天然气长输管道投产氮气置换

章友明

摘要：本文在第一部分中简要概述了氮气置换技术;在第二部分中阐述了在氮气置换工作之前需要进行的必要准备工作;在第三和第四部分中论述了氮气置换的设备，计算了氮气的用量;在第五部分中阐述了氮气置换的位置;在第六部分中，分析了天然气的置换投产。

关键词：天然气长输管道;氮气置换;天然气置换投产

1.氮气置换技术概述

在天然气管道正式建成之后，需要利用到氮气置换技术，具体流程如下，在天然气管道正式投产之前，在管道前端完成氮气置换，在管道内注入氮气，注入氮气头，之后利用氮气将管道内的空气置换出，此时氮气置换的工作完成。氮气置换的作用在于利用氮气不可燃烧的特性，可以抑制燃烧，完成置换之后，可以保证在管道之内没有任何助燃物的存在，避免燃烧导致爆炸。在氮气置换工作结束之后，要进行必要的检查，在检查过程中及时发现潜藏的问题，并在第一时间解决，避免在后续天然气管道正式投产之后，发生严重的问题，引发安全事故，还可以提高天然气管线在运行中的实际效果[1]。

2.氮气置换工作前的准备工作

第一，需要明确氮气置换工作进行的具体位置和时间，在基本的条件符合情况的条件下，应当将氮气置换的地点选在场站;第二，当地点明确之后，相关工作人员必须完成一项重要的任务，实地勘察，明确置换地点是否能够支撑工作的完成;第三，在实地勘察的过程中，要明确道路是否能够通行，如果难以通行要立即更换地点;第四，在实地勘察工作完毕之后，要紧接着成立专项负责投产置换的项目部门，指派置换项目的总负责人，为后续置换工作的完成奠定人力基基础，同时，还要指派专人负责置换项目的安全管理;第五，要调研液氮市场的现状，调查相关厂家的综合能力，判断厂家是否能够支撑项目所用的液氮原料;第六，在完成液氮合同的签订时，为了保证液氮转运工作的顺利实施，要准备好少量的液氮运输单车。第七，在正式开展置换工作之前，要完成施工现场的布置工作，并且选用便于项目完成的设备;第八，在正式开展注氮工作的前两天，所有与项目相关的人员要到齐，并完成极为重要的技术交底工作，操作注氮设备的人员必须具有国家颁发的相关证件;第九，在氮气置换前一天，必须保证使用的设备和材料在置换现场集结完毕，并且要完成试车的工作;第十，在正式置换之前，还要检查好所有的设施和管线是否到位，进行最后一次试验，明确管道的严密性，当一切准备工作就绪之后，现场的工作人员要及时联系指挥部;十一，以注氮工作为中心，50m为半径，所在区域内不能有任何闲杂人等的存在，现场要设置好警戒标识，并且要安排好专人负责现场的巡逻工作，避免无关人员进入，引发安全事故。

3.氮气置换设备的选择

在应用氮气置换技术的过程中，主要使用两种设备，其一是加热液氮使用的泵车，其二是撬装式的泵车。这两种泵车都可以将处于液体状态下的氮气加热，转化为气体，然后将氮气输送到天然气管道中，将原有空气置换出来。同时，在置换过程中还需要使用液氮槽车，避免在置换的过程中，液氮用量不够，液氮槽车这种设备具有较大的液氮储存能力。此外，还需要利用气化器，将处于低温状态下的液态气体转化为气态的气体。因此，在天然气管道置换的过程中，经常会与液氮加热泵车以及气化器一起使用[3]。

4.氮气的用量的计算

在计算氮气用量的过程中，必须注意到两方面，一是氮气的质量，二是氮气的总量。在氮气置换过程中，如果氮气注入的量过于稀少，就会导致氮气在稀释之后，难以将所有的空气置换出来。为了避免这种现象的出现，在计算时，需要充分考虑长输管线的特点、考虑长输管线的长度，将具体置换量计算完毕之后，要将氮气的容积计算出来，保证置换之后，天然气管道的压力符合规定。由此可知，在实际置换项目中，需要计算长输线路容积的准确数值。

在计算氮气用量的过程中要注意以下参数：一是氮气的转化率，在理想的情况下，1t的液氮可以转化为808m3，的气体氮气，但是实际上只能转化650m3的氮气;二是注氮设备的损耗率，综合考虑多种因素，损耗率在20%-30%之间，本次按照25%计算;三是管道氮气封存的压力，一般情况下，封存的压力在0.05MPa，根据封存的压力乘相应的系数。

5.选择注氮的位置

将过去所有氮气置换的经验总结起来，可以得出以下结论，场站是注氮置换的最佳地点，其原因无外乎以下几点：

一是天然气的场站之内，有着宽广的位置，足够注氮置换工作的进行。

二是在场站内完成置换工作，可以有效减少注氮管线的长度，安全风险由此降低。

三是在通往天然氣场站道路上，一般路况良好，车辆通行往来十分便利。

四是天然气场站与附近的村镇距离不远，因此，后勤的补给十分方便。

6.天然气置换投产

6.1计算天然气与氮气混气头到达阀室时间

当氮气置换工作完毕之后，紧接着要完成天然气的置换投产，这项工作的第一步是将天然气和氮气两种气体的混气头到达阀室场站的时间计算出来，计算到达末站时间需要，天然气流速和氮气流速两项数值。技术人员要检查天然气的流动速度，要检查气体混合的质量，检查工作的高质量完成有助于提高天然气置换的效果。

6.2投产置换方法

在天然气管道正式投入到产出之后，需要采用气体推动的方式置换天然气，在置换的过程中，通常使用氮气，天然气会推动氮气和原有剩余空气，逐层级排除到天然气管道之外，让管道内的气体完全为天然气，在完成天然气和氮气的置换工作后，天然气管道内只能存在天然气一种气体，即使存在少量的氮气，由于氮气的惰性，天然气管道的安全性也能得到保证。当置换完毕之后，必须进行升压捡漏和试运行，保证天然气管道能正常使用。

结束语：通过文章的研究可知，在天然气管道建成之后，投产之前，必须多出一道必要的工序，即氮气置换。在氮气置换之前，必须做好充分的准备工作，选择合适的氮气置换设备，计算氮气的用量，选择适当的位置注氮置换。在天然气置换投产时，要计算两种气体混合到达阀室的时间，选择适当的投产置换方法，并完成试运行工作。

参考文献

[1]任丽， 韩广剑. 浅谈氮气置换在天然气管道中的应用[J]. 汽车世界， 2019（19）：1.