三、燃气直接置换法 此法操作过程是直接将燃气缓慢通人球罐替换出空气， 从而达 到置换目的。 当置换到一定程度时，管道氮气置换， 从排空管的采样口取样， 通过气相色谱 仪进行分析， 可以确定空气达到预定的置换标准， 置换宣告结束。 此方法的特点是比较简便也较经济， 但是具有一定的***性。 因为在置换过程中，管道氮气置换， 球罐里必然要产生燃气与空气的混合气体， 并 且要经历极限范围。对于纯来讲，管道氮气置换方案， 它的极限为 5～ 15% ， 再考虑到其混合的不均匀性， 含量 45% 以下均应视为 ***区， 遇火源， 就要发生。为此必须严格控制， 采取各种安全 措施， 确保无火种， 才能安全地渡过其“***区”。 要确保置换过程中， 没有任何火源引爆这******的混会气。 为此进行如下分析: 球罐的检查入孔、接管( 进出气管、排污管) 全部 是封闭的， 不可能由外部投入火种; 球罐封闭前进行了开罐检查、试 压、清扫等工序， 有时还搁置了一段时间， 内部不可能有残留火种; 罐内没有活动部件， 不可能因运动、撞击产生火花; 可能并需要 控制的就是随进罐流“带入”的火种。这种“带人”火种有两种: 一是高速气流会因“摩擦”产生静电。根据暖通资料及管道实际 吹扫经验， 确定将置换球罐用速度控制在 3m/s 以下并采用 流速计或 U 型压力表( 计) 观察球罐升压速度的办法来测量其充气 流速， 用阀门的开度来控制流速( 混气过程中控制阀前的压力要保 持稳定) 。 经上述分析、认识与措施， 说明球罐可用直接“置 换”; 即先少量充气置换后再投入运行。该法必须注意排除其*** 性， 方法较简单， 经济合理。
天燃气管道应急抢修中氮气置换工艺优化研究
应急抢修中氮气置换流程及方案
管道事故应急抢修过程中，首先将破损口
前后 2 个阀室间的通过阀室放空立管放空至微
正压(0.05 MPa)，再通过阀室向管道内注入氮气进行置
换，应保证管道内含量低于 2%。氮气置换结束
后，再在破损口附近进行应急抢修施工，可以保证现场
施工安全。氮气置换工艺(简称注氮工艺)根据其注氮
口的数量可以分为单端注氮和双端注氮。单端注氮工艺
中，根据注氮端距离破损口的位置可以分为远端注氮和
近端注氮。单/双端注氮工艺流程如图 1 和图 2 所示。
单端注氮流程如图 1 所示，以事故管道其中一端阀
室作为注氮口，将氮气注入管道，管道内的通过
破损口及另一端阀室放空管排出，由此实现管道内的氮
气置换。当破损口离注氮阀室较放空阀室远时，即L1＞ L2，称为远端注氮；反之L1＜L2，则为近端注氮。
双端注氮流程如图 2 所示，以事故管道两端的阀
室作为注氮口，将氮气注入管道内，管道内的
通过破损口排出，实现管道内的氮气置换。
管道事故应急抢修的氮气置换中，单/双端
注氮工艺优化的目标是总注氮时间。通过SPS防
真，各注氮工艺的总注氮时间可以通过测量氮气开始
注入时间与模拟管道内完全被氮气取代时间的
差值获得。
2.1 单端注氮工艺远/近端注氮时间规律及工艺优化
单端注氮工艺的关键问题是选择注氮口位置，即
采用远端注氮或近端注氮。通过单端注氮SPS模型，
对单端注氮过程进行了，固定破损口当量直径，
改变破损口位置距注氮口的距离。以此来研究破损口
位置与注氮口距离对总注氮时间的影响，结果如图 5
所示。
在相同的破损口当量直径下，全管段完成氮气置
换的总注氮时间随破损口与注氮阀室距离的增加而减
少，因此，单端注氮时应采取远端注氮工艺。
但值得注意的是，氮气与界面到达破损口
所需时间随破损口与注氮阀室距离的减小而减少。如
果能利用通过破损口一段距离后的氮气隔离管内天燃
气，选择近端注氮的时间更短，且所消耗氮气量也将
大幅度减小。但选用该方案必须确保隔离段氮气长度
足够保证施工期安全，具体隔离段长度的要求需要进
一步的研究确定，暂不在本中讨论。
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