城镇天然气管道直接置换探讨.pdf

1、书书书?第一作者简介?韩双?女?工程师?硕士?从事燃气工程设计工作?收稿日期?修回日期?城镇天然气管道直接置换探讨韩?双?贵州燃气热力设计有限责任公司?贵州 贵阳?摘?要?探讨直接置换参数?置换合格标准?置换压力?置换流速?置换时间?接地电阻?的确定?分析置换放散点的选取?介绍城镇天然气管道?干线管道?环状管网及枝状管网?的直接置换流程?总结直接置换的安全注意事项?关键词?城镇天然气管道?直接置换?置换参数?放散点?置换流程中图分类号?文献标志码?文章编号?概述天然气管道在新建投产或检修时需要进行管内气体置换?常用方法有间接置换和直接置换?间接置换是采用惰性气体或水置换燃气设施中的空气或燃气后

2、?再用燃气或空气置换燃气设施中的惰性气体或水的过程?具有安全性好但操作复杂?置换时间长?成本高的特点?直接置换是采用燃气置换燃气设施中的空气或采用空气置换燃气设施中的燃气的过程?具有操作过程简单?置换时间短?成本低但安全性较差的特点?随着置换技术的提升及操作流程越来越规范?城镇次高压?中压燃气管道越来越多采用直接置换法?贵阳市城镇天然气管道置换以直接置换法为主?间接置换法为辅?天然气管道直接置换过程中?管内一定存在空气与天然气混合气?易发生燃烧甚至爆炸?造成严重社会影响和经济损失?因此?天然气置换的安全问题是置换过程中的重中之重?合理的置换参数及规范操作是置换安全的保障?直接置换参数的确定?置

3、换合格标准当采用直接置换法时?应在置换管段末端连续?次检测天然气的体积分数?相邻?次检测时间间隔不应少于?每次检测的测定值符合下列要求即可判断为置换合格?采用天然气置换空气时?天然气体积分数测定值应大于?采用空气置换天然气时?天然气体积分数测定值不应大于其爆炸下限的?置换压力虽然相关规范对天然气直接置换的压力无要求?但实践经验证明压力控制在?以内能确保直接置换的安全性?北京市燃气集团有限责任公司在天然气管道直接置换时将置换压力设置在?以内?目前?贵州燃气集团股份有限公司在天然气管道直接置换过程中也是将置换压力设置在?以内?并且要求压力变化不宜过快?置换流速在置换过程中?气体与管壁和管道内杂质?

4、管道内杂质与管壁之间均会发生摩擦?产生静电?随着置换进行?静电累积?当达到可燃混合气体的最小点火能时?极有可能导致事故发生?因此需要保证一定的置换流速?管道内气体安全流速的计算式为?槡?式中?管道内气体安全流速?管道的公称直径?根据式?得到安全流量计算式为?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?式中?管道内气体安全流量?管道的内直径?置换流速应控制在管道内气体安全流速附近?分层现象在天然气直接置换过程中?因空气与天然气的密度不同?在层流状态下?空气在管道内下部流动?天然气在管道内上部流动?出现两种气体分层流动的现象?称为分层现象?分层现象易导致置换合格的假象?使置换后的管道内还残存爆炸性混

5、合气体?从而导致事故发生?控制置换时不发生分层?可以通过控制理查德系数来实现?理查德系数计算式为?式中?理查德系数?重力加速度?较重?较轻气体的密度?管道内气体平均流速?理查德系数随着管道内气体平均流速增大而降低?理查德系数越小越不容易出现分层现象?理查德系数在?范围时直接置换不出现分层现象?另外?也可以控制雷诺数来避免出现分层现象?当雷诺数小于等于?时属于层流运动?当雷诺数大于?时属于湍流运动?在直接置换过程中?需要提高管道内气体的流速?使雷诺数大于?从而避免分层现象?置换时间置换过程所需的理论时间计算式为?式中?置换过程所需的理论时间?放散管的内直径?置换天然气管道的长度?置换时放散管的气

6、体流速?实际置换过程所需的时间一般为理论时间的?倍左右?接地电阻?在直接置换的过程中?一方面需要减少摩擦而减少静电荷的产生?另一方面需要保证静电荷流畅地导入大地?因此?置换天然气管道应有良好的接地?且接地电阻不大于?置换放散点的选取及置换流程在置换过程中?为了保证置换能顺利进行且全段置换合格?合理地选取放散点是关键之一?放散点应选在人员稀疏?通风良好?远离高压输电架空线?地势平坦?操作方便的区域?因此?每次置换作业前?应现场踏勘?熟悉地形?掌握置换内容?根据管道类型?管径?管长等因素选择最佳的放散点和设计合理的置换方案?常见需置换的城镇天然气管道包括干线管道?无支管?环状管网及枝状管网?分别见图?对干线管道?无支管?环状管网及枝状管网分别进行天然气置换空气?图?天然气干线管道?无支管?图?天然气环状管网?图?天然气枝状管网邢小旗等?建议?当需要置换的天然气管道管径较大或长度较长?管道长度大于?时?应实施分段置换?城镇燃气设计规范?年版?规定?在次高压?中压燃气干管上?应设置分段阀门?并应在阀门两侧设置放散管?置换时?当自然环境允许时?可利用放散管放散?天然气干线管道?无支管?的置换流程