摘要：參考英國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與燃?xì)夤境墒旖?jīng)驗(yàn)，分析了3種城市天然氣管道置換技術(shù)(直接置換、間接置換、阻隔置換)，對天然氣管道置換工藝參數(shù)的確定及控制方法進(jìn)行了探討，分析了置換方法在城鎮(zhèn)管網(wǎng)和用戶管道系統(tǒng)的應(yīng)用。
??? 為確保安全，在長輸管道和廠站的投產(chǎn)過程中一般都選用惰性氣體置換。惰性氣體置換雖然安全性方面比較好，但是操作復(fù)雜且成本高，在低壓管道置換過程中一般采用天然氣直接置換。本文結(jié)合英國燃?xì)庑袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)實(shí)際工作，詳細(xì)探討城市天然氣管網(wǎng)的置換安全及置換方法。
???天然氣置換是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，若置換方案不當(dāng)或操作失誤，可能發(fā)生惡性事故，給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成損失。天然氣置換的安全問題是在置換過程中首先要解決的問題，必須符合下述要求才允許實(shí)施置換工作。
???(4) 準(zhǔn)備滅火器并置于適當(dāng)?shù)奈恢谩?/div>
?? (5) 管道內(nèi)空氣的置換應(yīng)在強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)、吹掃清管、干燥合格后進(jìn)行。
???(6) 間接置換應(yīng)采用氮?dú)饣蚱渌麩o腐蝕、無毒的惰性氣體為置換介質(zhì)。
?? (7) 現(xiàn)場必須設(shè)置“禁止火源”、“禁止吸煙”等安全警示標(biāo)牌。
???(8) 置換進(jìn)氣端處必須安裝壓力表，監(jiān)測壓力。
???(9) 放散口高出地面2.5m以上。
???(10) 要求管道在置換中接地，特別是連接PE管道時(shí)必須接地。
???(11) 火源必須距離放散口的上風(fēng)向5m以外。
???(12) 確保氣體能暢通無阻地排到大氣中。
???(13) 置換過程中放空系統(tǒng)的混合氣體應(yīng)徹底放
???(14) 采用阻隔置換法置換空氣時(shí)，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的隔離長度應(yīng)保證到達(dá)置換管道末端空氣與天然氣不混合。
???(15) 放空隔離區(qū)內(nèi)不允許有煙火和靜電火花產(chǎn)生。
???(16) 置換管道末端應(yīng)配備氣體含量檢測設(shè)備，當(dāng)置換管道末端放空管口氣體含氧量體積分?jǐn)?shù)不大于2%或可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)大于95%時(shí)即可認(rèn)為置換合格[1]。
1.2 置換方法
??? 按照采用的置換方式不同，將置換方法分為3類：直接置換、間接置換和阻隔置換。直接置換：將天然氣直接通入管道中，天然氣與待投產(chǎn)管道中的空氣直接接觸，直至天然氣完全取代空氣；或用空氣直接通入管道中，空氣與待拆除管道中的天然氣直接接觸，直至空氣完全取代天然氣的置換方法稱為直接置換。間接置換：將惰性氣體通入管道內(nèi)，直至管道內(nèi)的空氣(或天然氣)完全被取代，然后再將天然氣(或空氣)通入管道直至惰性氣體完全被取代，這種用惰性氣體作為中間介質(zhì)置換的方法稱為間接置換。阻隔置換：在間接置換條件下，使用隔離設(shè)備(如阻氣球、清管球、專用隔離裝置等)或惰性氣體將天然氣與空氣隔離的置換方法稱為阻隔置換。
???① 分層現(xiàn)象
???在氣體對氣體的置換過程中密度小的氣體(如天然氣)在密度大的氣體(如空氣、氮?dú)?的上方流動，或者密度大的氣體在密度小的氣體下流動時(shí)，容易出現(xiàn)兩種氣體分層流動的現(xiàn)象，稱之為分層現(xiàn)象[2]。天然氣置換空氣或氮?dú)獾姆謱蝇F(xiàn)象見圖1，空氣或氮?dú)庵脫Q天然氣的分層現(xiàn)象見圖2。
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???在置換過程中，將天然氣緩慢輸入到新建管道內(nèi)，由于天然氣的密度小，相對密度一般為0.6左右，天然氣就會在管道的上部流動，而位于管道下部的空氣或氮?dú)饩蜁粼诠艿纼?nèi)。當(dāng)檢測人員從出口取樣檢測時(shí)，儀器會顯示體積分?jǐn)?shù)為100%的天然氣，如果此時(shí)停止置換，滯留在管道內(nèi)的空氣將與天然氣混合，非?？赡苄纬杀ㄐ曰旌蠚怏w，在用戶使用時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。這種情況會給安全運(yùn)行帶來極大的隱患。
??? 通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，必須保持一定的置換流速才能杜絕置換中的分層現(xiàn)象。英國研究機(jī)構(gòu)對各種管徑的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測得了最小的可能發(fā)生分層現(xiàn)象的流速和流量，將數(shù)據(jù)列于表1中
[2]。為了避免分層現(xiàn)象的出現(xiàn)，實(shí)際置換流速必須大于表1中所列的最小置換流速。
