如何安全完成天然氣管道置換

吳明煌++曹陽

摘 要：參考國家燃氣規范與多年的燃氣行業工作經驗，分析了天然氣管道在實際施工過程需要置換的3種情況，即碰頭動火作業前的置換、氮氣保壓置換、庭院低壓燃氣管道置換，從置換前準備、置換時的注意事項、事故應急預案3個方面確保置換過程中的安全。

關鍵詞：天然氣管道置換 燃氣濃度 置換方法 操作步驟 應急預案

中圖分類號：TU996.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0053-02

1 置換前的準備工作

已運行的天然氣管道施工是一項非常危險的工作，若施工前的置換不當或操作失誤，可能發生燃氣爆炸、火災等惡性事故，給人民群眾的生命和財產造成損失。因此，天然氣管道置換的安全問題是在置換過程中首先要解決的問題，置換工作開始前必須符合下述要求才允許實施置換工作。

（1）所有工作人員穿上合適的個人勞動防護用品。

（2）選好控制閥門，確保閥門能夠正常開關。

（3）至少準備四具滅火器，并放置于合適的位置。

（4）管道內空氣的置換應在強度試驗、嚴密性試驗、吹掃清管、干燥合格后進行。

（5）置換前對所需氣體量進行預算，準備好置換的氣體——惰性氣體或空氣瓶。

（6）現場必須設置施工圍擋并掛有“禁止火源、禁止吸煙”等安全警示標牌。

（7）置換進氣端處必須安裝壓力表，隨時監測壓力。

（8）對管道內的天然氣進行放散時，放散口必須高出地面2.5m以上。

（9）置換過程中，有專職安全員對現場進行監護。

（10）火源必須距離放散口的上風向5m以外。

（11）放散口上方無障礙物。

（12）放散隔離區域內不允許有煙火和靜電火花產生。

（13）置換管道末端應配備氣體含量檢測設備，天然氣或氧氣氣體含量達到相關標準即可認為置換合格。

2 置換的種類及方法

（1）按照采用的置換方式不同，將置換方法分為3類：直接置換、間接置換和阻隔置換，實際運行過程中直接置換和間接置換是較為常見的置換方式。

①直接置換。將天然氣直接通入管道中，天然氣與待投產管道中的空氣直接接觸，直至天然氣完全取代空氣；或用空氣直接通入管道中，空氣與待拆除管道中的天然氣直接接觸，直至空氣完全取代天然氣的置換方法稱為直接置換；②間接置換。將惰性氣體通入管道內，直至管道內的空氣（或天然氣）完全被取代，然后再將天然氣（或空氣）通入管道直至惰性氣體完全被取代，這種用惰性氣體作為中間介質置換的方法稱為間接置換；③阻隔置換。在間接置換條件下，使用隔離設備（如阻氣球、清管球、專用隔離裝置等）或惰性氣體將天然氣與空氣隔離的置換方法稱為阻隔置換。

（2）根據施工過程中的需要，可將置換分為3種情況：氮氣保壓置換、碰頭動火作業前的置換、庭院低壓燃氣管道置換，此3類置換是本文重點討論的置換。

①氮氣保壓置換。氮氣保壓置換采用間接置換的方式，其目的是為了配合其他單位盾構、鉆探、頂管等施工作業的安全，例如：某地鐵盾構集團即將盾構的區域有燃氣拖管，盾構區頂端離燃氣管道距離3m以內，為了確保安全，就會用到氮氣保壓置換。具體操作步驟如下。

第一，選點。選擇合適的控制閥門。需要注意的是，所選點位需要滿足人流量盡量小、不影響交通，避開居民住宅、明火、高壓架空電線等場所，如果不能滿足上述要求就要采取其他保護措施。第二，關閥。關閉兩處控制閥門。關閥時有兩個注意事項：一是開啟井蓋時要先用水淋濕井蓋，敲打井蓋至松動后再開啟；二是關閥的旋轉方向為順時針轉動且關閥速度要慢；第三，放散。關閉控制閥門后，需將管道原有的天然氣放散至大氣中。放散前需警戒打圍，燃氣放散口高出地面2.5m以上；第四，清空。放散完畢后，從一側閥門將預先準備好的氮氣充入燃氣管道中，從另一側閥門排出混合氣體，清空管道內殘余的天然氣。清空時，每隔5min在排氣口檢測一次燃氣濃度，連續3次測定燃氣濃度小于0.5%即為合格。此時，地鐵盾構施工就可以開始，如果盾構過程中造成燃氣管道破損，逸出來的是氮氣，不會有任何爆炸、爆燃的危險，同時，壓力表顯示的壓力值也會降低，燃氣公司工作人員也能及時發現和修復管道；如果盾構完成后未造成燃氣管道破損，壓力表數值會保持不變。第五，反置換及送氣。盾構施工完畢，確保天然氣管道無損傷后，緩慢開啟閥門，將氮氣放散至空氣中，開啟氣流方向下游的放散閥，同時開啟上游的控制閥門，用天然氣置換出管道內的氮氣，檢測放散口混合氣體中燃氣濃度大于95%即合格，穩壓后向下游用戶送氣。

②碰頭動火作業前的置換。動火作業前的置換采用間接置換的方式，置換的目的是確保動火作業的安全，鋼管焊接碰頭動火作業時，如果管道或工作坑中殘留天然氣濃度達到5%～15%就可能引發爆炸，如果天然氣濃度超過15%就可能引發火災，其結果均會對周邊人員造成傷害，為了保證動火安全，需置換出管道內的殘余天然氣。此類置換總共分為8個步驟，分別是選點、關閥、放散、清空、斷管、檢測、焊接、反置換及送氣，其中同氮氣保壓置換不同的步驟為斷管、檢測、焊接。

第一，斷管。采用專用斷管器將碰頭處燃氣管道斷開，在切割的時候注意圍繞切割軌跡灑水降溫，以防產生火花。在工作坑內操作時，還要開啟鼓風機，更換工作坑內的空氣。

第二，檢測。為了確保安全，焊接前需再次對管道內及工作坑內的燃氣濃度進行檢測，濃度小于0.5%即滿足要求，否則需要采取其他安全措施。

第三，焊接。將新建管道與原燃氣管道焊接在一起，焊工要持有符合要求的作業證，焊接現場要有專人監護。

③庭院低壓燃氣管道置換。庭院低壓燃氣管道的置換一般在新建燃氣管道時進行，目的是確保用戶打開灶具后能夠順利使用天然氣。同時滿足以下3個條件的低壓庭院管可采用直接置換法：一是直徑小于DN90的管道；二是容積不超過2.5m3的管道；三是置換時的燃氣壓力小于5kPa。否則，需要采用間接置換法。其操作方法同氮氣保壓置換類似，不同之處是置換過程中不需要進行保壓。

天然氣管道置換前后，停氣和送氣兩個過程都會對周邊居民產生影響，處理不當甚至可能造成戶內安全事故、用戶投訴等，因此，必須按照以下規范完成停氣和送氣。

（1）制定停、送氣方案，內容應包括停氣區域示意圖（標明控制閥門、置換、放散點位置），停送氣時間。

（2）停氣前提前72h通知客戶停氣時間，可采用在小區、門棟入口、電梯間、物業告示欄等顯眼位置張貼停氣通知單、在報刊上刊登停氣通知、現場使用播音喇叭通知等方式告知客戶。

（3）現場作業人員在停氣后10min和送氣前10min，在停氣區域用擴音器播放3次通知。

（4）送氣前需在樓棟調壓箱出口處穩壓1min，無壓降即可送氣，壓力下降，立即停止送氣，消除壓降因素方可送氣。

（5）現場作業人員送氣30min后，收回停、送氣通知。

3 事故應急預案

3.1 危險源分析、風險評估

天然氣是一種易燃易爆氣體，在進行天然氣管道置換及前后操作過程中可能存在的危險有：工作坑內人員摔傷、窒息，燃氣泄漏遇明火或電火花產生爆炸、火災等，如果發生事故后處理不當或者不及時，可能會造成大面積的停氣，交通中斷和人員疏散，容易引發恐慌、混亂，危及人民生命財產安全。

3.2 制定應急預案

制定應急預案首先要明確各參與人員的職責，大家各司其職才能將應急救援工作做到有條不紊。應急管理小組可分為3個組別，分別是總指揮、現場指揮、事故搶修救援組，燃氣公司可根據自身的組織架構將不同崗位的人員分配到相應組別。各小組的職責如下。

（1）總指揮職責。負責領導、指揮、協調應急處置工作；在發生緊急情況時，與管線所調度室保持密切聯系，聽取現場指揮及組員綜合意見，并評估緊急情況級別、發布警報。

（2）現場指揮職責。及時根據現場環境、管道影響區域，做出初步判斷，協助總指揮領導、指揮、協調應急處置工作； 組織和劃分本站員工對影響區域的調壓設施的運行操作，根據現場情況，引領搶修人對影響區域管道閥門的控制；安排人員對運行管道受影響區域管道戶內放散置換，專人監控置換放散工作，并嚴格督促其做好監測工作。

（3）事故搶修救援組職責。根據總指揮及現場指揮的要求，開展現場應急處置工作；迅速疏散現場周邊人群，設置警戒區域隔離火源；落實現場安全防護措施，開展現場搶修及救援工作。

參考文獻

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