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文檔簡(jiǎn)介

ICS71.100.20

CCSP47T

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSPSTCXXX—202X

氫氣輸送管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范

Specificationfordesignofhydrogentransmissionpipelineengineering

(征求意見稿)

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會(huì)發(fā)布

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版

T/CSPSTCXXX—202X

氫氣輸送管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范

1范圍

本文件給出了氫氣輸送管道工程設(shè)計(jì)的基本規(guī)定,規(guī)定了氫氣輸送管道工程的輸氫工藝、線路工程、

管道和管道附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輸氫站、防腐與保溫、儀表與自動(dòng)控制、電力、通信、輔助生產(chǎn)設(shè)施、焊

接與檢驗(yàn)、清管、測(cè)徑與試壓、干燥與置換、應(yīng)急搶修救援的要求。

本文件適用于陸上新建、擴(kuò)建和改建的氫氣、天然氣摻氫(摩爾分?jǐn)?shù)大于3%)長(zhǎng)距離輸送管道工

程。本文件不適用于30km以內(nèi)的石油化工廠際管道及化工園區(qū)內(nèi)管道。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本

文件。

GB/T3836(所有部分)爆炸性環(huán)境

GB4962氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程

GB/T5117非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條

GB5749生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

GB6722爆破安全規(guī)程

GB/T8110熔化極氣體保護(hù)電弧焊用非合金鋼及細(xì)晶粒鋼實(shí)心焊絲

GB/T9711石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管

GB/T10045非合金鋼及細(xì)晶粒鋼藥芯焊絲

GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)

GB/T20801(所有部分)壓力管道規(guī)范工業(yè)管道

GB/T21447鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范

GB/T21448埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范

GB/T31032鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收

GB/T39280鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊用非合金鋼及細(xì)晶粒鋼實(shí)心焊絲

GB50016建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范

GB50019工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50034建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50052供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50058爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范

GB5006166kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50073潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范

GB/T50102工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50116火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50140建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50177氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范

GBT34542.1—2017氫氣儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)第1部分:通用要求

GB50251輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50264工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50348安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1

T/CSPSTCXXX—202X

GB/T50470油氣輸送管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范

GB50516加氫站技術(shù)規(guī)范

GB/T50538埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB50540石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范

GB50545110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50582室外作業(yè)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB506651000kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范

GB/T50698埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB50736民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50991埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB51309消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

CJJ51城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)施運(yùn)行、維護(hù)和搶修安全技術(shù)規(guī)程

JB4732鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

NB/T47013.2承壓設(shè)備無損檢測(cè)第2部分:射線檢測(cè)

NB/T47013.3承壓設(shè)備無損檢測(cè)第3部分:超聲檢測(cè)

SY/T4108油氣輸送管道同溝敷設(shè)光纜(硅芯管)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范

SY/T4127鋼質(zhì)管道冷彎管制作及驗(yàn)收規(guī)范

SY/T5257油氣輸送用鋼制感應(yīng)加熱彎管

SY/T6848地下儲(chǔ)氣庫設(shè)計(jì)規(guī)范

SY/T7473油氣輸送管道通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

輸氫管道工程hydrogentransmissionpipelineproject

用管道輸送氫氣的工程。

注:一般包括輸氫管道、輸氫站、管道穿(跨)越及輔助生產(chǎn)設(shè)施等工程內(nèi)容。

3.2

輸氫站gastransmissionstation

輸氫管道工程中各類工藝站場(chǎng)的總稱。

注:一般包括氫氣站、摻氫天然氣管道輸氫站。

3.3

明火地點(diǎn)openflamesite

室內(nèi)外有外露的火焰或熾熱表面的固定地點(diǎn)(民用建筑內(nèi)的灶具、電磁爐等除外)。

3.4

散發(fā)火花地點(diǎn)sparkingsite

有飛火的煙囪或室外的砂輪、電焊、氣焊(割)等固定地點(diǎn)。

3.5

泄壓放空系統(tǒng)reliefandblow-downsystem

對(duì)超壓泄放、緊急放空及開工、停工或檢修時(shí)排放出的可燃?xì)怏w進(jìn)行收集和處理的設(shè)施。泄壓放空

系統(tǒng)由泄壓設(shè)備、收集管線、放空管和處理設(shè)備或其中一部分設(shè)備組成。

3.6

放空立管ventstack

為把容器、管道等設(shè)施中危害正常運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)的可燃?xì)怏w,不經(jīng)過燃燒集中排放至大氣而設(shè)置

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T/CSPSTCXXX—202X

的豎管。

3.7

阻火器firetraile

防止外部火焰竄入可燃?xì)怏w管道、設(shè)備或阻止火焰在管道、設(shè)備中回火的一種安全措施。

3.8

彈性敷設(shè)pipelayingwithelasticbending

利用管道在外力或自重作用下產(chǎn)生彈性彎曲變形,改變管道走向或適應(yīng)高程變化的管道敷設(shè)方式。

3.9

冷彎彎管coldbends

用模具將管子在不加熱狀態(tài)下彎制成需要角度的彎管。

3.10

熱煨彎管hotbends

管子加熱后,在彎制機(jī)具上彎曲成需要角度的彎管。

3.11

線路截?cái)嚅y(室)blockvalvestation

油氣輸送管道線路截?cái)嚅y及其配套設(shè)施的總稱。

注:也稱為閥室。

3.12

設(shè)計(jì)壓力designpressure;DP

在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下,用以確定管道計(jì)算壁厚及其他元件尺寸的壓力值。

注:該壓力為管道的內(nèi)部壓力時(shí)稱為設(shè)計(jì)內(nèi)壓力,為外部壓力時(shí)稱為設(shè)計(jì)外壓力。

3.13

設(shè)計(jì)溫度designtemperature;DT

管道在正常工作過程中,在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下,管壁或元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。

3.14

管輸氣體溫度pipelinegastemperature

氣體在管道內(nèi)輸送時(shí)的流動(dòng)溫度。

3.15

操作壓力operatingpressure;OP

在穩(wěn)定操作條件下,一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力。

3.16

最大操作壓力maximumoperatingpressure;MOP

在正常操作條件下,管線系統(tǒng)中的最大實(shí)際操作壓力。

3.17

最大允許操作壓力maximumallowableoperatingpressure;MAOP

管線系統(tǒng)遵循本文件的規(guī)定,所能連續(xù)操作的最大壓力。

注:最大允許操作壓力小于或等于設(shè)計(jì)壓力。

4基本規(guī)定

4.1應(yīng)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)約用地,處理好與鐵路、公路、輸電線路、河流、城鄉(xiāng)規(guī)劃等的相互

3

T/CSPSTCXXX—202X

關(guān)系。

4.2采用新技術(shù),新工藝、新設(shè)備及新材料。

4.3優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,確定經(jīng)濟(jì)合理的輸氫工藝及最佳的工藝參數(shù)。

4.4擴(kuò)建項(xiàng)目應(yīng)合理地利用原有設(shè)施和條件。

4.5分期建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),并制定分期實(shí)施計(jì)劃。

5輸氫工藝

5.1基本要求

5.1.1輸氫管道的設(shè)計(jì)輸送能力應(yīng)按設(shè)計(jì)委托書或合同規(guī)定的年或日最大標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)輸氫量計(jì)算。

5.1.2進(jìn)入輸氫管道的氣體應(yīng)明確氫氣純度及其他物質(zhì)的含量。

5.1.3輸氫管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)氣源條件、用戶需要、管材質(zhì)量及管道附近的安全因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)

濟(jì)比較后確定。

5.1.4輸氫管道應(yīng)設(shè)清管設(shè)施,清管設(shè)施宜與輸氫站合并建設(shè)。

5.2工藝設(shè)計(jì)

5.2.1工藝設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)氣源條件、輸送距離、輸送量、用戶的特點(diǎn)和要求以及與已建管網(wǎng)和地下儲(chǔ)氣

庫容量和分布關(guān)系,對(duì)管道進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),經(jīng)綜合分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比后確定。

5.2.2氫氣壓力范圍根據(jù)管材耐氫能力確定,應(yīng)提供各類材料、設(shè)備的耐氫蝕試驗(yàn)結(jié)果。

5.2.3工藝設(shè)計(jì)應(yīng)確定下列內(nèi)容:

a)輸氫總工藝流程;

b)輸氫站的工藝參數(shù)和流程;

c)輸氫站的數(shù)量和站間距;

d)輸氫管道的直徑、設(shè)計(jì)壓力及壓氣站的站壓比。

5.2.4工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)合理利用氣源壓力。當(dāng)采用增壓輸送時(shí),應(yīng)結(jié)合輸量、管徑、輸送壓力、供電及

運(yùn)行管理因素,進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選,按經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的原則合理選擇壓氣站的站壓比和確定站間距。

5.2.5輸氫管道氣源站、末站應(yīng)設(shè)置氣質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施,中間(分輸)站宜設(shè)置氣質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施。

5.2.6輸氫管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足運(yùn)行工況變化的要求。

5.2.7輸氫站宜設(shè)置越站旁通。

5.3工藝分析

5.3.1輸氫管道工藝設(shè)計(jì)至少應(yīng)具備下列資料:

a)管道氣體的組成;

b)氣源的數(shù)量、位置、供氣量及其可變化范圍;

c)氣源的壓力、溫度及其變化范圍;

d)沿線自然環(huán)境條件和管道埋設(shè)處地溫范圍;

e)沿線用戶壓力需求、用氣量等資料。

5.3.2氫氣輸送管道水力計(jì)算遵守下列規(guī)定。

a)當(dāng)管道縱斷面的相對(duì)高差Δh≤200m且不考慮高差影響時(shí),應(yīng)按式(1)計(jì)算。

0.5

P2P2d5

12(1)

qV1051

ZTL

式中:

3

qv——?dú)怏w的流量,單位為立方米每天(m/d);

P1——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的起點(diǎn)壓力(絕),單位為兆帕(MPa);

P2——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的終點(diǎn)壓力(絕),單位為兆帕(MPa);

d——?dú)錃夤艿赖膬?nèi)徑,單位為厘米(cm);

4

T/CSPSTCXXX—202X

λ——水力摩阻系數(shù);

Z——?dú)怏w的壓縮因子;

Δ——?dú)怏w的相對(duì)密度;

T——?dú)錃夤艿纼?nèi)氣體的平均溫度,單位為開(K);

L——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的長(zhǎng)度,單位為千米(km)。

b)當(dāng)考慮管道縱斷面的相對(duì)高差影響時(shí),應(yīng)按式(2)計(jì)算。

0.5

P2P21hd5

q105112(2)

Vn

ZTL1(hihi1)Li

2Li1

2g

ZRT

式中:

3

qv——?dú)怏w的流量,單位為立方米每天(m/d);

P1——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的起點(diǎn)壓力(絕),單位為兆帕(MPa);

P2——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的終點(diǎn)壓力(絕),單位為兆帕(MPa);

a——系數(shù),單位為負(fù)一次方米(m-1);

Δh——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的終點(diǎn)對(duì)計(jì)算段起點(diǎn)的標(biāo)高差,單位為米(m);

d——?dú)錃夤艿赖膬?nèi)徑,單位為厘米(cm);

λ——水力摩阻系數(shù);

Z——?dú)怏w的壓縮因子;

Δ——?dú)怏w的相對(duì)密度;

T——?dú)錃夤艿纼?nèi)氣體的平均溫度,單位為開(K);

L——?dú)錃夤艿烙?jì)算段的長(zhǎng)度,單位為千米(km);

n——?dú)錃夤艿姥鼐€計(jì)算的分管段數(shù)。計(jì)算分管段的劃分是沿線氫氣管道走向,從起點(diǎn)開始,當(dāng)其中相對(duì)高差小于

或等于200m時(shí)劃作一個(gè)計(jì)算分管段;

hi——各計(jì)算分管段終點(diǎn)的標(biāo)高,單位為米(m);

hi-1——各計(jì)算分管段起點(diǎn)的標(biāo)高,單位為米(m);

Li——各計(jì)算分管段的長(zhǎng)度,單位為米(m);

g——重力加速度,g=9.81m/s2;

32

Ra——空氣的氣體常數(shù),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Ra=287.1m/(s·K);

c)水力摩阻系數(shù)宜按式(3)計(jì)算,當(dāng)氫氣管道工藝計(jì)算采用手算時(shí),宜采用附錄A中的公式。

1K2.51

-2.01lg(3)

3.71dRe

式中:

λ——水力摩阻系數(shù);

g——重力加速度,g=9.81m/s2;

K——管道內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度,單位為米(m);

d——管道內(nèi)徑,單位為米(m);

Re——雷諾數(shù)。

5.3.3沿線溫度按式(4)、式(5)計(jì)算。

JP

tttteaxx1eax(4)

x010ax

式中:

tx——輸氫管道沿線任意點(diǎn)的氣體溫度,單位為攝氏度(℃);

t0——輸氫管道埋深處的土壤溫度,單位為攝氏度(℃);

t1——輸氫管道計(jì)算段起點(diǎn)的氣體溫度,單位為攝氏度(℃);

5

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e——自然對(duì)數(shù)底數(shù),宜按e=2.718取值;

a——系數(shù),單位為負(fù)一次方米(m-1);

x——輸氫管道計(jì)算段起點(diǎn)至沿線任意點(diǎn)的長(zhǎng)度,單位為千米(km);

J——焦?fàn)枴獪愤d效應(yīng)系數(shù),單位為攝氏度每兆帕(℃/MPa);

△Px——x長(zhǎng)度管段的壓降,單位為兆帕(MPa)。

225.256106KD

a(5)

qvCP

式中:

a——系數(shù),單位為負(fù)一次方米(m-1);

K——輸氫管中氣體到土壤的總傳熱系數(shù),單位為瓦每平方米攝氏度(W/(m2·℃));

D——輸氫管外徑,單位為米(m);

3

qv——輸氫管流量(P0=0.101325MPa,T=293K),,單位為立方米每天(m/d);

△——?dú)怏w的相對(duì)密度;

Cp——?dú)怏w的定壓比熱,單位為焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))。

5.3.4穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬的計(jì)算軟件應(yīng)經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證。

5.4輸氫管道安全泄放

5.4.1進(jìn)、出輸氫站的輸氫管道應(yīng)設(shè)置截?cái)嚅y,并應(yīng)能在事故狀況下易于接近且便于操作。輸氫站宜

在進(jìn)站截?cái)嚅y上游和出站截?cái)嚅y下游前設(shè)置泄壓放空設(shè)施。

5.4.2輸氫管道相鄰線路截?cái)嚅y(室)之間的管段上應(yīng)設(shè)置放空閥,并應(yīng)結(jié)合建設(shè)環(huán)境可設(shè)置放空立

管或預(yù)留引接放空管線的法蘭接口。放空閥直徑與放空管直徑應(yīng)相等。

5.4.3放空的氣體應(yīng)安全排入大氣,禁止將氫氣系統(tǒng)內(nèi)的氫氣排放在建筑物內(nèi)部。

5.4.4輸氫站放空設(shè)計(jì)需要遵守下列規(guī)定。

a)輸氫站應(yīng)設(shè)放空立管,需要時(shí)還可設(shè)放散管。

b)輸氫站氫氣宜經(jīng)放空立管集中排放,也可分區(qū)排放。高、低壓放空管線應(yīng)分別設(shè)置。不同排放

壓力的氫氣放空管線匯入同一排放系統(tǒng)時(shí),應(yīng)確保不同壓力的放空點(diǎn)能同時(shí)安全排放。

c)當(dāng)輸氫站設(shè)置緊急放空系統(tǒng)時(shí),設(shè)計(jì)應(yīng)滿足在15min內(nèi)將站內(nèi)設(shè)備及管道內(nèi)壓力從最初的壓

力降到設(shè)計(jì)壓力的50%。

d)從放空閥門排氣口至放空設(shè)施的接入點(diǎn)之間的放空管線,用管的規(guī)格不應(yīng)縮徑。

5.4.5放空立管和放散管的設(shè)置需要遵守下列規(guī)定:

a)可能存在點(diǎn)火源的區(qū)域內(nèi)不應(yīng)形成爆炸性氣體混合物;

b)放空立管和放散管設(shè)置的位置應(yīng)能方便運(yùn)行操作和維護(hù);

c)放空時(shí)形成的噪聲應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;

d)放空立管直徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)最大放空量的要求;

e)放空立管和放散管防火設(shè)計(jì)應(yīng)遵守GB50183、GB50516的規(guī)定;

f)可燃?xì)怏w放空立管口應(yīng)保持向上,頂端不應(yīng)加裝向下的彎管;

g)管口應(yīng)裝設(shè)阻火設(shè)施;

h)排放氣體含有飽和水蒸氣時(shí),應(yīng)裝設(shè)惰性氣體或靜電消除裝置,保證排放安全;

i)應(yīng)設(shè)有防止雨雪侵入、水氣凝集、凍結(jié)和外來異物堵塞的措施;

j)放空立管和放散管應(yīng)有穩(wěn)管加固措施;

k)放空立管底部應(yīng)有排除積水的措施。

5.4.6閥室放空設(shè)計(jì)需要遵守下列規(guī)定。

a)閥室周圍環(huán)境不具備氫氣放空條件時(shí),可不設(shè)放空立管,該閥

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