城市燃气高压管网直接置换技术的应用

祝博伟

摘 要 燃气领域的置换涉及到对高中低压管道的置换和大型储罐的置换，对于置换的含义，无非就是将燃气通过相关技术和操作置换为空气，或者就是将空气通过相关技术操作置换为燃气。本文首先对城市燃气高压管网直接置换现状進行了阐述，然后介绍了广州燃气集团高中压管网现状，最后对照原“广源——火村”高压管线投产置换方案进行了优化分析。

关键词 燃气高压管网；直接置换；城市

中图分类号 TE4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0059-02

当今形势下，我国在经济以及各个方面都取得了很大的进步，GDP也随着经济持续的增长，但在各方面高速发展和增长的同时，造成了能源消耗过高以及环境污染严重等问题，使我国在能源利用方面面临困难。就当前国内形势，更加的重视在发展中节能减排，同时加强对可再生以及清洁能源的研究和应用。天然气在各种能源中属于清洁能源，而且我国储气量非常的多，这些优势使得天然气能够迅速的被广泛应用到各行各业中去。随着天然气的快速发展，天然气企业在储气设备的建设的也越来越多，同时，对天然气储罐以及管线等设备的置换也相对的平凡起来，置换的方法也逐步的被重视起来。

1 城市燃气高压管网直接置换现状

在我国，相对比较早一些的天然气管理，采用较多的是隔离清管器方案，一般都会采用两个隔离清管器。在我国最近几年建设的天然管道，比如西气东输以及涩宁兰等，都已经摒弃过去的技术，采用无隔离清管器方案。对于采用隔离清管器的主要目的是降低混气段，但是通过实际的结果能够看出，对于采用隔离清管器的相对未采用清管器隔离的混气段更长。

在新疆库尔勒入市环城天然气管道的建设中，其高压段为74km，压力为2.5Pa，本项工程中没有采用氮气，采用的方式为直接通过对天然气进行置换实现通气。在置换过程中，需要通过高压气将管道中的杂物吹干净，包括一些焊渣等，这样做的目的是当气流通过时，避免了强大的气流可能会带动杂物和管道摩擦产生火花，即使在整个置换过程管道内可能产生了一些易爆性的气体，但是管道内没有火源，易爆性气体也不会发生爆炸。在置换完成以后，还需要对管道环向焊缝进行各种检验，检验通过以后才能够投入生产中去[1]。

2 广州燃气集团高、中压管网的现状

广州燃气集团作为广州市城市燃气高压管网建设和购销唯一主体，统筹全市高压管网建设和上游气源购销。近年来，广州燃气集团紧紧抓住“天然气入穗”的黄金契机，全面推进广州市天然气利用工程建设。其中：一期工程截止到2015年12月共建成高压管线125.07公里、3个接收门站及4座高中压调压站，主要接收广东大鹏进口LNG气。二期工程暨广州亚运村项目燃气配套工程，截止到2015年12月共建成高压输气管道26.19km，建设亚运场站1座、门站1座、高中压调压站1座、线路阀室1座，确保了2010年亚运会、亚残运会的供气保障任务圆满完成。三期工程暨“广州西气东输项目”，共建成高压输气管道23.33km，建设门站4座，接收国家“西气东输”二线气，使广州成为广东省第一个使用上“西气”的城市，并与广东大鹏进口LNG气形成双气源供应保障系统，全面提升了广州天然气供应保障综合实力。四期工程预计2018年投产，总投资约69.7亿元，建设高压、次高压输气管道约165km、配套建设中压管道约900km、新建门站1座、调压站3座，线路阀室13座，以实现高中压管网基本覆盖全广州[2]。

3 原高压管线投产置换案例介绍

天然气在各种能源中属于清洁能源，而且我国储气量非常的多，这些优势使得天然气能够迅速的被广泛应用到各行各业中去。随着天然气的快速发展，天然气企业在储气设备的建设的也越来越多，同时，对天然气储罐以及管线等设备的置换也相对的平凡起来，置换的方法也逐步的被重视起来。广源门站至火村所采用的管线一般是DN700管，其总长度大约有10km左右。管网参数如下：

设计压力（MPa）管径（mm）壁厚（mm）材质设计长度（km）估算长度（km）几何管容（m3）5.0 711 17.5 X60 9.16 10 3587

3.1 实施氮气置换的设备、注氮点和排放点

设备：对于在置换中必须要使用的一些设备，例如液氮车和汽化器等，基本上都是由液氮厂家直接进行提供。

注氮点：对于注氮点的选择进行研究分析后，选择在广源门站去田心的发球筒，在该筒的上面保留一个法兰口来实现氮气的注入。

排放点：对于排放点，我们所选择的位置是火村阀室放散塔，通过末端排放完成整个排放工作。

3.2 氮气置换方法

首先需要对火村阀室#31、32阀及火村分输站阀8021、8921进行打开操作，然后能够以火村阀室放空管道和排污阀来完成对打排放工作，若阀室#01阀前及阀8011压力为0.05MPa后用氮气置换。若在8921及放散塔所对就的小排污阀处，对该处所含的氧气进行检测，通过三次检测后便能够确定氮气置换成功。

4 用直接置换法优化后的置换方案

4.1 原置换工艺优化的可行性

原“广源——火村”高压管线投产置换方案采取了无清管器有氮气的置换方案，这样的方案相对比较保守，保守的同时所需要的时间以及成本也相对比较高。一般高压管线的长度为10km，长度相对比较短，能够直接采用强风进行吹扫，吹所干净后进行直接置换。在转换过程中还要对各项施工中的质量以及工艺进行考虑，最终采用气推气置换法。

4.2 优化后的工艺操作流程

4.2.1 置换前准备工作

当前方案和过去相比基本相同，但有一个重要的过程就是在整个置换的过程中必须对所要置换的管道进行强力吹扫，吹扫干净以后需要在注氮点对注氮设备进行连接[3]。

4.2.2 置换的设备及氮气用量、注氮点和排放点

1）设备：无需采用液氮槽车以及气化设备。

2）注氮点：和原注氮点为同一地址。

3）排放點：选择在火村阀室放散塔进行末端

排放。

4.2.3 气推气置换方法的应用

先全开火村阀室#31、32阀及火村分输站阀8021、8921，通过火村阀室放空管道及排污阀直接排放，当阀室#01阀前及阀8011压力为0.05MPa后立即在注氮点注入氮气。

4.2.4 安全注意事项

就当前国内形势，更加重视在发展中节能减排，同时加强对可再生以及清洁能源的研究和应用。天然气在各种能源中属于清洁能源，而且我国储气量非常的多，这些优势使得天然气能够迅速的被广泛应用到各行各业中去。本方案在原方案的基础上还需要注意的事项包括以下几方面：

1）在置换之前一定要将管道清洁干净，避免对后期的工作生成损失。

2）在置换之前，首先要对天然气供气压力进行详细的计算，保障管理内的气流能够稳定。

3）在置换的时候一定要对氮气和天然气所在的位置进行确认，并对管道中氮气段的长度进行计算，同时也要确保天然气和空气保持一定的距离。

4）在置换前需要对氮气的需求量进行估算，确保在置换中氮气的充足。

5）对所注入的氮气压力以及天然气压力需要平衡，氮气注入完毕后同时注入天然气，在注入过程中一定避免混气段，降低对氮气的浪费。

5 结论

本文首先对城市燃气高压管网直接置换现状进行了阐述，然后介绍了广州燃气集团高中压管网的现状和原“广源——火村”高压管线投产置换方案，最后通过应用气推气置换法优化了原方案。在置换过程中，需要通过高压气将管道中的杂物吹干净，包括一些焊渣等，这样做的目的是当气流通过时，避免了强大的气流可能会带动杂物和管道摩擦产生火花，即使在整个置换过程管道内可能产生了一些易爆性的气体，但是管道内没有火源，易爆性气体也不会发生爆炸。在置换完成以后，还需要对管道环向焊缝进行各种检验，检验通过以后才能够投入生产中去。

参考文献

[1]严树华.城市天然气中低压地下管网的置换[J].上海煤气，2006（3）：18-20.

[2]徐蔚.环状燃气管网的天然气置换[J].城市公用事业，2008，22（5）：42-44.

[3]张鹏云，曾学军，吴喜怀，等.天然气长输管道投产置换注氮量计算方法[P].中国：CN101230952A.2008-7-30.