天燃气氮气置换
2 天燃气球罐氮气置换技术具体应用探究 南充储配1站在14年成功实现了对天燃气球罐的置换作 业，为了可以真正的保证球罐检修后安全投运，管道氮气置换，借助置换氮气的方式从而使球罐可以达到顺利投产条件。 2.1具体置换原理 在天燃气球罐检修完成后进入运行之前对其进行抽真空操作，然后在进行惰性气体的充入工作。借助气体的不断扩散以及扰动，使空气以及和氮气实现混合，起到将空气稀释的效果，从而使球罐内含氧量得到降低，从而使天燃气的具体极限得到减少。 2.2 理论依据 在储气罐建成之后进行运行之前，或者在储气罐已经停止工作对其展开检修时，需要对管内的气体展开置换操作。如果直接用空气置换燃气，在置换进行中不可避免的会形成性气体，因此这就需要用惰性气体对其进行置换。 每种混合的燃气都会存在有的上限以及下限，具体的范围大小可以借助实验测定来获知。下图表示的便是氮气，空气以及这三种混合气体发生的范围。 在该图中，三角形的每一个顶点代表的是气体成分，发生的范围由阴影表示。其中在空气中发生的上限是15%，下限是5%，如果在这中间加入氮气，可以发现下 限不发生明显变化，但是上限会实现降低，如果借助氮气将球罐内41%的空气置换出来，这时候氧气浓度就会将至12.4%，混合气体发生的下限和上限在6%实现重合，意思也就是如果氮气将超过41%的空气置换出来，的性能 将失去。 2.3 选择置换设备 在南充储配1站进行氮气置换时选择的是液态氮罐车，对 液态氮进行加热使其发生气化从而完成置换工作。当然还可以选择车载的氮气生产设备。 2.4 氮气要求 在展开氮气置换时选用的是液态氮的车装方式，温度非常低，需要使用氮气蒸发器或者是对水浴式加热炉对液氮进行加热。在对氮气蒸发器进行选择时，如果过大会形成浪费并且会占用较大的场地，而如果过小则会导致出气温度相对太低，更有甚者
基于SPS模型的单/双端注氮时间规律研究及工艺优化

管道事故应急抢修的氮气置换中，管道氮气置换，单/双端

注氮工艺优化的目标是总注氮时间。通过SPS防

真，各注氮工艺的总注氮时间可以通过测量氮气开始

注入时间与模拟管道内完全被氮气取代时间的

差值获得。

2.1 单端注氮工艺远/近端注氮时间规律及工艺优化

单端注氮工艺的关键问题是选择注氮口位置，即

采用远端注氮或近端注氮。通过单端注氮SPS模型，

对单端注氮过程进行了，固定破损口当量直径，

改变破损口位置距注氮口的距离。以此来研究破损口

位置与注氮口距离对总注氮时间的影响，结果如图 5

所示。

在相同的破损口当量直径下，全管段完成氮气置

换的总注氮时间随破损口与注氮阀室距离的增加而减

少，燃气管道氮气置换方案，因此，单端注氮时应采取远端注氮工艺。

但值得注意的是，氮气与界面到达破损口

所需时间随破损口与注氮阀室距离的减小而减少。如

果能利用通过破损口一段距离后的氮气隔离管内天燃

气，选择近端注氮的时间更短，且所消耗氮气量也将

大幅度减小。但选用该方案必须确保隔离段氮气长度

足够保证施工期安全，具体隔离段长度的要求需要进

一步的研究确定，管道 氮气置换，暂不在本中讨论。

工艺操作步骤

传统注氮置换方法的工艺操作步骤（图 1）如下：

（1）关闭甲、乙站场（阀室）线路截断阀 01、11，放

空阀 02、13；打开放空阀 03、04、12、14 对管内放

空至微正压，关闭放空阀 04、14。 （2）在甲站场（阀室）注氮阀 05 处注入氮气，打开

乙站场（阀室）放空阀 14 进体排放，并在放空阀

12 前压力表接口处进行可燃气体检测，当浓度

低于下限的 25％时，持续检测 10 min，若无异常，

停止注氮。

（3）在碰口点 A 和 B 处无火花打孔检测可燃气体

含量，当浓度低于下限的 25％时，确认管

内已全部置换合格，关闭放空阀 03、12、14。 （4）对碰口点 A 和 B 处管道进行动火切割，并对

碰口点 A 的上游和碰口点 B 的下游管内放入橡胶隔

离球（充入瓶装氮气）和黄油墙进行封堵，进行新旧管

道碰口焊接施工。

（5）焊缝拍片检测合格后，在***生产置换

时，由于隔离球至站场（阀室）之间封存有氮气，采用天

燃气置换加氮气隔离的气推气置换技术将新建管道内

空气置换干净[5]，后续进行清管作业将隔离球清出。

中间注氮置换方法

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