燃气置换

11燃气置换一、天然气置换方法为确保安全，在长输管道和场站的投产过程中一般都选用惰性气体置换。惰性气体置换虽然安全性方面比较好，但是操作复杂且成本高，在低压管道置换过程中一般采用空气置换或天然气直接置换。2一、天然气置换方法直接置换将天然气直接通入管道中，天然气与待投产管道中的空气直接接触，直至天然气完全取代空气；或用空气直接通入管道中，空气与待拆除管道中的天然气直接接触，直至空气完全取代天然气的置换方法称为直接置换。间接置换将惰性气体通入管道内，直至管道内的空气(或天然气)完全被取代，然后再将天然气(或空气)通入管道直至惰性气体完全被取代，这种用惰性气体作为中间介质置换的方法称为间接置换。阻隔置换在间接置换条件下，使用隔离设备(如阻气球、清管球、专用隔离装置等)或惰性气体将天然气与空气隔离的置换方法称为阻隔置换。3一、天然气置换方法1直接置换直接将天然气缓慢通入管道替换空气，过程中必须监控置换情况和出口的天然气体积分数或氧气体积分数。从检测管的采样口取样，用高精度燃气检测仪进行实时的监测分析：如果连续2次测得天然气体积分数达到95%以上或取样中的氧气体积分数在2%以下即为合格，置换工作完成。4一、天然气置换方法.1直接置换天然气直接置换比较简便也比较经济，但是具有一定的危险性。在置换过程中，管道里必然要产生天然气与空气的混合气体，很容易在某外界因素的诱发下（如管道内焊渣、金属颗粒滚动等）产生爆炸，因此操作有严格的控制条件和要求，对于天然气来讲，它的爆炸极限为5%～15%，再考虑到其混合的不均匀性，天然气体积分数在45%以下均应视为危险区，遇火源就要发生爆炸。为此必须严格控制，采取各种安全措施，确保无火源。5一、天然气置换方法1、直接置换可能出现的火源有以下两种：一是高速气流会因摩擦产生静电，所以置换时要对管道系统进行接地。二是高速气流吹动管道中可能残留下来的石块、铁屑、焊条头等固体物质，与管道内壁碰撞产生火花。解决的关键是确保气流的低速，这样即便有石块等杂物，也不会被吹动，也就不可能产生火花。为了避免将杂物带进管道，应在进气管道上设置过滤器。6一、天然气置换方法1、直接置换根据英国相关资料及国内应用经验，将置换管道用天然气的气流速度控制在最小置换流速以上，一般最大流速控制在3m/s以下。在置换过程中采用流速计或U型压力表观察管道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。7一、天然气置换方法旁通管、放散管公称管径速查表（0.2MPa）8公称管径/mm旁通管和放散管的公称管径/mm0～15032151～20032201～25032251～30032301～45063451～60063601～90063901～1200125一、天然气置换方法2、间接置换用惰性气体先置换管道里的空气，再用天然气置换管道里的惰性气体，即把惰性气体作为置换的中间介质这里所说的惰性气体是指既不可燃又不助燃的无毒气体氮气二氧化碳He、Ne、ArKr、Xe、Rn9一、天然气置换方法2、间接置换间接置换方法具体操作过程是先将惰性气体注入管道，在管道末端放散，使用惰性气体置换出空气，直至放散管取样口惰性气体的体积分数达到预定的置换标准为止。然后再将天然气通入管道，同样操作，在检测管的取样口取样，用高精度燃气检测仪进行实时的监测分析，如果连续2次测得天然气体积分数达到95%以上置换完成。此法可靠性好，安全系数高，成功率也高。操作复杂、繁琐，进行2次换气，不仅耗用大量惰性气体还耗用大量的燃气，费用较高，并且换气时间长，工作量大。10一、天然气置换方法3、阻隔置换阻隔置换方法是近几年在我国逐步推广使用的，简便易行、安全可靠。阻隔置换的方法比完全使用间接置换更经济，也比间接置换技术要求高，操作难度大，但是如果管道距离长，此方法的安全性和经济性优势明显。此方法可以用于长度大于250m的管道，但局限于公称管径小于等于600mm的管道。惰性气体阻隔体的体积必须不小于管道体积的10%。11一、天然气置换方法3、阻隔置换充入管道的惰性气体的体积不能小于下表12公称管径/mm管道长度/m250～500500～10001000～15001500～20002500～50005000～10000100112248150123791820024581632250358132550300481118367240071319326412845081624408016060015304575150300二、置换安全天然气置换是一项非常危险的工作，若置换方案不当或操作失误，可能发生恶性事故，给人民群众的生命和财产造成损失。天然气置换的安全问题是在置换过程中首先要解决的问题，必须符合下述要求才允许实施置换工作。(1)置换前必须进行风险评估。风险评估（RiskAssessment）：在风险事件发生之前或之后（但还没有结束），该事件给人们的生活、生命、财产等各个方面造成的影响和损失的可能性进行量化评估的工作。13二、置换安全(2)戴上适合的个人防护装置。(3)准备呼吸器并能正常使用。(4)准备灭火器并置于适当的位置。14二、置换安全(5)管道内空气的置换应在强度试验、严密性试验、吹扫清管、干燥合格后进行。(6)间接置换应采用氮气或其他无腐蚀、无毒的惰性气体为置换介质。(7)现场必须设置“禁止火源”、“禁止吸烟”等安全警示。(8)置换进气端处必须安装压力表，监测压力。(9)放散口高出地面2.5m以上。(10)要求管道在置换中接地，特别是连接PE。15二、置换安全(11)火源必须距离放散口的上风向5m以外。(12)确保气体能畅通无阻地排到大气中。(13)置换过程中放空系统的混合气体应彻底放(14)采用阻隔置换法置换空气时，氮气或惰性气体的隔离长度应保证到达置换管道末端空气与天然气不混合。(15)放空隔离区内不允许有烟火和静电火花产生。(16)置换管道末端应配备气体含量检测设备，当置换管道末端放空管口气体含氧量体积分数不大于2%或可燃气体体积分数大于95%时即可认为置换合格。16二、置换安全1、分层现象在气体对气体的置换过程中密度小的气体(如天然气)在密度大的气体(如空气、氮气)的上方流动，或者密度大的气体在密度小的气体下流动时，容易出现两种气体分层流动的现象，称之为分层现象。17二、置换安全当检测人员从出口取样检测时，仪器会显示体积分数为100%的天然气，如果此时停止置换，滞留在管道内的空气将与天然气混合，非常可能形成爆炸性混合气体。通过实验研究发现，必须保持一定的置换流速才能杜绝置换中的分层现象。英国研究机构对各种管径的燃气管道进行了实验，测得了最小的可能发生分层现象的流速和流量，为了避免分层现象的出现，实际置换流速必须大于最小置换流速。18二、置换安全19公称管径/mm最小置换流速/(m·s-1)最小流量/(m3·h-1)0～1500.60.7151～2000.71.4201～2500.82.4251～3000.93.9301～4501.09.6451～6001.220.4601～9001.560.0901～12001.7120.0不同管径对应的最小置换流速、流量二、置换安全2、控制流速或流量，减少静电积累燃气在管道中的流速越快，静电的积累就越大；管道的管径越大，静电的积累也越大。采用控制流速或流量可以实现减少静电积累的目的。根据国外实验得出以下管道燃气安全流速公式g=720πd1.5假如输送管道管径为200mm，计算其安全流量约为200m3/h。《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》CJJ51—2006要求直接置换时，将压力控制在5kPa以内，也是出于减少静电影响的考虑20二、置换安全3、顺序置换顺序置换就是按照管道管径大小顺序，先大管径后小管径，依次置换每个支管。在置换时一般的选择方法是从最大管径的管道开始置换，选择最远端放散，然后再依次置换其他支管。放散口1→放散口3→放散口4→放散口221二、置换安全4、同时置换同时置换就是一个进气口通入天然气，所有支管上的放散口同时放散。这种方法要求较高，需要进行计算，必须保证所有支管的天然气流速大于最小置换流速。而且此方法需要操作人员较多，控制复杂。此方法优点是置换时间短，效率高，对周边影响小。当所有支管的放散口取样检测的氧气体积分数低于2%时，置换完成。注意，在置换过程中至少保持一个放散口始终打开，理论上要求最远端的放散口在置换完成前一直打开22二、置换安全5、用户管道系统置换用户管道系统置换中，需要完成从用户支阀到建筑物外低压管网控制阀的天然气置换。具体操作是将连接隔焰器的软管连接于顶层用户支阀，打开单元总阀进行置换，置换过程中持续取样监测，直至连续2次测得天然气体积分数达到95%以上或取样中的氧气体积分数在2%以下即为合格。停止放散，置换完成。23二、置换安全24