城市燃氣高壓管網直接置換技術的應用

祝博偉

摘 要 燃氣領域的置換涉及到對高中低壓管道的置換和大型儲罐的置換，對于置換的含義，無非就是將燃氣通過相關技術和操作置換為空氣，或者就是將空氣通過相關技術操作置換為燃氣。本文首先對城市燃氣高壓管網直接置換現狀進行了闡述，然后介紹了廣州燃氣集團高中壓管網現狀，最后對照原“廣源——火村”高壓管線投產置換方案進行了優化分析。

關鍵詞 燃氣高壓管網；直接置換；城市

中圖分類號 TE4 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0059-02

當今形勢下，我國在經濟以及各個方面都取得了很大的進步，GDP也隨著經濟持續的增長，但在各方面高速發展和增長的同時，造成了能源消耗過高以及環境污染嚴重等問題，使我國在能源利用方面面臨困難。就當前國內形勢，更加的重視在發展中節能減排，同時加強對可再生以及清潔能源的研究和應用。天然氣在各種能源中屬于清潔能源，而且我國儲氣量非常的多，這些優勢使得天然氣能夠迅速的被廣泛應用到各行各業中去。隨著天然氣的快速發展，天然氣企業在儲氣設備的建設的也越來越多，同時，對天然氣儲罐以及管線等設備的置換也相對的平凡起來，置換的方法也逐步的被重視起來。

1 城市燃氣高壓管網直接置換現狀

在我國，相對比較早一些的天然氣管理，采用較多的是隔離清管器方案，一般都會采用兩個隔離清管器。在我國最近幾年建設的天然管道，比如西氣東輸以及澀寧蘭等，都已經摒棄過去的技術，采用無隔離清管器方案。對于采用隔離清管器的主要目的是降低混氣段，但是通過實際的結果能夠看出，對于采用隔離清管器的相對未采用清管器隔離的混氣段更長。

在新疆庫爾勒入市環城天然氣管道的建設中，其高壓段為74km，壓力為2.5Pa，本項工程中沒有采用氮氣，采用的方式為直接通過對天然氣進行置換實現通氣。在置換過程中，需要通過高壓氣將管道中的雜物吹干凈，包括一些焊渣等，這樣做的目的是當氣流通過時，避免了強大的氣流可能會帶動雜物和管道摩擦產生火花，即使在整個置換過程管道內可能產生了一些易爆性的氣體，但是管道內沒有火源，易爆性氣體也不會發生爆炸。在置換完成以后，還需要對管道環向焊縫進行各種檢驗，檢驗通過以后才能夠投入生產中去[1]。

2 廣州燃氣集團高、中壓管網的現狀

廣州燃氣集團作為廣州市城市燃氣高壓管網建設和購銷唯一主體，統籌全市高壓管網建設和上游氣源購銷。近年來，廣州燃氣集團緊緊抓住“天然氣入穗”的黃金契機，全面推進廣州市天然氣利用工程建設。其中：一期工程截止到2015年12月共建成高壓管線125.07公里、3個接收門站及4座高中壓調壓站，主要接收廣東大鵬進口LNG氣。二期工程暨廣州亞運村項目燃氣配套工程，截止到2015年12月共建成高壓輸氣管道26.19km，建設亞運場站1座、門站1座、高中壓調壓站1座、線路閥室1座，確保了2010年亞運會、亞殘運會的供氣保障任務圓滿完成。三期工程暨“廣州西氣東輸項目”，共建成高壓輸氣管道23.33km，建設門站4座，接收國家“西氣東輸”二線氣，使廣州成為廣東省第一個使用上“西氣”的城市，并與廣東大鵬進口LNG氣形成雙氣源供應保障系統，全面提升了廣州天然氣供應保障綜合實力。四期工程預計2018年投產，總投資約69.7億元，建設高壓、次高壓輸氣管道約165km、配套建設中壓管道約900km、新建門站1座、調壓站3座，線路閥室13座，以實現高中壓管網基本覆蓋全廣州[2]。

3 原高壓管線投產置換案例介紹

天然氣在各種能源中屬于清潔能源，而且我國儲氣量非常的多，這些優勢使得天然氣能夠迅速的被廣泛應用到各行各業中去。隨著天然氣的快速發展，天然氣企業在儲氣設備的建設的也越來越多，同時，對天然氣儲罐以及管線等設備的置換也相對的平凡起來，置換的方法也逐步的被重視起來。廣源門站至火村所采用的管線一般是DN700管，其總長度大約有10km左右。管網參數如下：

設計壓力（MPa）管徑（mm）壁厚（mm）材質設計長度（km）估算長度（km）幾何管容（m3）5.0 711 17.5 X60 9.16 10 3587

3.1 實施氮氣置換的設備、注氮點和排放點

設備：對于在置換中必須要使用的一些設備，例如液氮車和汽化器等，基本上都是由液氮廠家直接進行提供。

注氮點：對于注氮點的選擇進行研究分析后，選擇在廣源門站去田心的發球筒，在該筒的上面保留一個法蘭口來實現氮氣的注入。

排放點：對于排放點，我們所選擇的位置是火村閥室放散塔，通過末端排放完成整個排放工作。

3.2 氮氣置換方法

首先需要對火村閥室#31、32閥及火村分輸站閥8021、8921進行打開操作，然后能夠以火村閥室放空管道和排污閥來完成對打排放工作，若閥室#01閥前及閥8011壓力為0.05MPa后用氮氣置換。若在8921及放散塔所對就的小排污閥處，對該處所含的氧氣進行檢測，通過三次檢測后便能夠確定氮氣置換成功。

4 用直接置換法優化后的置換方案

4.1 原置換工藝優化的可行性

原“廣源——火村”高壓管線投產置換方案采取了無清管器有氮氣的置換方案，這樣的方案相對比較保守，保守的同時所需要的時間以及成本也相對比較高。一般高壓管線的長度為10km，長度相對比較短，能夠直接采用強風進行吹掃，吹所干凈后進行直接置換。在轉換過程中還要對各項施工中的質量以及工藝進行考慮，最終采用氣推氣置換法。

4.2 優化后的工藝操作流程

4.2.1 置換前準備工作

當前方案和過去相比基本相同，但有一個重要的過程就是在整個置換的過程中必須對所要置換的管道進行強力吹掃，吹掃干凈以后需要在注氮點對注氮設備進行連接[3]。

4.2.2 置換的設備及氮氣用量、注氮點和排放點

1）設備：無需采用液氮槽車以及氣化設備。

2）注氮點：和原注氮點為同一地址。

3）排放點：選擇在火村閥室放散塔進行末端

排放。

4.2.3 氣推氣置換方法的應用

先全開火村閥室#31、32閥及火村分輸站閥8021、8921，通過火村閥室放空管道及排污閥直接排放，當閥室#01閥前及閥8011壓力為0.05MPa后立即在注氮點注入氮氣。

4.2.4 安全注意事項

就當前國內形勢，更加重視在發展中節能減排，同時加強對可再生以及清潔能源的研究和應用。天然氣在各種能源中屬于清潔能源，而且我國儲氣量非常的多，這些優勢使得天然氣能夠迅速的被廣泛應用到各行各業中去。本方案在原方案的基礎上還需要注意的事項包括以下幾方面：

1）在置換之前一定要將管道清潔干凈，避免對后期的工作生成損失。

2）在置換之前，首先要對天然氣供氣壓力進行詳細的計算，保障管理內的氣流能夠穩定。

3）在置換的時候一定要對氮氣和天然氣所在的位置進行確認，并對管道中氮氣段的長度進行計算，同時也要確保天然氣和空氣保持一定的距離。

4）在置換前需要對氮氣的需求量進行估算，確保在置換中氮氣的充足。

5）對所注入的氮氣壓力以及天然氣壓力需要平衡，氮氣注入完畢后同時注入天然氣，在注入過程中一定避免混氣段，降低對氮氣的浪費。

5 結論

本文首先對城市燃氣高壓管網直接置換現狀進行了闡述，然后介紹了廣州燃氣集團高中壓管網的現狀和原“廣源——火村”高壓管線投產置換方案，最后通過應用氣推氣置換法優化了原方案。在置換過程中，需要通過高壓氣將管道中的雜物吹干凈，包括一些焊渣等，這樣做的目的是當氣流通過時，避免了強大的氣流可能會帶動雜物和管道摩擦產生火花，即使在整個置換過程管道內可能產生了一些易爆性的氣體，但是管道內沒有火源，易爆性氣體也不會發生爆炸。在置換完成以后，還需要對管道環向焊縫進行各種檢驗，檢驗通過以后才能夠投入生產中去。

參考文獻

[1]嚴樹華.城市天然氣中低壓地下管網的置換[J].上海煤氣，2006（3）：18-20.

[2]徐蔚.環狀燃氣管網的天然氣置換[J].城市公用事業，2008，22（5）：42-44.

[3]張鵬云，曾學軍，吳喜懷，等.天然氣長輸管道投產置換注氮量計算方法[P].中國：CN101230952A.2008-7-30.