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燃气管线置换及反置换的安全性及经济性分析

文档作者：邢小旗吕瑾红贾兆公侯永志宋西霞文档来源： 1．西安市煤气公司 2．西安市天然气公司 3．哈尔滨燃气化工总公司			点击数：
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· 352· 煤气与热力 第22卷第4期
文章编号：1000—4416(2002)04—0352—02
燃气管线置换及反置换的安全性及经济性分析
邢小旗 。吕瑾红 。贾兆公 。侯永志 。宋西霞
(1．西安市煤气公司，陕西西安710077；2．西安市天然气公司，陕西西安710077；
3．哈尔滨燃气化工总公司，黑龙江哈尔滨150076)
摘要：对燃气管道及设备投运或检修前置换的方法及过程进行了分析。在直接置换法和
间接置换法的基础上，提出了中间过渡置换法，主要用于燃气的城市管网及长输管线。
关键词：燃气；长输管道；置换；中间过渡置换
中图分类号：TU996．9 文献标识码：B
1 引 言
对于新建、需要检修、以及要废弃的管道或设
备，在投运、检修或废弃以前必须进行置换。燃气是
一种易燃、易爆、有一定毒性的气体，对于燃气设备
及管道的安全置换显得尤为重要 ， 。下面着重分
析各种置换方式的优缺点。
2 置换方法的分析
2．1 直接置换法 ．4J
直接置换法的混合段是燃气与空气的混合气
体，这是极易发生事故的一段，而该混合段的存在是
必然的、不可避免的。在混合段中，只要有明火、或
者是碰撞产生静电火花、或者是获得一定的能量，就
会发生燃烧或爆炸。在置换过程中，管道内不会有
明火，同时环境温度或管道温度都不会很高，不会提
供足够的能量，唯一不安全的因素就是碰撞及静电
火花。一般来说，当含有水分和杂质的高压气体在
管道中高速流动时，易发生摩擦和碰撞，特别是当它
们从开口部位喷出时，与管口壁发生摩擦产生静
电l5】。气体静电包括气体本身带电和相关装置带
电。由于燃气管道在设计施工中，做了涂层防腐，其
接地电阻很大，几乎是绝缘的。在燃气在管道中高
速流动的情况下，由于摩擦和冲撞产生的静电不易
及时导出，静电积聚可能产生高达数千伏的电压，产
生管道带电现象，尤以高分子材料的管道表面电位
升高最显著l3 J。当其泄放的能量达到一定程度时，
则可能导致燃气与空气混合物的燃烧和爆炸。
由于可燃气体的最小着火能量是很小的，积聚
起来的静电能量很容易达到该值。因此，我们在直
接置换的过程中，一定要掌握好燃气的置换压力和
燃气的流速，防止静电产生，杜绝事故发生。
直接置换法的特点是：置换方法及过程简单，置
换技术操作要求较高，安全性较差；但是置换时间相
应地短，置换费用较低。
2．2 间接置换法 一
间接置换法中混合段是中性介质和空气(或燃
气)的混合气体，是比较安全的。间接置换法特点
是：置换方法及过程复杂．置换时的技术操作要求不
太高，安全性较高；但置换时间较长，置换费用较高。
2．3 中间过渡置换法
中间过渡置换法的过程见图1。中间过渡置换
法具备了直接置换和间接置换法的优点。与直接置
换法相比，它增强了系统置换的安全性，降低了技术
操作难度；与间接置换法相比，它降低了置换费用，
缩短了置换时间。此种置换方法对于城市燃气管网
及长输管道的置换具有很高的使用价值。
由图1可以看出，中间过渡置换法中的两个混
合段分别是燃气和中间介质以及中间介质和空气的
÷ 收稿日期：2001—05—25；修回日期．'2002—07—0l
作者简介：邢小旗(1965一)，男，陕西西安人，工程师，大学，从事燃气生产与输配技术工作。
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2002年8月 邢小旗等：燃气管线置换及反置换的安全性及经济性分析 ·353 ·
混合气体，这两个混合段都是比较安全的。因为在
该置换的过程中，我们所选的中间介质是不可燃烧
的，同时也是不可助燃的N 、烟气或水蒸气。当中
间介质在管道中达到一定的长度Z时，就可以快速
置换了。Z根据要置换的管道管径、管道长度以及置
换气的压力、速度而定。当置换的管道管径较小，或
置换气的压力、速度较低时，中间介质的长度Z可以
缩短；反之，应加长。
图1 中间过渡置换法
3 置换参数的确定 。， ， ]
(1)直接置换
直接置换具体要求如下：① 置换气的压力要
低，一般不大于50 kPa 2 ；② 置换气在管道中的流
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 置换时被置换管道的接地电阻要小，
一般不大于100 Q 3j。④ 置换气要干净，含杂质要
少。
置换过程所需的理论时间：
tl=0．28(D ／d ) 一
式中：t — — 直接置换过程所需的理论时间，h；
D— — 置换管段的管径，mm；
d—— 置换放散口的管径，mm；
￡—— 置换管段的长度，km；
— — 置换时放散口的气体流速，m／s。
实际置换过程所需的时间一般为理论时间的2
倍左右。
出口气体流速按下式计算：
= 31．62／z(2pip)。
式中： —— 流量系数，一般取0．97 0．98 7 ；
Ap。—— 放散管进出口气体的压力差，Pa；
P— — 管道内置换气的压力，kPa；
P—— 管道内置换气的密度，kgCm~。
(2)间接置换
间接置换法置换时间t：较长，一般是直接置换
法时间的两倍多，既t：=2t 。间接置换费用较高，
主要是要增加了中间介质的用量。
其最小理论用量为：
= 7．85× 10 D L
式中： —— 间接置换中间介质的用量，In3。
而实际用量应为最小理论用量的1．5—2．0倍。
(3)中间过渡置换
中间过渡置换法所需的中间介质的量为：
= 7．85× 10一’D Z
其中： —— 中间过渡置换中间介质的用量，In3；
Z—— 中间介质所占置换管段的长度，m。
由于Z远小于￡，因此中间过渡段置换法的中
间介质用量 远小于间接置换法中的中间介质用
量 。
中间过渡置换过程所需的理论时间为：
t =0．28(D ／d )(￡+0．001 Z)
其中：t —— 中间过渡置换过程所需的理论时间，h。
从以上计算公式可以看出：t1< 。
当在置换过程中选用了合理的中间过渡段长度
Z，就能安全、合理、经济地置换管道及设备。
4 建议及要求
(1)当需要置换的燃气管道在管径较小(DN<
200 mm)，管道长度较短时，可采用直接置换法。但
必须保证置换时的燃气压力不大于50 kPa，流速不
大于5 m／s。
(2)在直接置换的过程中，要防止静电荷的产
生，加大静电荷的消除能力。即对被置换的设备及
管道系统进行有效的接地处理，使接地电阻不大于
10o Q。
(3)当需要置换的燃气管道管径较大或者长度
较长时(管道长度大于5 km)，建议实施分段置换或
采用中间过渡置换法，可选用中间介质段长度Z保
持在30—50 m。
(4)当用燃气置换空气时，必须保证在放散口
所取的气体中02的体积分数≯1％时为合格；当用
空气置换燃气时，必须保证在放散口所取的气体中
02的体积分数t>20％时为合格。
(下转第356页)
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· 356· 煤气与热力 第22卷第4期
(1)影响工程造价的因素很多，可以看出，楼栋
调压方式在工程造价上略优于分户调压方式。
(2)分户调压方式运行、维护费用较楼栋调压
方式高，但因缺乏具体数据，这里暂不做定量分析。
但可预见在厦门地区，楼栋调压、低压进户供气方式
总体效益更经济合理。
参考文献：
[1] 曾锦森，穆伟明．液化石油混空气供气方式分析[J]．煤气与热
力，1999，(4)：3o_一32．
[2] 陈建清．中压进户供气方式比较[j]．煤气与热力，2OOO，(3)：
234— 235．237．
[3] 彭玉时．小区管道液化石油气进户方式的选择[J]．煤气与热
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页)
参考文献：
[1] 刘亚士，罗义英．燃气储罐置换过程的探讨[J]．煤气与热力，
2001，(4)：333-334．
[2] 刘长生，邹永生．低压湿式气柜的天然气置换[J]．煤气与热
力，1989，(4)：5l—52．
[3] 姜正侯．燃气工程技术手册[M]．上海：同济大学出版社，1997．
[4] 邓渊．煤气规划设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，
1992．
[5] 张宝铭，林文荻．静电防护技术手册[M]．北京：电子工业出版
社．2OOO．
[6] 郑太琪，黄桂玲．燃气管道反置换安全技术[J]．地下管道管理，
2OO2，(1)：52-一55
[7] 周谟仁．流体力学泵与风机[M]．北京：中国建筑工业出版社，
1985．
[8] 张景松．流体力学与流体机械之流体力学[M]．江苏：中国矿业
大学出版社，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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