對長輸天然氣管道氮氣置換技術的幾點探討

戚廣超

摘 要 在目前長輸天然氣管道投產之前，為了滿足天然氣管道的投運需要，往往會采取注入氮氣的方式，通過氮氣置換技術檢查管線的線路通行情況，并實現管線內的氣體置換，為天然氣管道的投運提供有力的技術手段支持。目前長輸天然氣管道的氮氣置換技術得到了全面的應用，對整個長輸天然氣管道的試運行產生了重要的影響。因此，我們應當掌握氮氣置換技術的特點，根據長輸天然氣管道的運行需要采取氮氣置換技術，做好天然氣管線的試運行，為長輸天然氣管道的投產運行提供技術支持。

關鍵詞 長輸天然氣管道;氮氣置換技術;探討

引言

從目前長輸天然氣管道的建設來看，在建設完成之后投產運行之前需要進行氮氣置換技術的應用，通過對管線內注入氮氣，實現氮氣置換，將長輸天然氣管道內的空氣整個置換出去，確保天然氣在投產之前管線內全部充滿氮氣，發揮氮氣惰性氣體的特點。通過氮氣置換技術的應用，能夠滿足長輸天然氣管道氣體置換的實際需要，為長輸天然氣管道建設提供必要的氣體置換技術。因此，我們應當對氮氣置換技術的特點和原理有正確認識，根據天然氣管道的建設需要合理應用氮氣置換技術。

1氮氣置換技術概述

氮氣置換技術主要是在天然氣管道建成之后，正式投產之前對管道的前端，選擇20公里左右的距離進行氮氣置換，向管道內直接注入氮氣，原則上注入20公里以上的氮氣頭，然后用氮氣吹空氣的方法，對管線內的空氣進行有效置換。通過氮氣置換的方式，能夠使整個管線內的空氣全部置換出來，能夠有效檢查管線的焊接質量和管線的氣體運行狀況，對于長輸天然氣管線的投運能夠起到重要的支持效果，對解決管線的質量檢查問題和提高管線的運行效果具有重要作用。

2氮氣置換設備的選擇

在氮氣置換技術應用中，置換設備通常以液氮加熱泵車或撬裝式液氮加熱泵車為主。通過液氮加熱泵車或撬裝式液氮加熱泵車將液氮加熱加壓氣化，將氮氣注入天然氣管線中實現氮氣置換。在具體的長輸管線氮氣置換中，需要使用液氮槽車進行氮氣供應，液氮槽車具有較強的氮氣儲備能力，能夠滿足管線的氮氣需要。因此，在實際應用中，通常選擇了液氮加熱泵車和液氮槽車作為主要的置換設備[1]。

3氮氣置換對氮氣的要求及氮氣量的計算

3.1 氮氣的要求

為了提高氮氣置換效果，滿足成熟管線的氮氣置換需要，在氮氣置換中應當保證氮氣的出口溫度不低于5攝氏度，注入管道內的氮氣除了以氮氣為主之外，氮氣內的氧氣含量要低于2%，如果氮氣中的氧氣含量超標，則氮氣成分不純，會對整個氮氣置換效果產生影響。因此，在氮氣置換中需要確保氮氣的出口溫度和氮氣的含氧量達到規定標準，在氮氣注入之前需要對這兩項指標進行檢查，滿足要求之后才能夠進行氮氣注入。

3.2 氮氣量的計算

在氮氣注入中不但要做好氮氣質量的檢查，同時還要保證注入的氮氣量能夠滿足置換需要。如果注入氮氣量較少會導致氮氣稀釋不能夠滿足氮氣置換的要求。因此，在氮氣注入之前，需要根據長輸管線的特點和長輸管線的長度及類型計算氮氣的注入量，在氮氣置換中需要根據氮氣的具體置換量計算氮氣容積，保證置換后的管線壓力達到規定值。因此，在實際的計算中應當按照氮氣置換管路的容積合理計算氮氣的使用量，確保氮氣注入量能夠達到注入需要。

4氮氣置換過程

4.1 注氮地點選擇

在氮氣置換過程中，注入氮氣的地點有嚴格的要求，如果注入氮氣的地點選擇錯誤，會導致整個氮氣置換失敗或造成液氮的嚴重增加。在氮氣注入過程中，應當在整個長輸天然氣管線中選擇唯一的氮氣注入口，提高氮氣的注入效果，同時在氮氣的注入點上，應當以成熟天然氣管線的首站為氮氣注入點，保證氮氣的注入方向能夠與管線的氣流方向一致，使氮氣能夠按照管線的順行氣流方向進行置換。

4.2 計算氮氣與空氣混氣頭到達閥室時間

在氮氣置換過程中，需要計算氮氣與空氣混氣頭到達閥室的時間，具體應當掌握氮氣的流動速度，預計氮氣及空氣混氣氮氣頭到達閥室的時間，掌握氮氣的流動情況，便于技術人員在閥室進行氣體檢測，掌握氮氣的流動情況以及氮氣的置換情況，為后續的氮氣置換操作提供基本信息，通過計算氣體達發射時間的估計和計算，能夠掌握正確的檢測時間節點，應當在氮氣置換時配備XP-3110、XP-3140、XP-3180三種檢測儀進行氮氣和氧氣含量的檢測。

4.3 氮氣置換操作方法

在氮氣置換中需要在首站將氮氣注入天然氣管道中，在注入的同時，將下游的閥室進行引氣放空，在氮氣置換中采取先置換主管道后置換支線管道的方式，提高氮氣置換質量，在具體置換中需要采用中間閥門控制的方式，提高氮氣的置換效率，在閥式的控制中，需要根據氮氣的傳輸特點和氮氣的置換需求，掌握正確的閥門控制方法。

5天然氣置換投產

5.1 計算天然氣與氮氣混氣頭到達閥室時間

氮氣置換完畢之后，需要進行天然氣置換投產作業，在天然氣置換投產作業中，首先應當計算天然氣氮氣混氣頭到達各閥室場站的時間，按照天然氣的流速與氮氣的流速計算天然氣氮氣與空氣混合氣頭在到達各閥室及末站的時間，通過技術人員檢測的方式檢查天然氣的流動速度和氣體混合質量，對于提高天然氣的置換效果具有重要作用。

5.2 投產置換方法

在正式投產中，天然氣置換主要采取氣體推動的置換方式，在置換中采用氮氣推動空氣，天然氣推動氮氣的方式，將氮氣和空氣逐層排出管道，使管道內充盈的氣體以天然氣為主，提高天然氣的置換效果，通過天然氣與氮氣的置換能夠保證整個管道內被天然氣充滿，即使存在少量的天然氣與氮氣混合，由于氮氣是惰性氣體，管道的安全性會得到保證。

5.3 升壓撿漏及試運行

為了保證整個天然氣管道在集體傳輸中滿足質量要求，應當進行升壓撿漏及試運行，通過提高天然氣傳輸壓力檢測管線的各個連接部位和焊縫部位是否出現滲漏。同時，還要采取天然氣傳輸試運行的方式，確保天然氣的運輸效果達到預期目標之后，整個管線的狀態趨于穩定，才能進行整個天然氣管線的正式投運。

6結束語

在長輸天然氣管線建成之后正式投運之前，需要采取氮氣置換的方式，將管線內的空氣置換出去，滿足天然氣傳輸需要，避免在天然氣傳輸當中出現天然氣與空氣混合造成安全風險。因此，在實際的檢測過程中，需要采取必要的氮氣置換的手段滿足長輸天然氣管線的質量檢測和置換需要。為此，我們應當認識到氮氣置換技術的特點，并根據長輸天然氣管線的實際需要做好氮氣置換技術的應用，為長輸天然氣管線的投產運行奠定良好的基礎。

參考文獻

[1] 傅紅霞，陳鵬.輸氣管道氮氣置換工藝參數的確定研究[J].化學工程與裝備，2015，（2）：12-13.