一、工程簡(jiǎn)介

佛山市天然氣高壓管網(wǎng)工程項(xiàng)目是廣東省LNG工程的配套工程，負(fù)責(zé)接收上游廣東大鵬液化天然氣有限公司的高壓天然氣后用管道輸送到各區(qū)的調(diào)壓計(jì)量站，經(jīng)調(diào)壓計(jì)量后向下游各區(qū)的燃?xì)夤竟?。工程范圍包括佛山市域范圍?nèi)從南莊門站到禪城、南海、順德、三水、高明五區(qū)調(diào)壓計(jì)量站之間的天然氣高壓及次高壓天然氣輸配管道及配套設(shè)施。

第一階段工程共建成門站1座，調(diào)壓計(jì)量站4座，獨(dú)立閥室1座，DN500高壓管線 (設(shè)計(jì)壓力4.4MPa)33.4km(含電廠專線4．3km)，DN350次高壓管線(設(shè)計(jì)壓力1.6MPa)15.5km。詳見(jiàn)管線走向示意圖(圖一)。本次天然氣置換包括對(duì)除電廠專線外的全部場(chǎng)站、閥室和線路。

二、天然氣置換方案

方案1、天然氣直接氣頂氣置換法

首站接收天然氣后，以流速小于5m/s的速度進(jìn)行輸送直接置換管道中的空氣，在管道末端的放散管處進(jìn)行放空；用濃度檢測(cè)儀在放散管的檢測(cè)口檢測(cè)天然氣濃度，判斷置換是否完成。

該方案簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，一步到位，不需要進(jìn)行太多的工藝操作，能較快的完成置換；但管道內(nèi)有天然氣和空氣的混氣段，部分混合氣體一定在爆炸極限范圍內(nèi)，若遇到火花有爆炸的可能；同時(shí)在末端的放散管處需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行空氣和天然氣排放，對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定的污染，浪費(fèi)天然氣量大，安全性較差。

方案2、天然氣清管隔離置換法

先在首站的發(fā)球筒中裝入清管器，接收天然氣后以流速小于5m/s的速度用天然氣推動(dòng)清管器到末站的收球簡(jiǎn)；同時(shí)在末站的放散管處進(jìn)行放空，在收到清管器后用濃度檢測(cè)儀在放散管的檢測(cè)口檢測(cè)天然氣濃度，判斷置換是否完成。

該方案也是一步到位完成置換，同時(shí)天然氣排空量較少，對(duì)環(huán)境影響較??；但操作比方案1復(fù)雜，同樣存在因清管器密封不嚴(yán)，部分天然氣泄漏到清管器前方的空氣中，造成管道內(nèi)有燃?xì)夂涂諝獾幕鞖舛?，部分混合氣體可能在爆炸極限范圍內(nèi)，若遇到火花有爆炸的可能。另外，如管道較長(zhǎng)或管徑有變化，清管置換要分成幾段作業(yè)，效率較低。

方案3、氮?dú)忾g接置換法

采用方案1的方式，先用氮?dú)鈱⒐艿纼?nèi)的空氣全部置換，再用天然氣將氮?dú)庵脫Q。該方案安全可靠，操作簡(jiǎn)單，但需進(jìn)行二次操作，用氮?dú)饬看?，費(fèi)用高。

方案4、 天然氣、氮?dú)馇骞芷鞲綦x置換法

先在首站的收球筒內(nèi)裝入第一個(gè)清管器，用氮?dú)馔苿?dòng)清管器運(yùn)行500～1000m后；再裝入第二個(gè)清管器用天然氣推動(dòng)第二個(gè)清管器前進(jìn)，形成天然氣、第二個(gè)清管器、氮?dú)飧綦x段和第一個(gè)清管器、空氣的隔離方式在管內(nèi)運(yùn)行，如圖二：天然氣、氮?dú)馇骞芷鞲綦x置換示意圖所示；同時(shí)在末端的放散管進(jìn)行放空，在收到兩個(gè)清管器后用濃度檢測(cè)儀在放散管的檢測(cè)口檢測(cè)天然氣濃度，判斷置換是否完成。

該方案安全可靠，即使第二個(gè)清管器密封不嚴(yán)，天然氣也是泄漏到清管器前方的氮?dú)庵?，與氮?dú)饣旌?，不形成爆炸氣體；同時(shí)該方案用氮?dú)饬枯^少，但操作較復(fù)雜，技術(shù)含量高需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；同樣，如管道較長(zhǎng)或管徑有變化，清管置換要分成幾段作業(yè)，效率較低。

三、天然氣置換方案的選擇

按照公司“安全，經(jīng)濟(jì)、高效”的置換原則，經(jīng)公司相關(guān)技術(shù)人員的認(rèn)真討論后，根據(jù)工程的實(shí)際情況決定采用方案3和方案4進(jìn)行天然氣置換。

高壓管道分成三段，第一段門站至羅村DN500管4.3 km，第二段門站至北 DN500管24.8km，第三段北 至桂城DN350管15.5 km。分別對(duì)高壓管道根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行了置換方案的選擇。

1、門站至羅村段

該段在羅村調(diào)壓計(jì)量站未設(shè)收球簡(jiǎn)，且距離較短,只有采用方案3的方式進(jìn)行置換，耗氮?dú)饬考s1000m3。

2、門站至北滘段

該段管道長(zhǎng)、管徑大，若采用方案3方式置換需耗氮?dú)饧s6000m3，費(fèi)用約12000元;選用方案4方式進(jìn)行此段管道的置換，耗氮?dú)饧s250m3，費(fèi)用約500元(不含清管器費(fèi)用)。

3、北滘至桂城段

該段管道較短，管徑較小，若采用方案3方式置換需耗氮?dú)饧s2000m3，費(fèi)用約4000元；選用方案4方式進(jìn)行此段管道的置換，耗氮?dú)饧s120m3,費(fèi)用約240元(不含清管器費(fèi)用)。

四、置換過(guò)程中的注意事項(xiàng)

1、 氮?dú)?、天然氣可令人窒息，置換過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)氧含量。

2、 為較好地控制流速，宜在首站安裝流量計(jì)，方便監(jiān)控。

3、 末站的天然氣放空，應(yīng)在四周做好濃度監(jiān)控，杜絕火源。

4、 做好置換應(yīng)急預(yù)案，預(yù)防突發(fā)事件發(fā)生。

五、結(jié)論

天然氣高壓管道的置換要在確保安全的前提下，做到經(jīng)濟(jì)、合理、可行。采用天然氣、氮?dú)馇骞芷髦脫Q法是天然氣置換中安全可行的置換方法之一，該方案不但技術(shù)上可行而且經(jīng)濟(jì)合理，值得推廣應(yīng)用。此次天然氣置換工作比外委專業(yè)單位置換節(jié)約近百萬(wàn)元的費(fèi)用。