《T_ZSA 51-2018 压缩空气储能系统集气装置技术要求》贯标培训资料

T_ZSA 51-2018 压缩空气储能系统集气装置技 术要求 贯标培训资料 2018-12-29 发 布 2019-3-1 实 施 中 关村 标 准化 协 会 发 布 ICS 21.020 P47 压缩 空气 储 能系 统 集气装 置 技 术 要求 Technical requirements of gas-gathering pipeline for compressed air energy storage system 团 体 标 准 T/ZSA 51-2018 T/ZSA 51-2018 I 目 次 前 言 . II 1 范 围 1 2 规 范性引用文 件 1 3 术语 和定 义 1 4 位置 选择 2 5 集气装置 设计 2 5.1 建 设 地区等 级 划分 2 5.2 设计 系数确定 2 5.3 集气管道 强 度 计 算 3 5.4 材料 3 5.5 管道附件 4 5.6 附属 设 施 4 6 集气工 艺 4 6.1 工 艺设计 4 6.2 集气装置的安全泄放 5 6.3 集气管道防腐 5 7 集气管道清管、 试压 与吹 扫 6 T/ZSA 51-2018 II 前 言 本 标 准按照 GB/T 1.1-2009给 出的 规则 起草。 请 注意本文件的某些内容可能涉及 专 利。中关村 标 准化 协 会不承担 识别这 些 专 利的 责 任。 本 标 准由 中关村 标 准化 协 会技 术 委 员 会 提出并 归 口。 本部分起草 单 位 中关村 储 能 产业 技 术联 盟 、 中国科 学 院工程 热 物理研究所 、 国家能源大 规 模物理 储 能技 术 （ 毕节 ） 研 发 中心 、 葛洲 坝 中科 储 能技 术 有 限 公司 、 华 中科技大学 、 贵 州 电 网有限 责 任公司 电 力科学研究院。 本部分主要起草人 陈 海生、李文、汪翔、周学志、盛勇、左志 涛 。 T/ZSA 51-2018 1 压缩 空气 储 能系 统 集气装 置 技 术 要 求 1 范 围 本 标 准 规 定了 压缩 空气 储 能系 统 集气装置的位置 选择 、 设计 、工 艺 、清管和 试压 。 本 标 准适用于 压 缩 空气 储 能系 统 新建、 扩 建或改建集气装置的工程 设计 。 2 规 范性引用文件 下列文件 对 于本文件的 应 用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅 注日期的版本适用于本文件。 凡 是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改 单 ）适用于本文件 。 GB/T 150（所有部分） 压 力容器 GB/T 8163 输 送流体用无 缝钢 管 GB/T 97112017 石油天然气工 业 管 线输 送系 统 用 钢 管 GB/T 12459 钢 制 对焊 无 缝 管件 GB/T 21447 钢质 管道外腐 蚀 控制 规 范 GB/T 21448 埋地 钢质 管道阴极保 护 技 术规 范 GB 50057 建筑物防雷 设计规 范 GB 50251 输 气管道工程 设 计 规 范 GB 50470 油气 输 送管道 线 路工程抗震技 术规 范 SY/T 4103 钢质 管道 焊 接及 验 收 3 术语 和定 义 下列 术语 和定 义 适用于本文 件 。 集气装置工程 gas-gathering pipeline project 通 过 集气装置 输 送 、 存 储 空气的工程 。 一般包括集气 设 备 、 装置附件 、 排放 设 施及 执 行机构等工程 内 容。 地上集气装置 above-ground gas-gathering pipeline 除基 础 外所有 设备 均在地面以上或露天的集气装置工程 。 地下集气装置 underground gas-gathering pipeline 除排放 设 施及 执 行机构外所有 设备 均在地面以下或被覆盖的集气装置工程 。 集气装置附件 gas-gathering pipeline auxiliaries 管件、法 兰 、 阀门 、 汇 管 等 集气装置 专 用承 压 部件。 设计压 力 design pressure DP 在相 应 的 设计 温度下 ， 用以确定管道 计 算壁厚及其他元件尺寸的 压 力 值 ， 该压 力 为 管道的内部 压 力 时 称 为设计 内 压 力， 为 外部 压 力 时 称 为设计 外 压 力 。 2 T/ZSA 51-2018 设计 温度 design temperature DT 管道在正常工作 过 程中，在相 应设计压 力下，管壁或元件金属可能达到的最高或最低温度 。 操作 压 力 operating pressure OP 在 稳 定操作条件下，系 统 内介 质 的 压 力 。 最大操作 压 力 maximum operating pressure MOP 在正常操作条件下，集气装置中的最大 实际 操作 压 力 。 最大允 许 操作 压 力 maximum allowable operating pressure MAOP 集气装置遵循本 规 范的 规 定，所能 连续 操作的最 大 压 力， 该压 力等于或小于 设计压 力 。 泄 压 放空系 统 relief and blow-down system 对 超 压 泄放 、 紧 急放空及开工 、 停工或 检 修 时 排放出的 气 体 进 行定向排放的 设 施 ， 一般由泄 压设备 、 放空管和 处 理 设备组 成 。 4 位置 选择 集气装置位置的 选择应 根据建 设场 地、 压缩 机、膨 胀 机位置并 结 合建 设 、使用方便 性 、 现 状与 规 划 ，以及地形、地 质 等自然条件，通 过综 合分析和技 术经济 性比 较 确定 。 集气装置位置靠近公路并与公路并行 时 ，宜在公路用地界 3 m 以外，与 铁 路并行的管道宜在 铁 路 用地 界 3 m 以外，如地形受限或其他条件限制的局部 地 段不 满 足要求 时 ， 应 征得道路管理部 门 的同意 。 当施工位置需要爆破挖沟 时 ， 应 避免 对 公众及周 围设 施的安全造成影响 。 埋地管道与建（构）筑物的 间 距 应满 足施工和运行管理需求，且管道中心 线 与建（构）筑物的最 小 距离不 应 小于 5 m。 集气装置 应 避开滑坡、崩塌、塌陷、泥石流、洪水 严 重侵 蚀 等地 质 灾害地 段 。 集气装置宜避开 矿 山采空区及全新世活 动 断 层 ，当受到条件限制必 须 通 过 上述区域 时 ， 应选择 危 害 程度 较 小的位置，并采取相 应 的防 护 措施 。 5 集气装置 设计 建 设 地区等 级 划分 1.集气装置 应 尽量建 设 在与 压缩 空 气 储 能系 统 相互独立的区域，减少和其他 设备 、建筑体的交叉 建 设 。根 据建 设 位置不同，划分 为 两个地区等 级 ，并 应 依据地区等 级 做出相 应 的管道 设计 。 2. 地区等 级 划分 应 符合下列 规 定 a 一 级 地区独立的 压缩 空气 储 能系 统 建 设 区域（装置周 边 200 m 范 围 内聚居 户 数在 15 户 及以 下 区域）； b 二 级 地区多功能工 业 园区建 设 区 域 。 设计 系数确定 集气装置管道的 强 度 设计 系数 应 符合 表 1的 规 定。 表 1 强 度 设计 系数 T/ZSA 51-2018 3 地区等 级 强 度 设计 系数 一 级 地区 0.72 二 级 地区 0.60 注地区等 级 划分 时应 充分考 虑该 地区的建 设发 展 规 划 情况。 集气管道 强 度 计 算 1. 集气管道 强 度 计 算 应 符合下列 规 定 a 埋地管道 强 度 设计应 根据系 统 所 处 地区等 级 以及所承受永久荷 载 、可 变 荷 载 和偶然荷 载 而定， 通 过 地震 动 峰 值 加速度大于或等于 0.05g 至小于或等于 0.4g 地区内的管道， 应 按 GB 50470 的有关 规 定 进 行 强 度 设计 和校核 ； b 埋地直管段的 轴 向 应 力与 环 向 应 力 组 合的当量 应 力， 应 小于 钢 管 标 准 规 定的最小屈服 强 度的 90，管道附件的 设计 强 度不 应 小于相 连 管道直管段的 设计 强 度 ； c 集气装置采用的 钢 管 焊缝 系数 值应 取 1.0。 2. 集气装置直管段管壁厚度 应 按下式 计 算 PD 2sFt （ 1） 式中 δ 钢 管 计 算壁厚 mm； P 设计压 力 （ MPa； D 管外径 mm； s 钢 管 标 准 规 定的最小屈服 强 度 MPa；  焊缝 系数； F 强 度 设计 系数， 应 按表 1选 取； T 温度折减系数，当温度小 于 120℃ 时 ， t值应 取 1.0。 3. 当温度 变 化 较 大 时 ， 应进 行 热胀应 力 计 算。必要 时应 采取限制 热胀 位移的措施 。 4. 应综 合考 虑 管道受内 压 和温差共同作用下弯 头 的 组 合 应 力 。 5. 集气装置的最小管壁厚度不 应 小于 4.5 mm， 钢 管外径与壁厚之比不 应 大于 100。 6. 对 于管道加工后出 现 高温受 热 情况，其使用 应 按 GB 50251 的有关 规 定施行 。 材料 1.集气装置所用 钢 管及管道附件的 选 材， 应 根据操作 压 力、温度范 围 、使用地区等因素， 经 技 术 经济 性 比 较 后确定。采用的 钢 管和 钢 材， 应 具有良好的 韧 性和 焊 接性能 。 2. 集气装置 选 用的 钢 管 应 符合 GB/T 97112017 中的 PSL2 级 、以及 GB/T 8163 的要求 。 3.集气装置所采用的 钢 管和管道附件， 应 根据 强 度等 级 、管径、壁厚、 焊 接方式及使用 环 境温度 等因素 对 材料提出 韧 性要求 。 4. 钢级 不明的材料不 应 用于管道附件制作， 铸铁 和 铸钢 不 应 用于制造管道附件 。 5.钢 管 应 在工厂逐根 进 行静水 压试验 ，管体或 焊缝 不得渗漏，管壁 应 无明 显 的鼓 胀 。，工厂静水 压试验 压 力 产 生的 环 向 应 力 不 宜小于管材 标 准 规 定的最小屈服 强 度的 90。 6.处 于寒冷地区地面安装的承 压 元件、法 兰 及 紧 固件等材料的力学性能 应满 足 设计 最低温度的使 用要求 。 4 T/ZSA 51-2018 7. 钢 管表面的 凿 痕、槽痕、刻痕和凹痕等有害缺陷 处 理 应 符合下列 规 定 a 钢 管在运 输 、安装或修理中造成壁厚减薄 时 ，管壁上任一点的厚度不 应 小于按公式 （ 4） 计 算 确 定的 钢 管壁厚的 90； b 凿 痕 、 槽痕 应 打磨光滑 ， 对 被 电 弧 烧 痕所造成 的 “冶金 学 上的刻痕 ”应 打磨掉 ， 并 圆 滑 过 渡 ， 打 磨后的管壁厚度小于 5.4.7 中 a的 规 定 时 ， 应 将管子 受 损 部分整段切除，不得嵌 补 ； c 在 纵 向或 环 向 焊缝处 影响 钢 管曲率的凹痕均 应 去除 ， 其他部位的凹痕深度 ， 当 钢 管公称直径小 于 或等于 300 mm 时 ，不 应 大于 6 mm，当 钢 管公称直 径 大于 300 mm 时 ，不 应 大于 钢 管公称直 径的 2，当凹痕深度不符合要求 时 ， 应 将管受 损 部分整段切除，不得修 补 使用 。 8. 放空和排 污 管 线 、管件的材料宜按低温低 应 力工况校核 。 9. 在开工前 应 根据 设计 文件提出的 钢 种等 级 、管道 规 格、 焊 接接 头 形式 进 行 焊 接工 艺评 定，并 应 根据 焊 接工 艺评 定 结 果 编 制 焊 接工 艺规 程 。 焊 接工 艺评 定和 焊 接工 艺规 程 ， 应 符合 SY/T 4103 的有关 规 定。 管道附件 1.管道附件 应 符合下列 规 定管件的制作 应 符合 GB/T 12459， 钢 制管法 兰 、法 兰 盖、法 兰紧 固件 及法 兰 用 垫 片 应 符合 现 行国家 标 准的有关 规 定 。 2.主管道上不宜直接开孔 焊 接支管。当直接在主管上开孔与支管 连 接或自制三通 时 ，开孔削弱部 分可按等 面 积补 强 ， 结 构和 计 算方法 应 符合 GB/T 150 的有关 规 定。 3. 异径接 头 可采用 带 折 边 或不 带 折 边 的两种 结 构形式， 强 度 设计应 符合 GB/T 150 的有关 规 定 。 4.管封 头应 采用 长 短 轴 比 值为 2 的 标 准型 椭圆 形封 头 ， 结 构 、 尺寸和 强 度 应 符合 GB/T 150 的有关 规 定。 5. 管法 兰 的 选 用 应 符合国家 现 行相关 标 准的 规 定。法 兰 的密 封 垫 片和 紧 固件 应 与法 兰 配套 选 用 。 6. 与工 艺 管道 连 接的 设备 、 管道附件和 压 力容器 应满 足管道系 统 1.5 倍 设计压 力的 强 度 试验 要求 。 附属 设 施 1. 雷 电 防 护应 符合 GB 50057 的有关 规 定 。 2.集气装置的 监视测 量 仪 表可根据需要 进 行布置， 监视测 量 仪 表 应 符合自 动 化 仪 表 选 型 设计 、 仪 表供 电 、 仪 表配管配 线 、 仪 表接地、 仪 表工程施工及 质 量 验 收方面的国家 现 行 标 准 。 6 集气工 艺 工 艺设计 1.工 艺设计应 根据气源条件、用气条件等要求， 经综 合分析和技 术经济对 比后， 对 集气装置 进 行 优 化 设 计 ，确定最 终 工 艺 方案 。 2. 工 艺设计应 确定下列内容 a 集气装置工 艺 参数和流程 ； b 集气装置 设计压 力及用气 压 力 ； c 集气装置 总 容量、占地面 积 和布置形 式 。 3.集气装置 设计压 力、 设计 温度范 围 、 总 容量等参数 应 和 压缩 空气 储 能系 统 特性匹配， 满 足系 统 工 艺 参 数和 变 工况运行的要求 。 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 a 对 于 较 大容量的集气装置 应 考 虑 分 组设 置， 满 足不同容 积调节 要求 。 集气装置 的 强 度 设计应满 足运行工况 变 化的要求 。 集气装置 进 、出口可以共用，也可以分开 设 置， 应 在 进 出口位置 设 置 截断 阀 。 集 气装置工 艺设计 至少 应 具 备 以下相关 资 料 气体的成分； T/ZSA 51-2018 5 b 气源的数量、位置、流量及其 变 化范 围 ； c 气源的 压 力、温度及其 变 化范 围 ； d 用气 设备对 供气 压 力 、 流量及其 变 化的要求； e 自然 环 境条件和地勘 资 料。 集气装置的安全泄放 1. 集气装置宜在高点 设 置泄 压 放空 设 施 。 2.集气装置分 组应 分 别设 置放空 阀 ，并 应结 合建 设环 境 设 置放空管或 预 留放空接口。放空管直径 不得小于 放空 阀 直径 。 3. 对 于会存在超 压 情况的管道、 设备 和容器， 应设 置安全 阀 或 压 力控制装置 。 4. 安全 阀 的定 压应经 系 统 分析后确定，并 应 符合下列 规 定 a 压 力容器的安全 阀 定 压应 小于 或 等于受 压 容器的 设计压 力 。 b 管道的安全 阀 定 压 （ P0） 应 根据工 艺 管道最大允 许 操作 压 力 （ Pmax） 确定 ， 并 应 符合下列 规 定 1 当 Pmax ≤ 1.8 MPa 时 ，管道的安全 阀 定 压 （ P0） 应 按 下 式 计 算 P0 Pmax 0.18 MPa （ 2） 2 当 1.8 MPa 7.5 MPa 时 ，管道的安全 阀 定 压 （ P0） 应 按 下 式 计 算 P0 l.05Pmax （ 4） 6.2.5 安全 阀 泄放管直径 计 算 应 符合下列 规 定 a 单 个安全 阀 的泄放管直径 ， 应 按背 压 不大于 该阀 泄放 压 力的 10确定 ， 且不 应 小于安全 阀 的出 口管径； b 连 接多个安全 阀 的泄放管直径 ， 应 按所有安全 阀 同 时 泄放 时产 生的背 压 不大于其中任何一个安 全 阀 的泄放 压 力的 10确定，且泄放管截面 积 不 应 小于安全 阀 泄放支管截面 积 之和 。 6. 放空管的 设计应 符合下列 规 定 a 放空管直径 应满 足 设计 最大放空量的要求 ； b 放空管的 顶 端不 应 装 设 弯管 ； c 放空管 应 有 稳 管加固措施 ； d 放空管底部宜有排除 积 水、防堵塞的措施 ； e 放空管 设 置的位置 应 能方便运行操作和 检 修 维护 。 集气管道防腐 1. 集气管道 应 釆取外防腐 层 加阴极保 护 的 联 合防 护 措施，管道的防腐 蚀设计应 符合 GB/T 21447 的有关 规 定。 2.管道外防腐 层类 型、等 级 的 选择应 根据地形与地 质 条件、管道所 处环 境的腐 蚀 性、地理位置、 运行温 度 、 管道布置方式以及 经济 性等 综 合因素确定 。 管道外防腐 层 的性能及施工技 术 要求 应 符合国家 现 行相关 标 准的 规 定 。 3.管道阴极保 护设计应 根据工程 规 模、土壤 环 境、管道防腐 层质 量等因素， 经济 合理地 选 用保 护 方式， 并 应 符合 GB/T 21448 的有关 规 定 。 4.阴极保 护 管道 应 与非保 护 构筑物 电绝缘 。在 绝缘 接 头 或 绝缘 法 兰 的 连 接 设 施上 应设 置防高 压电 涌冲 击 的保 护设 施 。 5. 阴极保 护 管道 应设 置阴极保 护 参数 测试设 施，宜 设 置阴极保 护 参数 监测 装置 。 6 T/ZSA 51-2018 7 集气管道清管、 试压 与吹 扫 集气装置 试压 前 应 采用清管器或人工 进 行清管，清管次数不 应 少于两次且无明 显焊 渣、浮 尘 等 。 集 气装置 试压应 符合 GB 50251 的有关 规 定 。 管道吹 扫 及 验 收 应 符合下列 规 定 a 管道的吹 扫应 在 试压 、 清管 结 束后 进 行 ， 可采用干燥 气 体 压缩 空气或氮气 等 吹 扫 ， 直至管道 最 低端 连续 0.5 小 时 无明 显杂质 出 现 ； b 管道吹 扫 方法 应 防范并减少 对环 境的不利影响，尤其是噪音影响 。 管道吹 扫结 束后 ， 如果不能立即投入运行 ， 宜充入干燥气 体 压缩 空气或氮气 等 ， 并保持内 压 0.12 MPa 〜 0.15 MPa（ 绝对压 力）的干燥状 态 下的密 闭 封存 。