天然氣長輸管道投產(chǎn)氮氣置換

章友明

摘要：本文在第一部分中簡要概述了氮氣置換技術(shù);在第二部分中闡述了在氮氣置換工作之前需要進(jìn)行的必要準(zhǔn)備工作;在第三和第四部分中論述了氮氣置換的設(shè)備，計算了氮氣的用量;在第五部分中闡述了氮氣置換的位置;在第六部分中，分析了天然氣的置換投產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：天然氣長輸管道;氮氣置換;天然氣置換投產(chǎn)

1.氮氣置換技術(shù)概述

在天然氣管道正式建成之后，需要利用到氮氣置換技術(shù)，具體流程如下，在天然氣管道正式投產(chǎn)之前，在管道前端完成氮氣置換，在管道內(nèi)注入氮氣，注入氮氣頭，之后利用氮氣將管道內(nèi)的空氣置換出，此時氮氣置換的工作完成。氮氣置換的作用在于利用氮氣不可燃燒的特性，可以抑制燃燒，完成置換之后，可以保證在管道之內(nèi)沒有任何助燃物的存在，避免燃燒導(dǎo)致爆炸。在氮氣置換工作結(jié)束之后，要進(jìn)行必要的檢查，在檢查過程中及時發(fā)現(xiàn)潛藏的問題，并在第一時間解決，避免在后續(xù)天然氣管道正式投產(chǎn)之后，發(fā)生嚴(yán)重的問題，引發(fā)安全事故，還可以提高天然氣管線在運行中的實際效果[1]。

2.氮氣置換工作前的準(zhǔn)備工作

第一，需要明確氮氣置換工作進(jìn)行的具體位置和時間，在基本的條件符合情況的條件下，應(yīng)當(dāng)將氮氣置換的地點選在場站;第二，當(dāng)?shù)攸c明確之后，相關(guān)工作人員必須完成一項重要的任務(wù)，實地勘察，明確置換地點是否能夠支撐工作的完成;第三，在實地勘察的過程中，要明確道路是否能夠通行，如果難以通行要立即更換地點;第四，在實地勘察工作完畢之后，要緊接著成立專項負(fù)責(zé)投產(chǎn)置換的項目部門，指派置換項目的總負(fù)責(zé)人，為后續(xù)置換工作的完成奠定人力基基礎(chǔ)，同時，還要指派專人負(fù)責(zé)置換項目的安全管理;第五，要調(diào)研液氮市場的現(xiàn)狀，調(diào)查相關(guān)廠家的綜合能力，判斷廠家是否能夠支撐項目所用的液氮原料;第六，在完成液氮合同的簽訂時，為了保證液氮轉(zhuǎn)運工作的順利實施，要準(zhǔn)備好少量的液氮運輸單車。第七，在正式開展置換工作之前，要完成施工現(xiàn)場的布置工作，并且選用便于項目完成的設(shè)備;第八，在正式開展注氮工作的前兩天，所有與項目相關(guān)的人員要到齊，并完成極為重要的技術(shù)交底工作，操作注氮設(shè)備的人員必須具有國家頒發(fā)的相關(guān)證件;第九，在氮氣置換前一天，必須保證使用的設(shè)備和材料在置換現(xiàn)場集結(jié)完畢，并且要完成試車的工作;第十，在正式置換之前，還要檢查好所有的設(shè)施和管線是否到位，進(jìn)行最后一次試驗，明確管道的嚴(yán)密性，當(dāng)一切準(zhǔn)備工作就緒之后，現(xiàn)場的工作人員要及時聯(lián)系指揮部;十一，以注氮工作為中心，50m為半徑，所在區(qū)域內(nèi)不能有任何閑雜人等的存在，現(xiàn)場要設(shè)置好警戒標(biāo)識，并且要安排好專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場的巡邏工作，避免無關(guān)人員進(jìn)入，引發(fā)安全事故。

3.氮氣置換設(shè)備的選擇

在應(yīng)用氮氣置換技術(shù)的過程中，主要使用兩種設(shè)備，其一是加熱液氮使用的泵車，其二是撬裝式的泵車。這兩種泵車都可以將處于液體狀態(tài)下的氮氣加熱，轉(zhuǎn)化為氣體，然后將氮氣輸送到天然氣管道中，將原有空氣置換出來。同時，在置換過程中還需要使用液氮槽車，避免在置換的過程中，液氮用量不夠，液氮槽車這種設(shè)備具有較大的液氮儲存能力。此外，還需要利用氣化器，將處于低溫狀態(tài)下的液態(tài)氣體轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的氣體。因此，在天然氣管道置換的過程中，經(jīng)常會與液氮加熱泵車以及氣化器一起使用[3]。

4.氮氣的用量的計算

在計算氮氣用量的過程中，必須注意到兩方面，一是氮氣的質(zhì)量，二是氮氣的總量。在氮氣置換過程中，如果氮氣注入的量過于稀少，就會導(dǎo)致氮氣在稀釋之后，難以將所有的空氣置換出來。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在計算時，需要充分考慮長輸管線的特點、考慮長輸管線的長度，將具體置換量計算完畢之后，要將氮氣的容積計算出來，保證置換之后，天然氣管道的壓力符合規(guī)定。由此可知，在實際置換項目中，需要計算長輸線路容積的準(zhǔn)確數(shù)值。

在計算氮氣用量的過程中要注意以下參數(shù)：一是氮氣的轉(zhuǎn)化率，在理想的情況下，1t的液氮可以轉(zhuǎn)化為808m3，的氣體氮氣，但是實際上只能轉(zhuǎn)化650m3的氮氣;二是注氮設(shè)備的損耗率，綜合考慮多種因素，損耗率在20%-30%之間，本次按照25%計算;三是管道氮氣封存的壓力，一般情況下，封存的壓力在0.05MPa，根據(jù)封存的壓力乘相應(yīng)的系數(shù)。

5.選擇注氮的位置

將過去所有氮氣置換的經(jīng)驗總結(jié)起來，可以得出以下結(jié)論，場站是注氮置換的最佳地點，其原因無外乎以下幾點：

一是天然氣的場站之內(nèi)，有著寬廣的位置，足夠注氮置換工作的進(jìn)行。

二是在場站內(nèi)完成置換工作，可以有效減少注氮管線的長度，安全風(fēng)險由此降低。

三是在通往天然氣場站道路上，一般路況良好，車輛通行往來十分便利。

四是天然氣場站與附近的村鎮(zhèn)距離不遠(yuǎn)，因此，后勤的補給十分方便。

6.天然氣置換投產(chǎn)

6.1計算天然氣與氮氣混氣頭到達(dá)閥室時間

當(dāng)?shù)獨庵脫Q工作完畢之后，緊接著要完成天然氣的置換投產(chǎn)，這項工作的第一步是將天然氣和氮氣兩種氣體的混氣頭到達(dá)閥室場站的時間計算出來，計算到達(dá)末站時間需要，天然氣流速和氮氣流速兩項數(shù)值。技術(shù)人員要檢查天然氣的流動速度，要檢查氣體混合的質(zhì)量，檢查工作的高質(zhì)量完成有助于提高天然氣置換的效果。

6.2投產(chǎn)置換方法

在天然氣管道正式投入到產(chǎn)出之后，需要采用氣體推動的方式置換天然氣，在置換的過程中，通常使用氮氣，天然氣會推動氮氣和原有剩余空氣，逐層級排除到天然氣管道之外，讓管道內(nèi)的氣體完全為天然氣，在完成天然氣和氮氣的置換工作后，天然氣管道內(nèi)只能存在天然氣一種氣體，即使存在少量的氮氣，由于氮氣的惰性，天然氣管道的安全性也能得到保證。當(dāng)置換完畢之后，必須進(jìn)行升壓撿漏和試運行，保證天然氣管道能正常使用。

結(jié)束語：通過文章的研究可知，在天然氣管道建成之后，投產(chǎn)之前，必須多出一道必要的工序，即氮氣置換。在氮氣置換之前，必須做好充分的準(zhǔn)備工作，選擇合適的氮氣置換設(shè)備，計算氮氣的用量，選擇適當(dāng)?shù)奈恢米⒌脫Q。在天然氣置換投產(chǎn)時，要計算兩種氣體混合到達(dá)閥室的時間，選擇適當(dāng)?shù)耐懂a(chǎn)置換方法，并完成試運行工作。

參考文獻(xiàn)

[1]任麗， 韓廣劍. 淺談氮氣置換在天然氣管道中的應(yīng)用[J]. 汽車世界， 2019（19）：1.