用于置换输气管道空气的氮气隔离技术

李博 杨敏 卿勇

摘要：输气管道投产置换只会采用不同的方法进行投产置换，通过分析不同方案所带来的实际效果，了解不同方案的优缺点，对提高置换输气管道内的空气效率有着非常重要的作用。氮气隔离技术的应用可以有效提高输气管道内的空气置换，通过分析氮气隔离技术的相关研究，选择合适的方式进行置换，能够有效保障输气管道的安全运行。

关键词：输气管道;氮气隔离;置换

随着我国社会经济的快速发展，各行各业对天然气的消耗量一直在不断增加，输气管道的建设规模大，造价高，因此提高输气管道的安全运行非常重要。置换是输气管道在投入使用之前的一个重要环节，利用置换能够有效排出输气管道中的空气。进行投产置换的难点在于如何将空气和天然气进行有效隔离，防止空气与天然气接触形成爆炸性物质。在该过程中必须选择费，用低操作简单的方法。目前部分输出器企业所采用的置换方法是在进行注入天然气之前，需要注入一段混合性气体，将天然气和空气进行有效隔离，这样做的目的是为了有效防止空气与天然气进行直接接触，从而实现安全运输的目的。以输气管道的安全投产为背景，探讨氮气隔离技术在实际应用过程中的效果，对比分析单隔离器和无隔离器两种置换方式的优点和缺点。

1输气管道工程置换的目的

天然气属于一种易燃易爆物品，但是天然气在以下的两种情况中不会发生燃烧。第一，当空气中的浓度小于某一临界值时，并且相应的热损失大于氧化产生的热量;第二，虽然天然气的浓度达到一定之后，如果没有氧气的存在，天然气也不会发生爆炸。

输气管道进行置换的目的是为了防输气管道内空气与天然气的混合，如果天然气的含量超过了输气管道所承受的极限，那么天然气遇到明火就会发生爆炸，因此对于新建的输气管道需要进行置换工作，避免发生天然气爆炸事故的发生。

2输气管道置换过程中所需要注意的问题

（1）置换是指输气管道内气体保持稳定，主要是将空气中的氧气进行置换。置换的相关顺序是干燥的空气代替潮湿的空气，氮气能够置换干燥空气，而天然气可以置换氮气，能够使输气管道内充满天然气。在进行置换过程中，要确保空气，天然气，氮气中的氧气含量低于某一数值，才能够进行相应的置换工作。

（2）在进行置换过程中要合理控制充气参数和速度，因此需要加强流动和扩散影响入口的技术参数研究，才能够完成置换工作。

（3）在进行置换过程中应当采用惰性气体，通常情况下惰性气体的费用较高，但是惰性气体的应用效果比普通的气体要好，因此在进行置换过程中可以利用氮气来代替其他气体进入输气管道。

3氮气隔离置换技术

目前输气管道所采用的氮气隔离置换技术主要分为三种：双隔离器、单隔离器和无隔离器的隔离置换工艺。

（1）双隔离器置换技术在运用过程中会采用两个隔离器，将空气、氮气、天然气分成三部分。该技术的特点是对每一个区域都能够形成较强的独立性，缺点是增加了输气管道的运动阻力，在置换过程中输气管道中介质的流动速度无法得到控制，并且由于受到地形或者管道安装外界因素的影响，导致操作环节非常复杂，并且运行成本较高。

（2）单隔离器置换技术在运用过程中是将一个隔离器放置于空气和氮气之间，使空气与氮气和天然气进行有效隔离。该技术的优点是将空气进行有效隔离，能够有效防止空气与天然气之间的接触。缺点是在运行过程中也会存在一定的阻力，并且置换速度无法得到控制，同时要确保输气管道内的密封性才能够起到隔离作用。

（3）无隔离器置换功能在运行过程中不使用隔离器，使空气，氮气和天然气形成三个区域，该置换工艺的缺点是每一个区域无法形成独立性，空气与氮气，氮气与天然气的扩散速度会受到置换速度、温度、压力、管道长度等因素的影响。该置换工艺的优点是在进行置换过程中阻力较小，置换速度能够及时控制，不会受到地形和管道安装因素的影响，该方式置换过程简单，并且相应的置换成本较低。

4氮气隔离技术实施过程

在进行实施过程中，应当利用压风车将清管器送入输气管道内，在输气管线内部应当确保清管器与管壁之间的密封性，确保两者之间的泄漏量处于最小状态，然后连接氮气加速系统，具体的实施过程如下：

（1）选择两个符合实际要求的清管器。

（2）将第一个清管器放入发球筒内，开通发球流程，利用压风车将第1个清管器输送到输气管道内的固定位置。

（3）向输气管道内加入氮气，结合实际情况注入一定量的氮气，利用清管器定位仪器进行实时跟踪检测，进行稳压测试，如果压力保持不变，说明清管器与输气管道管壁的密封性能较好。

（4）关闭发球筒阀安放第二个清管器，按照正常流程倒入天然气，从而开始氮气隔离天然气置换工作，沿着输气管道分别设置监听点，检查清管器在输气管道内的变化情况，及时与调度中心进行联系，合理调整天然气的输入量。

在進行施工过程中需要注意的问题是：第一，在进行天然气管道投产置换之前，需要确保天然气管道和清管器的干净;第二，在准备工作中应当注重投产置换中天然气分输站的供气压力，最好将管道内的气体流速控制在每秒3～5米左右;第三，在进行投产置换之前，需要对所消耗的氮气量进行估算，防止在置换过程中发生氮气不足或者造成不必要的浪费，如果天然气管道投产置换过长，可以采用分段置换的方法进行操作。

5结束语

综上所述，在进行氮气置换过程中需要不断创新做法，利用相应的计算公式以及置换方式可以有效提高输气管道中置换空气的工作效率，氮气隔离技术的应用需要结合实际经验和相应的数据支持，在进行投产试验过程中，应当进行相应的分析和推广，简化相应的操作流程，缩短置换时间，节约氮气，进而可以有效提高天然气的经济效益和社会效益。

参考文献

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