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燃氣管線置換及反置換的安全性及經(jīng)濟性分析

文檔作者：邢小旗呂瑾紅賈兆公侯永志宋西霞文檔來源： 1．西安市煤氣公司 2．西安市天然氣公司 3．哈爾濱燃氣化工總公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月03日
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· 352· 煤氣與熱力 第22卷第4期
文章編號：1000—4416(2002)04—0352—02
燃氣管線置換及反置換的安全性及經(jīng)濟性分析
邢小旗 。呂瑾紅 。賈兆公 。侯永志 。宋西霞
(1．西安市煤氣公司，陜西西安710077；2．西安市天然氣公司，陜西西安710077；
3．哈爾濱燃氣化工總公司，黑龍江哈爾濱150076)
摘要：對燃氣管道及設備投運或檢修前置換的方法及過程進行了分析。在直接置換法和
間接置換法的基礎上，提出了中間過渡置換法，主要用于燃氣的城市管網(wǎng)及長輸管線。
關鍵詞：燃氣；長輸管道；置換；中間過渡置換
中圖分類號：TU996．9 文獻標識碼：B
1 引 言
對于新建、需要檢修、以及要廢棄的管道或設
備，在投運、檢修或廢棄以前必須進行置換。燃氣是
一種易燃、易爆、有一定毒性的氣體，對于燃氣設備
及管道的安全置換顯得尤為重要 ， 。下面著重分
析各種置換方式的優(yōu)缺點。
2 置換方法的分析
2．1 直接置換法 ．4J
直接置換法的混合段是燃氣與空氣的混合氣
體，這是極易發(fā)生事故的一段，而該混合段的存在是
必然的、不可避免的。在混合段中，只要有明火、或
者是碰撞產(chǎn)生靜電火花、或者是獲得一定的能量，就
會發(fā)生燃燒或爆炸。在置換過程中，管道內(nèi)不會有
明火，同時環(huán)境溫度或管道溫度都不會很高，不會提
供足夠的能量，唯一不安全的因素就是碰撞及靜電
火花。一般來說，當含有水分和雜質(zhì)的高壓氣體在
管道中高速流動時，易發(fā)生摩擦和碰撞，特別是當它
們從開口部位噴出時，與管口壁發(fā)生摩擦產(chǎn)生靜
電l5】。氣體靜電包括氣體本身帶電和相關裝置帶
電。由于燃氣管道在設計施工中，做了涂層防腐，其
接地電阻很大，幾乎是絕緣的。在燃氣在管道中高
速流動的情況下，由于摩擦和沖撞產(chǎn)生的靜電不易
及時導出，靜電積聚可能產(chǎn)生高達數(shù)千伏的電壓，產(chǎn)
生管道帶電現(xiàn)象，尤以高分子材料的管道表面電位
升高最顯著l3 J。當其泄放的能量達到一定程度時，
則可能導致燃氣與空氣混合物的燃燒和爆炸。
由于可燃氣體的最小著火能量是很小的，積聚
起來的靜電能量很容易達到該值。因此，我們在直
接置換的過程中，一定要掌握好燃氣的置換壓力和
燃氣的流速，防止靜電產(chǎn)生，杜絕事故發(fā)生。
直接置換法的特點是：置換方法及過程簡單，置
換技術操作要求較高，安全性較差；但是置換時間相
應地短，置換費用較低。
2．2 間接置換法 一
間接置換法中混合段是中性介質(zhì)和空氣(或燃
氣)的混合氣體，是比較安全的。間接置換法特點
是：置換方法及過程復雜．置換時的技術操作要求不
太高，安全性較高；但置換時間較長，置換費用較高。
2．3 中間過渡置換法
中間過渡置換法的過程見圖1。中間過渡置換
法具備了直接置換和間接置換法的優(yōu)點。與直接置
換法相比，它增強了系統(tǒng)置換的安全性，降低了技術
操作難度；與間接置換法相比，它降低了置換費用，
縮短了置換時間。此種置換方法對于城市燃氣管網(wǎng)
及長輸管道的置換具有很高的使用價值。
由圖1可以看出，中間過渡置換法中的兩個混
合段分別是燃氣和中間介質(zhì)以及中間介質(zhì)和空氣的
÷ 收稿日期：2001—05—25；修回日期．'2002—07—0l
作者簡介：邢小旗(1965一)，男，陜西西安人，工程師，大學，從事燃氣生產(chǎn)與輸配技術工作。
維普資訊 http://www.cqvip.com
2002年8月 邢小旗等：燃氣管線置換及反置換的安全性及經(jīng)濟性分析 ·353 ·
混合氣體，這兩個混合段都是比較安全的。因為在
該置換的過程中，我們所選的中間介質(zhì)是不可燃燒
的，同時也是不可助燃的N 、煙氣或水蒸氣。當中
間介質(zhì)在管道中達到一定的長度Z時，就可以快速
置換了。Z根據(jù)要置換的管道管徑、管道長度以及置
換氣的壓力、速度而定。當置換的管道管徑較小，或
置換氣的壓力、速度較低時，中間介質(zhì)的長度Z可以
縮短；反之，應加長。
圖1 中間過渡置換法
3 置換參數(shù)的確定 。， ， ]
(1)直接置換
直接置換具體要求如下：① 置換氣的壓力要
低，一般不大于50 kPa 2 ；② 置換氣在管道中的流
速要低，一般不大于5 m／s，在管口的流速一般不大
于10 m／s；③ 置換時被置換管道的接地電阻要小，
一般不大于100 Q 3j。④ 置換氣要干凈，含雜質(zhì)要
少。
置換過程所需的理論時間：
tl=0．28(D ／d ) 一
式中：t — — 直接置換過程所需的理論時間，h；
D— — 置換管段的管徑，mm；
d—— 置換放散口的管徑，mm；
￡—— 置換管段的長度，km；
— — 置換時放散口的氣體流速，m／s。
實際置換過程所需的時間一般為理論時間的2
倍左右。
出口氣體流速按下式計算：
= 31．62／z(2pip)。
式中： —— 流量系數(shù)，一般取0．97 0．98 7 ；
Ap。—— 放散管進出口氣體的壓力差，Pa；
P— — 管道內(nèi)置換氣的壓力，kPa；
P—— 管道內(nèi)置換氣的密度，kgCm~。
(2)間接置換
間接置換法置換時間t：較長，一般是直接置換
法時間的兩倍多，既t：=2t 。間接置換費用較高，
主要是要增加了中間介質(zhì)的用量。
其最小理論用量為：
= 7．85× 10 D L
式中： —— 間接置換中間介質(zhì)的用量，In3。
而實際用量應為最小理論用量的1．5—2．0倍。
(3)中間過渡置換
中間過渡置換法所需的中間介質(zhì)的量為：
= 7．85× 10一’D Z
其中： —— 中間過渡置換中間介質(zhì)的用量，In3；
Z—— 中間介質(zhì)所占置換管段的長度，m。
由于Z遠小于￡，因此中間過渡段置換法的中
間介質(zhì)用量 遠小于間接置換法中的中間介質(zhì)用
量 。
中間過渡置換過程所需的理論時間為：
t =0．28(D ／d )(￡+0．001 Z)
其中：t —— 中間過渡置換過程所需的理論時間，h。
從以上計算公式可以看出：t1< 。
當在置換過程中選用了合理的中間過渡段長度
Z，就能安全、合理、經(jīng)濟地置換管道及設備。
4 建議及要求
(1)當需要置換的燃氣管道在管徑較小(DN<
200 mm)，管道長度較短時，可采用直接置換法。但
必須保證置換時的燃氣壓力不大于50 kPa，流速不
大于5 m／s。
(2)在直接置換的過程中，要防止靜電荷的產(chǎn)
生，加大靜電荷的消除能力。即對被置換的設備及
管道系統(tǒng)進行有效的接地處理，使接地電阻不大于
10o Q。
(3)當需要置換的燃氣管道管徑較大或者長度
較長時(管道長度大于5 km)，建議實施分段置換或
采用中間過渡置換法，可選用中間介質(zhì)段長度Z保
持在30—50 m。
(4)當用燃氣置換空氣時，必須保證在放散口
所取的氣體中02的體積分數(shù)≯1％時為合格；當用
空氣置換燃氣時，必須保證在放散口所取的氣體中
02的體積分數(shù)t>20％時為合格。
(下轉(zhuǎn)第356頁)
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· 356· 煤氣與熱力 第22卷第4期
(1)影響工程造價的因素很多，可以看出，樓棟
調(diào)壓方式在工程造價上略優(yōu)于分戶調(diào)壓方式。
(2)分戶調(diào)壓方式運行、維護費用較樓棟調(diào)壓
方式高，但因缺乏具體數(shù)據(jù)，這里暫不做定量分析。
但可預見在廈門地區(qū)，樓棟調(diào)壓、低壓進戶供氣方式
總體效益更經(jīng)濟合理。
參考文獻：
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力，1999，(4)：3o_一32．
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234— 235．237．
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力．2001，(3)：256--258．
Cost Comparison of District Pipeline Gas Supply Plans
WANG Hal—jiao，ZHANG Wen—zhong
(Xiamen Gas Company，Xiamen 361004，China)
Abstract：By the analysis of city gas engineering cost for using diferent gas supply pattern in two district，a technical
economic compaison of$erviee regulation and building regulation has been carried out，and a proposal is put forward for
strengthening an engineering cost control during designing stage．
Key words：LPG ——air mixture pipeline supply；city gas supply pattem ；cost control
(上接第353頁)
參考文獻：
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1985．
[8] 張景松．流體力學與流體機械之流體力學[M]．江蘇：中國礦業(yè)
大學出版社，2001．
Safety and Economic Analysis on Gas Pipeline Purging
XING Xiao—qi ，LU Jin—hong2，JIA Zhao—gong3，HOU Yong—zhi ，SONG Xi—xia
(1．X／’帆c／ty Gas Corr~ny，X／’a,n 710077，China；2．X／’a,n嘶Natura／Gas Company，X／’a,n
710077，China；3．Haerbin and Chemical Engineering Company，General，Haerbin 150076，China)
Abstract：The paper reported the safe purging method and its course analysis for new——built Or repair——needed gas pipe·-
lines and equipments before nmning Or overhau1．The writer put forward a new purging process，the mid—passing purging
process，which is mainly used for city gas networks Or transmission pipelines．This process not only has the advantages of
the direct purging process and the indirect purging process，but overcame their shortages．
Key words：fuel gas；transmission pipeline；purging；mid——passing purging

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