天然氣長輸管道投產氮氣置換

章友明

摘要：本文在第一部分中簡要概述了氮氣置換技術;在第二部分中闡述了在氮氣置換工作之前需要進行的必要準備工作;在第三和第四部分中論述了氮氣置換的設備，計算了氮氣的用量;在第五部分中闡述了氮氣置換的位置;在第六部分中，分析了天然氣的置換投產。

關鍵詞：天然氣長輸管道;氮氣置換;天然氣置換投產

1.氮氣置換技術概述

在天然氣管道正式建成之后，需要利用到氮氣置換技術，具體流程如下，在天然氣管道正式投產之前，在管道前端完成氮氣置換，在管道內注入氮氣，注入氮氣頭，之后利用氮氣將管道內的空氣置換出，此時氮氣置換的工作完成。氮氣置換的作用在于利用氮氣不可燃燒的特性，可以抑制燃燒，完成置換之后，可以保證在管道之內沒有任何助燃物的存在，避免燃燒導致爆炸。在氮氣置換工作結束之后，要進行必要的檢查，在檢查過程中及時發現潛藏的問題，并在第一時間解決，避免在后續天然氣管道正式投產之后，發生嚴重的問題，引發安全事故，還可以提高天然氣管線在運行中的實際效果[1]。

2.氮氣置換工作前的準備工作

第一，需要明確氮氣置換工作進行的具體位置和時間，在基本的條件符合情況的條件下，應當將氮氣置換的地點選在場站;第二，當地點明確之后，相關工作人員必須完成一項重要的任務，實地勘察，明確置換地點是否能夠支撐工作的完成;第三，在實地勘察的過程中，要明確道路是否能夠通行，如果難以通行要立即更換地點;第四，在實地勘察工作完畢之后，要緊接著成立專項負責投產置換的項目部門，指派置換項目的總負責人，為后續置換工作的完成奠定人力基基礎，同時，還要指派專人負責置換項目的安全管理;第五，要調研液氮市場的現狀，調查相關廠家的綜合能力，判斷廠家是否能夠支撐項目所用的液氮原料;第六，在完成液氮合同的簽訂時，為了保證液氮轉運工作的順利實施，要準備好少量的液氮運輸單車。第七，在正式開展置換工作之前，要完成施工現場的布置工作，并且選用便于項目完成的設備;第八，在正式開展注氮工作的前兩天，所有與項目相關的人員要到齊，并完成極為重要的技術交底工作，操作注氮設備的人員必須具有國家頒發的相關證件;第九，在氮氣置換前一天，必須保證使用的設備和材料在置換現場集結完畢，并且要完成試車的工作;第十，在正式置換之前，還要檢查好所有的設施和管線是否到位，進行最后一次試驗，明確管道的嚴密性，當一切準備工作就緒之后，現場的工作人員要及時聯系指揮部;十一，以注氮工作為中心，50m為半徑，所在區域內不能有任何閑雜人等的存在，現場要設置好警戒標識，并且要安排好專人負責現場的巡邏工作，避免無關人員進入，引發安全事故。

3.氮氣置換設備的選擇

在應用氮氣置換技術的過程中，主要使用兩種設備，其一是加熱液氮使用的泵車，其二是撬裝式的泵車。這兩種泵車都可以將處于液體狀態下的氮氣加熱，轉化為氣體，然后將氮氣輸送到天然氣管道中，將原有空氣置換出來。同時，在置換過程中還需要使用液氮槽車，避免在置換的過程中，液氮用量不夠，液氮槽車這種設備具有較大的液氮儲存能力。此外，還需要利用氣化器，將處于低溫狀態下的液態氣體轉化為氣態的氣體。因此，在天然氣管道置換的過程中，經常會與液氮加熱泵車以及氣化器一起使用[3]。

4.氮氣的用量的計算

在計算氮氣用量的過程中，必須注意到兩方面，一是氮氣的質量，二是氮氣的總量。在氮氣置換過程中，如果氮氣注入的量過于稀少，就會導致氮氣在稀釋之后，難以將所有的空氣置換出來。為了避免這種現象的出現，在計算時，需要充分考慮長輸管線的特點、考慮長輸管線的長度，將具體置換量計算完畢之后，要將氮氣的容積計算出來，保證置換之后，天然氣管道的壓力符合規定。由此可知，在實際置換項目中，需要計算長輸線路容積的準確數值。

在計算氮氣用量的過程中要注意以下參數：一是氮氣的轉化率，在理想的情況下，1t的液氮可以轉化為808m3，的氣體氮氣，但是實際上只能轉化650m3的氮氣;二是注氮設備的損耗率，綜合考慮多種因素，損耗率在20%-30%之間，本次按照25%計算;三是管道氮氣封存的壓力，一般情況下，封存的壓力在0.05MPa，根據封存的壓力乘相應的系數。

5.選擇注氮的位置

將過去所有氮氣置換的經驗總結起來，可以得出以下結論，場站是注氮置換的最佳地點，其原因無外乎以下幾點：

一是天然氣的場站之內，有著寬廣的位置，足夠注氮置換工作的進行。

二是在場站內完成置換工作，可以有效減少注氮管線的長度，安全風險由此降低。

三是在通往天然氣場站道路上，一般路況良好，車輛通行往來十分便利。

四是天然氣場站與附近的村鎮距離不遠，因此，后勤的補給十分方便。

6.天然氣置換投產

6.1計算天然氣與氮氣混氣頭到達閥室時間

當氮氣置換工作完畢之后，緊接著要完成天然氣的置換投產，這項工作的第一步是將天然氣和氮氣兩種氣體的混氣頭到達閥室場站的時間計算出來，計算到達末站時間需要，天然氣流速和氮氣流速兩項數值。技術人員要檢查天然氣的流動速度，要檢查氣體混合的質量，檢查工作的高質量完成有助于提高天然氣置換的效果。

6.2投產置換方法

在天然氣管道正式投入到產出之后，需要采用氣體推動的方式置換天然氣，在置換的過程中，通常使用氮氣，天然氣會推動氮氣和原有剩余空氣，逐層級排除到天然氣管道之外，讓管道內的氣體完全為天然氣，在完成天然氣和氮氣的置換工作后，天然氣管道內只能存在天然氣一種氣體，即使存在少量的氮氣，由于氮氣的惰性，天然氣管道的安全性也能得到保證。當置換完畢之后，必須進行升壓撿漏和試運行，保證天然氣管道能正常使用。

結束語：通過文章的研究可知，在天然氣管道建成之后，投產之前，必須多出一道必要的工序，即氮氣置換。在氮氣置換之前，必須做好充分的準備工作，選擇合適的氮氣置換設備，計算氮氣的用量，選擇適當的位置注氮置換。在天然氣置換投產時，要計算兩種氣體混合到達閥室的時間，選擇適當的投產置換方法，并完成試運行工作。

參考文獻

[1]任麗， 韓廣劍. 淺談氮氣置換在天然氣管道中的應用[J]. 汽車世界， 2019（19）：1.