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長輸天然氣管道氮氣置換技術(shù)

文檔作者：白忠濤王福文董文章文檔來源：大慶油田建設(shè)集團管道公司		點擊數(shù)： 9 1	更新時間： 2025年03月15日
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42 油 氣 田地 面 工 程 第 27卷 第 8期 (2008．8)長輸天然氣管道氮氣置換技術(shù)白忠濤 王福文 董文 章 (大慶油田建設(shè)集團管道公司)摘 要 ：為 了確保 天 然 氣管道 試運 投產(chǎn) 過程 中的安 全 ，采 用氮 氣置換 的 方式對 天 然氣管道進 行 試 運投 產(chǎn) ，即 先 將 氯 氣 注入 管 線 ，用 氮氣作 為 天然 氣與 空 氣間的 隔 離介 質(zhì) ，投產(chǎn) 時天 然氣推 動 氮氣 、 氮氣推 動空 氣進行 管道 線路 置換 ，從 而使 天然 氣管 道達 到順 利投產(chǎn)條關(guān)鍵 詞 ：天然 氣管 道 ；氮氣 置換 ；技 術(shù)1 氮氣置換 方式天然 氣 管 道 投 產(chǎn) 前 對 管 道 的 前 段 約 20km 左右 采用 氣 推氣 的方 式進 行氮 氣置 換 ，即 向管道 內(nèi)直接 注入 氮 氣 ，用 氮 氣推 空氣 的方 法對 管道 內(nèi) 的空氣進 行氮 氣 置換 。在 天然氣 投 產(chǎn)時 ，仍 是采 用氣 推氣的方式 ，既天然 氣 推動 氮氣 、氮 氣推 動空 氣 的方法對 管道 全線 進行 置換 。例 如 ：大 慶 至 哈 爾 濱 天 然 氣 管 道 丁 程 線 路DNT00管道 全 長 77．73km，沿 線 設(shè) 有 雙 合 首 站 l座 、哈 爾濱 末站 l座和線 路 截斷 閥室 3座 ，采 用管道 內(nèi)不 加清 管器 直接 氣推 氣 的置換 方 式 。2 氮氣置換設(shè)備 的選擇目前 氮氣 置換 設(shè) 備常 采用 的是 液 氮罐車 ，通 過對液 氮加 熱 汽化進 行 氮氣 的置換 工作 。另外還 有 車載 氮氣 生產(chǎn)設(shè) 備 ，設(shè) 備在 現(xiàn)場 直接 將 生產(chǎn) 的氮氣 注入管 道 。慶哈 管道 工程 考 慮 到 置換 工 藝 的簡 單 、方 便 ，選擇 了 600—6．5DF型氮 氣生 產(chǎn)車 ，氮 氣生 產(chǎn) 車 生產(chǎn)能力 為 600m ／h。3 置換對 氮氣的要 求及 氮氣量 的計 算(1)對 氮氣 的要 求 。長輸 天 然氣 管道 置換 對氮氣 的要 求 ：氮氣 出 口溫度 必 須高 于 5℃；注到 管道里 氮氣 中 的含氧 量要 低于 2 。(2)氮 氣量 的計 算 。慶 哈管道 對 雙合 首站 及雙合 首站 至 1 閥室 的 15．866km 管道 進行 氮 氣置 換 ，根據(jù) 氮 氣置換 管 路容 積計 算 氮氣用 量 。置換 完成 后壓 力達 到 0．04MPa，共需 用 氮氣量 約 為 8900m。。若 采用 液氮 時 ，1t液 氮 轉(zhuǎn) 化 為 1個 標 準 大 氣壓 、5。C狀 態(tài)下 的氮 氣 體積 為 808iTI。4 氮 氣 置 換 過 程(1)注 氮地 點 的 選 擇 。全 線 只 選 擇 一 個 注 氮口，地 點選 擇 在首 站 ，氮 氣順 氣 流方 向進行 置換 。(2)計 算氮 氣 與空氣 混氣 頭 到達 閥室 時間 。根據(jù)氮氣 的流速 ，計算 出氮氣 至空 氣混 氣段氣 頭 到達閥室 的預 計時 間 ，方便 操作 人員 按時 在 閥室進行 氣體檢測 等操 作 。慶 哈 管 道 工 程 于 2007年 】1月 20日 lO時開 始氮 氣 置 換 ，氮 氣 至 空 氣 混氣 段 氣 頭 到達 1 閥室 的預計 時 間為 2O時 lO分 。(3)氮氣 置換 操作 方法 。將 注氮 車連 接首 站管道 ，注氮 過程 中 ，在 下游 閥室進 行 引氣放 空 。首站先置換 主管 道 ， 當在 出站 的 管 道 上 檢 測 到 純 氮 氣后 ，分別 對 放 空 和 排 污 管 線 進 行 置 換 ，方 法 是 將DN50以上 閥門 打開 3O 后 立 即關(guān) 閉 、DN50及 以下 閥門全 開然 后關(guān) 閉 。根據(jù) 測 算 氮 氣 與空 氣 混 氣頭 到 達 閥室 的時 間。提前在閥室用 o～25 便攜式含氧量分析儀在管道上壓 力變 送器 或壓 力表 的取 樣 口檢測 氮氣 和空 氣混合段 氣體 的 含 氧 量 ，當檢 測 到氧 氣 含 量 從 21 開始下 降時 ，證 明氮 氣 和空氣 混氣 頭 已到檢測 點 ，再繼 續(xù)檢 測 ，當檢 測 到氧 氣含 量 降 至 2 時 ，既 可認為管路 內(nèi)是 純 氮氣 ，然 后停 止放 空直 至管路 壓力 升至 0．04MPa時氮氣 置換 T作 完成 。5 天 然 氣置 換 投 產(chǎn)(1)計 算天 然 氣與氮 氣混 氣頭 到達 各 閥室 、場站 時 間 。根 據(jù)天 然氣 的流速 ，計 算 I葉f氮氣與 空氣 混氣 頭和 天然 氣 -q氮氣 混氣段 氣 頭到 達各 閥室及 末 站的預計 時 問 ，方便 操作 人員 按 時在場 站 、閥室 進行氣體 檢測 等操 作 。慶 哈管道 于 2007年 l2月 513投產(chǎn) ，投 產(chǎn) 期 間混氣 段氣 頭到 達各 閥室 及末 站實 際時間和計 劃 時 間基本 吻合 。(2)投產(chǎn) 置換 方法 。天 然氣 置換 投產(chǎn) 采用氣 推氣 的置 換 方式 。即天然 氣推 動氮氣 、氮氣 推動 空氣的置換 方式 。慶 哈 管道 _T程 投產(chǎn) 時直 接從 哈爾 濱末站引 氣放 空 ，先 置換 主 管線 ，再 置換 閥室 和場 站放空和排 污 等管線 。投 產(chǎn)期 間用 上游 供 氣 閥門調(diào)節(jié) 天然氣 流 量 ，天然 氣推 動提 前 注入 的氮氣 段開 始進 行線 路 、閥室 和場 站 的置換 ，全 線置 換期 間 ，分別 在下 游 閥室 和場站 進行 引氣 放 空 ，并 對 沿線 閥室 、場維普資訊 http://www.cqvip.com油 氣 田 地 面 工 程 第 27卷 第 8期 (2008．8) 43站 各 檢測點 的 檢測情 況及 時進 行 沿線 閥室 、場 站放空和 排污 等管 線 的氮氣 、天 然氣 置換 。根據(jù)上 游供 氣 能力 、管徑 及 天然 氣流 速 ，測算出每 小時 的供 氣量 。投 產(chǎn) 時控制 天 然氣流 量 ，保證管道 巾天然氣 流 速不大 于 5 m／S。根 據(jù) 測算 的混 氣 頭 到達 各 閥室 和場 站 的時 間 ，提前 在 下游 的 閥室和 場站 進行 氣體 檢測 ，先 用便 攜式 含氧 量分 析儀 在 主管道 上檢 測氮 氣 含量 ，當檢測到純 氮 氣 時 ，立 即 對 放 空 和 排 污 管 線 進 行 氮 氣 置換 。然 后再 接著 采用 量程 為 0～ 100 的 便 攜 式 可燃 氣體 檢測 儀對 氮氣 與天 然 氣混氣 段 進行 檢測 ，當?shù)?氣與 天然 氣混 氣段 通過 檢測 地點 時 ，混 氣段 的天然 氣 含 量 將 從 0逐 漸 上 升 ， 當 天 然 氣 含 量 高 于I／~ ／／／／／IY／／／／／IY／／／／／IY／／／／／~／／／／／If／／／／／／~ ／／／／／ … … ~／／／／／… … ■， … 一 m ～ 一 ，一 …(上接 第 35頁 ) 8．9 m，通 過 PRO／II軟 件 流程 模擬計算 系 統(tǒng)壓 力 降 ，從 而得 出重 沸器 的安 裝高 度 。模 擬 計 算 得 出 ：△P]一 一 3．339 5 E一 2；AP 一0．095 0 E 一 2；△P 3一 1．450 6 E 一 2；△P 一 △P1+△P 2+ △P 3一一 1．793 9 E 一 2， 即 ： △P 一 (一1．793 9 E一 2× 100) ／ (595．16／l 000) 一 一 3．01(M Pa)。H ／(H ，+ △P)一 5．9／(5．9— 3．01)一 2．04所 以 南計 算結(jié) 果得 出結(jié) 論 ：安 全 系數(shù) 大 于 1．5～ 2范 圍 ，初定 穩(wěn)定 輕烴 塔底 重沸 器 5．9 1'I1的安裝(上 接第 36頁 ) ③恒荷 + 活荷 ；④ 恒荷 +活 荷 +溫度 荷 。(4)結(jié)構(gòu)設(shè) 計 分析 。平 面張 弦梁 結(jié)構(gòu) 的受力特性實 際上 相 當簡支 梁 的受 力特性 。從 截 面 內(nèi)力情 況來 看 ，張 弦梁結(jié) 構(gòu) 與簡 支梁 一樣需 要 承受 整體 彎矩和剪力 效應(yīng) 。根 據(jù) 截面 內(nèi)力 平衡關(guān) 系 ，張 弦 梁結(jié)構(gòu)在豎 向荷 載作用 下 的整體 彎矩 由上 弦構(gòu)件 的壓 力和下 弦拉 索 的拉力 所形 成 的等效 力矩 來 承擔 。南于張弦梁結(jié) 構(gòu) 中通常 只 布置豎 向撐 桿 ，且 下弦拉 索 不能承受 剪力 ，從 2根豎 向撐 桿之 問 截 面內(nèi)力 平衡關(guān) 系來 看 ，其整 體剪 力基 本 南上 弦構(gòu)件 承 受 。因此上 弦構(gòu) 件除 丫整 體彎 矩效 應(yīng)產(chǎn) 生 的壓 力外還 承受 剪 力 以及 由剪 力產(chǎn) 生 的局部 彎矩 效應(yīng) 。(5)結(jié) 構(gòu)設(shè) 計分 析結(jié)果 。采用 有 限元分 析軟 件ANSYS對 張 弦梁結(jié) 構(gòu) 進行 了 強度 及 剛 度 分 析 ，得到 張弦結(jié) 構(gòu) 中各種 桿件 的 最大受 壓 應(yīng)力 、最 大拉 應(yīng)力值 、結(jié) 構(gòu) 的位移 和變 形情 況 ，最 終確 定結(jié) 構(gòu) 的各種桿 件 的截 面尺 寸 。(6)地震 作用 分析 。對 張 弦梁 結(jié)構(gòu)進 行 了 自振特性 分 析和 時程 響應(yīng)分 析 ，獲得 結(jié) 構(gòu)前幾 階 控制周期及 其 對應(yīng) 振 型 。從結(jié) 構(gòu) 的時程 響應(yīng) 和 自振 周期來99 時 ，即可 視 為管道 內(nèi)氣 體 已為純 天然 氣 ，接著對放 空 和排污 等 管線進 行 天然氣 置換 ，直 到全 線 閥室 、場站 主管 線 和放空 及排 污等 管線 各檢 測點 都檢測 到純 天然氣 為 止 。待 全 線平 均 壓 力 升 至約 為 0．2MPa時 ，天然 氣置 換工 作全 部結(jié) 束 。(3) 升 壓 檢 漏 及 試 運 行 。當天 然 氣 置 換 完 成后 ，開始 全線 升壓 ，當全 線平 均 壓力 約為 1．0 MPa時 ，首 站停 止 進 氣 24 h，進 行 全 線 穩(wěn) 壓 檢 漏 ，經(jīng)檢查無 異 常后再 繼 續(xù)升壓 至工作 壓力 4．0 MPa，開始 72 h試運 行 ，試 運 行 正 常 后 ，置 換 投 產(chǎn) 工 作 全部結(jié) 束 。(欄 目 主 持 張 夯 明 )堋 ■ ，■ t t t ∥ t ； t t ， t ；釬 嬲 t ； 嬲 t t t 刪高度 合理 。4 結(jié)語基 于 PRO／II流 程模 擬 軟件 的計 算 準確 、模 型豐 富 、使 用方 便 等優(yōu)點 ，建立 的重 沸器壓 力平 衡計算 方法 ，大 大簡 化 了重沸 器在 以往 設(shè)計 中復 雜繁 瑣的計算 過程 ，提 高 了設(shè) 計 的準 確性 ，對 于設(shè) 備 的正常運 轉(zhuǎn) 、優(yōu) 化工 藝流 程起 到 了至關(guān) 重要 的作 用 。(欄 日主持 張 秀麗 )獲得 地 震作 用對 結(jié)構(gòu) 的動 力性 能和 整體 剛度 的影 響的程 度 。4 結(jié) 語由于張 弦結(jié) 構(gòu)對 于設(shè)計 工程 師來 說還 是一 個 比較新 的結(jié) 構(gòu)形 式 ， 同時對 張弦結(jié) 構(gòu)受 力特 點也 存在不 同的理 解 ，本文 試 圖從 設(shè) 計規(guī) 范 的角度 給 出了張弦梁結(jié) 構(gòu) 的一 般 設(shè) 計 步 驟 ，并 對 張 弦 梁 結(jié) 構(gòu) 的建模 、荷 載 工況 及動 力 響應(yīng) 給出 了一般 的分 析 。但 是由于本 文 僅是從 設(shè) 計 的角度 出發(fā) ，對 張 弦梁結(jié) 構(gòu) 的結(jié)構(gòu) 加 丁放 樣 以及 結(jié) 構(gòu)施 工 階 段 要 求 等 方 面 的 內(nèi)容 ，沒有 給 出具體 分析 。參考 文獻[1]沈世釗 ，徐崇寶 ，趙臣．懸索結(jié) 構(gòu)設(shè) 汁[M]．北 京 ：中國建 筑T業(yè)出版 社 ，1 997．[2]浙江大學建筑 T程學 院 ，浙 江大學 建 筑設(shè)計 研究 院．空 問結(jié)構(gòu)[M3．北京 ：中 計劃出版社 ，2003．E33沈 IU：~tJ．中國空間結(jié) 構(gòu)理論 研究 2O年進展 [G]．第 卜屆 空間結(jié)構(gòu)學術(shù)交流會論 文集 北 京 ：中國建 材 T業(yè) 出版社 ，2002．38—49( 目主持 張 秀麗 )維普資訊

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