探讨城市天然气管道置换方法的选择

探讨城市天然气管道置换方法的选择

付晖

新疆天北能源有限责任公司新疆克拉玛依833699

摘要：本文是指城市天然气管道在投产时的天然气置换方式，通过“间接”和“直接”的两种置换方法的介绍、分析和对比，说明城市天然气中压管网和居民入户可采用天然气直接“置换”的方法，从理论与实践角度阐述“直接”置换方法的可靠性。

关键词：天然气管网置换气推气

1引言

随着城市燃气事业的迅速发展，新建城市燃气项目和燃气设施维修时都需要置换。置换首先要确保设施的自身安全；其次是确保供出的燃气能满足用户的使用要求。天然气置换是一项危险性的工作，若置换方案选择不当或操作失误，均可能发生恶性事故，造成惨重损失。为此，天然气置换的安全问题显得特别重要；其次，置换还应考虑经济问题，若方案不当将造成置换工作量大，费用高。用什么安全、经济、高效的方法将中压管网、居民户内管道的空气置换为天然气，是一个值得认真探讨的问题。对此发表一些看法和意见，作为我公司天然气入户点火的实施方案

2根据目前同行业的成功经验，城市中压管网和居民户内的置换一般有以下两种方法。

2.1间接置换法

用惰性气体（氮气）先置换管道里的空气，再用天然气置换管道里的惰性气体。即把惰性气体作为置换中间介质，这里所说的“惰性气体”是指既不可燃又不可助燃的无毒气体。

此法的操作：

具体操作过程是先将惰性气体充满管网，加压到一定程度（小于0.4Mpa）置换出空气，直至管网惰性气体的浓度达到预定的置换标准为止（且测得氧含量<2%）；然后再以天然气充满管网，同样加压到一定程度置换出惰性气体，并检测天然气含量>90%，从而完成置换程序。

此方法的分析：

优点：可燃气体不会与管网中空气接触，不会形成具有爆炸的混合气体。因此此方法可靠性好、安全系数高、成功性大，是燃气行业以前普遍采用的传统的置换方法。

缺点：操作复杂、烦琐。反复进行两次换气，不仅耗用大量惰性气体还耗用大量的燃气，发生费用较高，其换气时间长，工作量大。

2.2直接置换法

直接置换法也称“气推气”置换法。此办法是直接将燃气缓慢地进入管网替换出空气，从而达到置换目的。

此法的操作：

当打开天然气总阀开始送气时，可通过可燃气体报警器检测放散处可燃气体浓度，当达到预定的置换标准（天然气含量>90%）时，关闭放散阀，置换宣告结束。

此法的分析：

优点：此方法操作比较简便、置换效率高、时间短，不需要大量的惰性气体而产生的费用高。

缺点：具有一定的危险性。因为在置换过程中，管道里必然要产生燃气与空气的混合气体，并且要经历爆炸极限范围。对于纯天然气来讲，它的爆炸极限为5～15%，再考虑到其混合的不均匀性，天然气含量45%以下均应视为危险区，遇火源，就要发生爆炸。

管道里天然气与空气混合的分布图

2.3如何确保置换过程中没有任何火源，以引爆或产生火花引爆这极具危险的混合气？

为此我们进行如下分析：

2.3.1明火，必须严格控制明火火种靠近置换现场。

2.3.2高速气流会因“摩擦”产生静电，发生电火花。但是，由于我公司使用的是PE管道系统，不会有电荷集聚导致高电位，而产生放电火花。

2.3.3高速气流吹动管道中可能残留下来的石块、铁屑、焊条头等固体物品因碰撞产生火花。这种可能性是存在的，是主要危险源。其根源是高速气流，解决它的关键是坚决杜绝高速气流而确保低速；即便有石块等“杂物”，也不会被吹动，也就不可能产生火花了。根据天然气管道实际吹扫经验，我们确定将置换天然气流动速度控制在3m/s以下，且用阀门的开启度来控制流速。

另外，全线阀门必须关闭，然后在最远端打开一处阀门，在排完空气的情况下，再缓慢开启天然气阀门，并逐一使用同一方法进行全面置换。这样可以消除“死角”的混合气体的留存。

为此必须严格控制火种和可燃气体的流速，并采取各种安全措施，确保无火种，才能安全的渡过其“危险期”。

2.4两种方法的对比：

经过对城市天然气中压管网置换的两种方法比较，拟采用“气推气”的置换方法，充分证明了以天然气直接置换较为方便、经济、时间短，虽然存在不安全因素，但是可以通过控制进气速度（或压力），以及采取各种安全措施协调配合，完全可以安全的渡过混合气体爆炸极限范围，是天然气管网置换行之有效的，是可以广泛采用的方法。

3结束语：

因燃气置换有一定的危险性，置换方案是否科学、合理，其论证工作就显得尤为重要。在天然气管道通气置换之前，召集相关的工程技术人员,召开置换工作会议，对《置换方案》进行分析、讨论和论证。其内容包括：工程简介、放散点的设置、人员组织、安全措施、应急措施等，并附有放散点位置示意图与放散管示意图，到会人员人手一份，让他们对置换工作、置换各项参数及实施细则做到心中有数。

总而言之,置换工作只要做到思想上重视、理论上正确、工作中仔细；是完全能够保证各种燃气置换方式工作的顺利进行。

参考文献：

《城镇燃气设计规范》GB50028-2006

《天然气管道试运投产规范》SY/T6233-2002