燃气置换方法探析
摘要: 通过对球罐几种置换方案介绍、分析和对比， 并以学堂堡 储配站球罐置换为例介绍， 说明球罐可用直接“置换” 方法。球罐置换是一项**性的工作， 若置换方案选择不当或操作失误， 均可 能发生恶故造成惨重损失。为此， 球罐置换的安全问题显得特别重要; 其次， 球罐置换还应考虑经济问题， 若方案不当将造成置换工作量大， 费用 高。用什么安全、经济的方法将罐内的空气置换到允许标准， 这是一个值得 探讨的问题。对此发表一些看法和意见， 仅供参考。 根据目前的技术水平和储配站的具体情况， 球罐的置换方案一般有如 下三种方法可以采纳。
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，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%，管道氮气置换，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
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摘要: 通过对球罐几种置换方案介绍、分析和对比， 并以学堂堡 储配站球罐置换为例介绍， 说明球罐可用直接“置换” 方法。球罐置换是一项**性的工作， 若置换方案选择不当或操作失误， 均可 能发生恶故造成惨重损失。为此， 球罐置换的安全问题显得特别重要; 其次， 球罐置换还应考虑经济问题， 若方案不当将造成置换工作量大， 费用 高。用什么安全、经济的方法将罐内的空气置换到允许标准， 这是一个值得 探讨的问题。对此发表一些看法和意见， 仅供参考。 根据目前的技术水平和储配站的具体情况， 球罐的置换方案一般有如 下三种方法可以采纳。
天燃气管道氮气置换
2.5氮气置换过程
其一，进行排空操作，即要使球罐内的压力为零。其二，抽真空，抽到420mm柱的时候需要对其进行渗漏检查，确保无渗透。其三，氮气置换，等到氧气含量是15%对其进行渗透检查确保无渗透，再等到氧气含量是8.6%时，再次进行渗透检查确保无渗透，等到氧气含量是7.7时再次执行渗透检查，燃气管道氮气置换方案，确保无渗透并且测试合格，这时候便可进行天燃气的充人。
2.6注氮压力
在氮气置换过程中对压力以及流速进行控制的方法就是借助氮气车的出口阀门来实现，在充氮开始的时候，罐内压差，流量也。伴随着氮气的不断充人，球罐内的压力也会随之，压差便会减小，流量也减小，等到充氮工作完成后，此时罐内的流量以及压差也，此时球罐内的压力是0.2兆帕。
2.7天燃气置换
在进行投产期间需要用供气阀门对天燃气的实际流量进行了解，保证天燃气的流速不能超过5米每秒，管道 氮气置换，等到球罐的压力达到0.425兆帕时，罐内的实际含氧量会降到2%之下，球罐置换工作完成。
3结语
综上所述，天燃气球罐氮气置换技术的应用对保证天燃气的安全又重要的意义，当然在进行天燃气球罐氮气置换工作时需要根据不同的实际情况来进行氮气置换方法的选择，需要注意在置换工作之前保证所有的准备工作已经做好，燃气管道氮气置换氧含量，从而顺利完成置换工作。
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，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%，管道氮气置换，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
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