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天然氣管道安全置換方法的探討

作者：陳莉寇振奪　　評論：　更新日期：2012年03月16日

1.5 阻隔置換

??? 阻隔置換方法是近幾年在我國逐步推廣使用的，簡便易行、安全可靠。本文主要說明使用惰性氣體做中間介質的置換方法，氮氣介質阻隔置換見圖6。

??? 阻隔置換的方法比完全使用間接置換更經濟，也比間接置換技術要求高，操作難度大，但是如果管道距離長，此方法的安全性和經濟性優勢明顯。此方法可以用于長度大于250m的管道，但局限于公稱管徑小于等于600mm的管道。惰性氣體阻隔體的體積必須不小于管道體積的10%。充入管道的惰性氣體的體積不能小于表2的數據^[2]。

表2 惰性氣體阻隔體體積^[2]???m

公稱管徑/mm	管道長度/m
公稱管徑/mm	250～500	500～1000	1000～1500	1500～2000	2500～5000	5000～10000
100	1	1	2	2	4	8
150	1	2	3	7	9	18
200	2	4	5	8	16	32
250	3	5	8	13	25	50
300	4	8	11	18	36	72
400	7	13	19	32	64	128
450	8	16	24	40	80	160
600	15	30	45	75	150	300

??? 使用惰性氣體作中間介質的阻隔置換方法與使用清管器為隔離設備的方法相比有如下優勢：

??? ① 大多數的天然氣管道有較大的高程變化，清管器在管道中的運行速度難以精確控制，清管器速度的變化加快混氣的形成，造成較大的混氣段。

??? ② 由于天然氣管道內沒有潤滑劑，僅靠清管器與管道的干摩擦，清管器皮碗磨損嚴重，且前后壓差較大，因此會產生較大的混氣量。

??? ③ 清管器在管道彎頭處易產生混氣量。

??? ④ 采用清管器隔離增加了工藝操作難度。

2 置換方法應用

??? 在城市燃氣管道天然氣與空氣置換過程中，多數管道都存在分支，除了管網末端很少有無支管的管道系統(見圖7^[5])。必須針對管網系統選擇置換方法，以保證置換安全順利完成。一般情況下采用兩種方式：同時置換和順序置換，下文將介紹管網系統置換和用戶管道系統的置換。表3為管網壓力為0.2MPa的旁通管、放散管公稱管徑速查表^[5]。

表3 旁通管、放散管公稱管徑速查表^[5]

公稱管徑/mm	旁通管和放散管的公稱管徑/mm
0～150	32
151～200	32
201～250	32
251～300	32
301～450	63
451～600	63
601～900	63
901～1200	125

2.1 管網系統置換

???① 順序置換

???順序置換就是按照管道管徑大小順序，先大管徑后小管徑，依次置換每個支管。在置換時一般的選擇方法是從最大管徑的管道開始置換，選擇最遠端放散，然后再依次置換其他支管。置換支管也是按大管徑優先的原則進行。例如在圖7中，管道綜合考慮按照放散口1→放散口3→放散口4→放散口2的順序進行。順序置換的方法簡單易行，在置換時，需要的操作人員少，容易控制。適用于人力有限或者同時置換時管道內氣體流速不能達到最小的置換流速時，可以依次置換。

???② 同時置換

???同時置換就是一個進氣口通入天然氣，所有支管上的放散口同時放散。這種方法要求較高，需要進行計算，必須保證所有支管的天然氣流速大于最小置換流速。而且此方法需要操作人員較多，控制復雜。此方法優點是置換時間短，效率高，對周邊影響小。當所有支管的放散口取樣檢測的氧氣體積分數低于2%時，置換完成。注意，在置換過程中至少保持一個放散口始終打開，理論上要求最遠端的放散口在置換完成前一直打開。

2.2 用戶管道系統置換

用戶管道系統置換中，需要完成從用戶支閥到建筑物外低壓管網控制閥的天然氣置換。一般這類置換管道長度較短，管道總容積較小，可以采用管道最遠端置換的方法^[6、7]。用戶室內管道置換見圖8^[5]。具體操作是將連接隔焰器的軟管連接于頂層用戶支閥，打開單元總閥進行置換，置換過程中持續取樣監測，直至連續2次測得天然氣體積分數達到95%以上或取樣中的氧氣體積分數在2%以下即為合格^[1](在英國的置換要求中，此數據為連續2次測得天然氣體積分數達到90%以上或取樣中的氧氣體積分數在4%以下即為合格^[2])，停止放散，置換完成。