jié)。無(wú)縫鋼管因其強(qiáng)度高、密封性好、耐壓能力強(qiáng)、耐腐蝕性能相對(duì)優(yōu)良等特點(diǎn),成為中高壓、長(zhǎng)距離以及重要區(qū)段沼氣輸氣管道的優(yōu)選材料之一。下面將系統(tǒng)闡述以無(wú)縫鋼管為主體的沼氣輸氣管道系統(tǒng)及其關(guān)鍵配件。
一、 核心管道材料:無(wú)縫鋼管
沼氣輸送用無(wú)縫鋼管通常采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(如20#鋼)或低合金鋼制造,通過(guò)熱軋或冷拔工藝成型,沒(méi)有焊縫,在承壓安全和防泄漏方面優(yōu)勢(shì)明顯。
- 常用規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn):
- 規(guī)格:外徑范圍從較小的DN15(約Φ21mm)到較大的DN500(約Φ508mm)甚至更大,壁厚根據(jù)設(shè)計(jì)壓力選擇,常用SCH系列(標(biāo)準(zhǔn)壁厚系列)或直接指定壁厚值(如6mm、8mm)。
- 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):常遵循GB/T 8163(輸送流體用無(wú)縫鋼管)、GB/T 9711(石油天然氣工業(yè)管線(xiàn)輸送系統(tǒng)用鋼管)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),或相應(yīng)的ASTM、API等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
- 防腐處理:沼氣中含有硫化氫、二氧化碳和水汽,具有腐蝕性。無(wú)縫鋼管在使用前必須進(jìn)行嚴(yán)格的防腐處理,常見(jiàn)方式有:
- 外防腐:涂刷環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯膠粘帶、或采用三層PE(聚乙烯)加強(qiáng)級(jí)防腐。
- 內(nèi)防腐:涂覆環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯等內(nèi)涂層,以抵抗內(nèi)壁腐蝕,減少雜質(zhì)附著。
二、 關(guān)鍵管道配件
為確保管道系統(tǒng)的連接、轉(zhuǎn)向、控制、安全與維護(hù),需要一系列與無(wú)縫鋼管配套的專(zhuān)用配件。
- 連接件:
- 法蘭:用于管道與管道、管道與閥門(mén)、設(shè)備之間的可拆卸連接。常用對(duì)焊法蘭(WN)與無(wú)縫鋼管對(duì)焊連接,密封面形式有突面(RF)、凹凸面(MFM)等,需配備相應(yīng)材質(zhì)的墊片(如非石棉纖維橡膠墊、聚四氟乙烯包覆墊)和螺栓螺母。
- 管接頭:對(duì)于不需經(jīng)常拆卸的部分,可采用焊接(對(duì)焊)進(jìn)行永久性連接。
- 管件:
- 彎頭:用于改變管道方向,常見(jiàn)的有90°和45°彎頭,材質(zhì)與鋼管匹配,通常為對(duì)焊連接。
- 三通/四通:用于分流或合流沼氣,分為等徑三通和異徑三通。
- 異徑管(大小頭):用于連接不同管徑的管道,有同心和偏心兩種。
- 閥門(mén):用于控制管路中介質(zhì)的通斷、流量和壓力。
- 球閥:?jiǎn)㈤]迅速,流體阻力小,在沼氣管道中應(yīng)用廣泛。
- 安全閥:當(dāng)管道或設(shè)備內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)泄壓,是至關(guān)重要的安全裝置。
- (所有閥門(mén)材質(zhì)需耐腐蝕,閥桿、密封材料需適應(yīng)沼氣環(huán)境)
- 安全與監(jiān)測(cè)附件:
- 凝水器(水封罐/集水器):安裝在管道低點(diǎn),收集并排除沼氣中的冷凝水,防止管路堵塞。這是沼氣輸配系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵附件。
- 阻火器:安裝在管道末端或關(guān)鍵設(shè)備入口,防止火焰回竄引發(fā)爆炸。
- 壓力表與壓力傳感器:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道壓力。
- 氣體取樣閥/檢測(cè)口:便于定期取樣分析沼氣成分(如CH?、H?S、O?含量)。
- 補(bǔ)償與支撐件:
- 補(bǔ)償器:吸收管道因熱脹冷縮產(chǎn)生的位移,減少應(yīng)力,常用波紋管補(bǔ)償器。
- 管卡、支架與吊架:用于固定、支撐管道,確保其穩(wěn)固,并允許有控制的位移。
三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型要點(diǎn)
- 壓力等級(jí)匹配:管道及所有配件的公稱(chēng)壓力(PN)或壓力等級(jí)(Class)必須不低于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大工作壓力,并留有安全余量。
- 材質(zhì)兼容性:所有接觸沼氣的金屬部件應(yīng)考慮硫化氫應(yīng)力腐蝕,必要時(shí)采用抗硫材質(zhì)或進(jìn)行特殊處理。
- 密封可靠性:法蘭連接、閥門(mén)等處的密封必須可靠,安裝后需進(jìn)行嚴(yán)格的氣密性試驗(yàn)和壓力試驗(yàn)。
- 防腐一致性:管道與配件的防腐等級(jí)、類(lèi)型應(yīng)協(xié)調(diào)一致,特別是在焊接和連接處需做好補(bǔ)口、補(bǔ)傷處理。
- 安全規(guī)范:設(shè)計(jì)、安裝必須符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范,如《沼氣工程技術(shù)規(guī)范》等,確保凝水排放、過(guò)壓保護(hù)、防火防爆等措施到位。
一個(gè)完整的沼氣無(wú)縫鋼管輸氣系統(tǒng),是以經(jīng)過(guò)防腐處理的無(wú)縫鋼管為主體,通過(guò)各類(lèi)管件連接成網(wǎng),并由閥門(mén)控制、安全附件保護(hù)、支撐件固定的有機(jī)整體。科學(xué)選型與規(guī)范安裝是保障系統(tǒng)長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。