用于置換輸氣管道空氣的氮氣隔離技術

李博 楊敏 卿勇

摘要：輸氣管道投產置換只會采用不同的方法進行投產置換，通過分析不同方案所帶來的實際效果，了解不同方案的優缺點，對提高置換輸氣管道內的空氣效率有著非常重要的作用。氮氣隔離技術的應用可以有效提高輸氣管道內的空氣置換，通過分析氮氣隔離技術的相關研究，選擇合適的方式進行置換，能夠有效保障輸氣管道的安全運行。

關鍵詞：輸氣管道;氮氣隔離;置換

隨著我國社會經濟的快速發展，各行各業對天然氣的消耗量一直在不斷增加，輸氣管道的建設規模大，造價高，因此提高輸氣管道的安全運行非常重要。置換是輸氣管道在投入使用之前的一個重要環節，利用置換能夠有效排出輸氣管道中的空氣。進行投產置換的難點在于如何將空氣和天然氣進行有效隔離，防止空氣與天然氣接觸形成爆炸性物質。在該過程中必須選擇費，用低操作簡單的方法。目前部分輸出器企業所采用的置換方法是在進行注入天然氣之前，需要注入一段混合性氣體，將天然氣和空氣進行有效隔離，這樣做的目的是為了有效防止空氣與天然氣進行直接接觸，從而實現安全運輸的目的。以輸氣管道的安全投產為背景，探討氮氣隔離技術在實際應用過程中的效果，對比分析單隔離器和無隔離器兩種置換方式的優點和缺點。

1輸氣管道工程置換的目的

天然氣屬于一種易燃易爆物品，但是天然氣在以下的兩種情況中不會發生燃燒。第一，當空氣中的濃度小于某一臨界值時，并且相應的熱損失大于氧化產生的熱量;第二，雖然天然氣的濃度達到一定之后，如果沒有氧氣的存在，天然氣也不會發生爆炸。

輸氣管道進行置換的目的是為了防輸氣管道內空氣與天然氣的混合，如果天然氣的含量超過了輸氣管道所承受的極限，那么天然氣遇到明火就會發生爆炸，因此對于新建的輸氣管道需要進行置換工作，避免發生天然氣爆炸事故的發生。

2輸氣管道置換過程中所需要注意的問題

（1）置換是指輸氣管道內氣體保持穩定，主要是將空氣中的氧氣進行置換。置換的相關順序是干燥的空氣代替潮濕的空氣，氮氣能夠置換干燥空氣，而天然氣可以置換氮氣，能夠使輸氣管道內充滿天然氣。在進行置換過程中，要確保空氣，天然氣，氮氣中的氧氣含量低于某一數值，才能夠進行相應的置換工作。

（2）在進行置換過程中要合理控制充氣參數和速度，因此需要加強流動和擴散影響入口的技術參數研究，才能夠完成置換工作。

（3）在進行置換過程中應當采用惰性氣體，通常情況下惰性氣體的費用較高，但是惰性氣體的應用效果比普通的氣體要好，因此在進行置換過程中可以利用氮氣來代替其他氣體進入輸氣管道。

3氮氣隔離置換技術

目前輸氣管道所采用的氮氣隔離置換技術主要分為三種：雙隔離器、單隔離器和無隔離器的隔離置換工藝。

（1）雙隔離器置換技術在運用過程中會采用兩個隔離器，將空氣、氮氣、天然氣分成三部分。該技術的特點是對每一個區域都能夠形成較強的獨立性，缺點是增加了輸氣管道的運動阻力，在置換過程中輸氣管道中介質的流動速度無法得到控制，并且由于受到地形或者管道安裝外界因素的影響，導致操作環節非常復雜，并且運行成本較高。

（2）單隔離器置換技術在運用過程中是將一個隔離器放置于空氣和氮氣之間，使空氣與氮氣和天然氣進行有效隔離。該技術的優點是將空氣進行有效隔離，能夠有效防止空氣與天然氣之間的接觸。缺點是在運行過程中也會存在一定的阻力，并且置換速度無法得到控制，同時要確保輸氣管道內的密封性才能夠起到隔離作用。

（3）無隔離器置換功能在運行過程中不使用隔離器，使空氣，氮氣和天然氣形成三個區域，該置換工藝的缺點是每一個區域無法形成獨立性，空氣與氮氣，氮氣與天然氣的擴散速度會受到置換速度、溫度、壓力、管道長度等因素的影響。該置換工藝的優點是在進行置換過程中阻力較小，置換速度能夠及時控制，不會受到地形和管道安裝因素的影響，該方式置換過程簡單，并且相應的置換成本較低。

4氮氣隔離技術實施過程

在進行實施過程中，應當利用壓風車將清管器送入輸氣管道內，在輸氣管線內部應當確保清管器與管壁之間的密封性，確保兩者之間的泄漏量處于最小狀態，然后連接氮氣加速系統，具體的實施過程如下：

（1）選擇兩個符合實際要求的清管器。

（2）將第一個清管器放入發球筒內，開通發球流程，利用壓風車將第1個清管器輸送到輸氣管道內的固定位置。

（3）向輸氣管道內加入氮氣，結合實際情況注入一定量的氮氣，利用清管器定位儀器進行實時跟蹤檢測，進行穩壓測試，如果壓力保持不變，說明清管器與輸氣管道管壁的密封性能較好。

（4）關閉發球筒閥安放第二個清管器，按照正常流程倒入天然氣，從而開始氮氣隔離天然氣置換工作，沿著輸氣管道分別設置監聽點，檢查清管器在輸氣管道內的變化情況，及時與調度中心進行聯系，合理調整天然氣的輸入量。

在進行施工過程中需要注意的問題是：第一，在進行天然氣管道投產置換之前，需要確保天然氣管道和清管器的干凈;第二，在準備工作中應當注重投產置換中天然氣分輸站的供氣壓力，最好將管道內的氣體流速控制在每秒3～5米左右;第三，在進行投產置換之前，需要對所消耗的氮氣量進行估算，防止在置換過程中發生氮氣不足或者造成不必要的浪費，如果天然氣管道投產置換過長，可以采用分段置換的方法進行操作。

5結束語

綜上所述，在進行氮氣置換過程中需要不斷創新做法，利用相應的計算公式以及置換方式可以有效提高輸氣管道中置換空氣的工作效率，氮氣隔離技術的應用需要結合實際經驗和相應的數據支持，在進行投產試驗過程中，應當進行相應的分析和推廣，簡化相應的操作流程，縮短置換時間，節約氮氣，進而可以有效提高天然氣的經濟效益和社會效益。

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