天燃气管道氮气置换
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，天燃气管道的氮气置换，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求***设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求***，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
天燃气管道应急抢修中氮气置换工艺优化研究

随着我国管道建设的迅速发展，管

道事故也逐渐增多[1]。管道事故的应急抢修是

针对管道事故的特征采取相应的技术方案，对

事故进行控制并***生产的重要环节，越来越受到天

燃气输运企业的重视。

管道事故的应急抢修一方面要求迅速控制

事故现场，快速***管道正常运行；另一方面

又要求在应急抢修过程中保证施工安全，避免引发次

生事故[2]。因此，在目前的技术手段下，为了提高天

燃气管道事故应急抢修过程的安全性，对于停输换管

等抢修方案，在放空后进行全管段氮气置换成

为一个重要的抢修流程，在川气东送、西气东输等管

道的部分应急抢修方案中得到应用[3-4]。

目前，对氮气置换工艺的研究主要集中在投产阶

段的氮气置换[5-7]，对应急抢修过程中的氮气置换流程

则主要依据施工经验进行选择。但是一方面，管道事

故应急抢修中的氮气置换工艺不同于投产过程，有其

独有的规律与特征：(1)应急抢修对施工时间有特殊要

求，因此氮气置换过程***关注总置换时间；(2)应急

抢修中存在破损点，氮气置换过程有 2 个出口，置换

规律受破损口位置、大小等影响[5]。另一方面，施工

经验依据的是管道稳态输运状态下的静态估算结果，

而吴长春的研究结果[8]表明，管道气体输送的静态估

算结果与动态模拟过程存在一定的偏差。

因此，本文基于SPS建立了有破损口的长输管道

模型，通过动态模拟不同工艺条件、不同事故条件下

的氮气置换过程，研究应急抢修过程中的氮气置换时

间规律，对应急抢修过程中的氮气置换工艺进行优选。

我国的石油部门和******在进行生产过程中首先需要注意的就是保证安全问题，因此对于检修过后或者是刚建的天燃气管道在进行投入使用之前需要借助惰性气体将管道内的所有气体进行置换，因此也就用到了天燃气球罐氮气置换技术。本文主要讲述了天燃气以及氮气的性质，并且就天燃气球罐氮气置换技术的具体应用进行了探究。关键词；天燃气球罐氮气；置换技术；研究 对于刚刚检修过后或者是刚刚建成的输气管道，管道置换氮气，管道内会存在有一定的空气，需要对其进体置换，如果这时候直接用天燃气进行置换会存在有非常巨大的安全风险，因为空气中天燃气的实际含量如果达到5%到15%之间，混合气体就会非 常容易发生，因此在对空气进行置换时，一定不能选择天燃气，而是需要用氮气进行置换。 1 气体性质 1.1 天燃气性质 在天燃气中主要的组成部分是，一般情况下的含量可以占到天燃气中的90%以上，其中还包含有丁烷，管道氮气置换，丙烷，以及 等一些烃类气体以及二氧化碳，氮气等一些非烃类气体。天燃气在经过燃烧后不会产生废水，废渣，和石油，煤炭等能源进行比较可以发现其具有干净，热值高以及使用安全等多种优势。 1.2 氮气性质 氮气是一种无嗅无色无味的气体，一般情况下没***。氮气在空气中速战的体积分数是78.12%，是大气中非常重要的组 成成分。常温情况下是气体状态，在标准气压下，将其冷却到零下195.8摄氏度时会变为没有颜色的以，冷却到零下209.86 摄氏度时，氮气会变为固体，呈鲜花状。氮气具有非常稳定的 化学气质，一般情况下不会和其他物质反应。
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