然气管道投产过程中有许多置换方法,其中常采用的是无隔离器氮气置换。目前,对于氮气置换混气规律的研究还处于发展阶段。以一维对流扩散方程为基础讨论了氮气置换模型中3种范宁摩擦系数对混气规律的影响,分析了一维模型中各种范宁摩擦系数适用的条件,同时对氮气置换过程的二维混气模型进行了初步论述,并对两种模型的适用条件进行了比较。 关键词 氮气置换 一维模型 范宁摩擦系数 二维模型 DOI:10.3969/ j.issn.1007-3426.2012.05.021 置换过程是管道投产的关键技术,其技术难点在于安全、、科学、经济地将管道内的与空气进行隔离,以防止形成性混合物。虽然,近几年国内管道相继建成投产,但是对置换工艺技术尚没有进行系统的研究,相关技术规范也没有提出明确的要求。国外文献资料中也缺乏置换工艺技术相关的研究成果,因此对置换过程中混气规律的研究显得越发重要[ 1]。科学认识混气过程,合理确定混气模型在置换过程中起着举足轻重的作用。 1常用置换方案 管道投产过程中常用的置换方法有加隔离器氮气隔离置换、不加隔离器氮气隔离置换和加隔离器无氮气置换3种[2-4]。清管器在管内运行阻
长输管道氮气置换
3.2 注氮 注意 事项 由于氮 气可 使人 窒息,在作 业现场 液氮车 与氮气 车应按 照危 化品和压力容器设备管理要求摆放 。对 于 液氮源,接触液氮时应进行多方面的有效防护;注入氮 气 前应确保氮气注入 的连接管道和氮气排 放的放空管 道牢固 ,防止氮气压 力不稳造成伤害 :氮气 连接 设施要 进行试 压,还应 配备检 测仪器 ,管道氮气置换,防止氮气 泄漏 ,如 试压 过程 中发现注 氮管道 有漏 点,应 等到 设备恢 复到常温 且现 场含氧 量达标 后方可进 行紧 固或维修 ,禁止低 温 状态下拆卸注氮管道u引。 注氮过程中,通过氮气注入端的精密压力表、温度 计 ,及 时观 察氮 气注 入压 力 和温 度变 化情 况 ,防止注 入压力超高造成管道,氮气注入温度应控制 在 5~ 10℃,防止注入 管道 内的氮气温度过低 ,造成管 体温度 下 降,导致金属材 料金相 改变而 发生焊缝 冷脆 开裂 。管道 下游 注入 连通管道上安装超声波流量 计 ,用 于计量 回油过程 中 的流量 。回油过程 中与 各 个监测 点保持 通讯联络 ,及时掌 握 回油 清管器 的运 行位置 。当回油清 管器推 进至 管道末端 附近 时,长输管道氮气置换,应根据 现 场 情况 降低氮气 的注入 压力或停 止注入氮 气 ,利用 管 道 内的余 压推动 回油清 管器行进 ,控制 回油清管器 推 进速度 ,防止其进入收 (发)球筒时瞬 间冲击压力过大 。 当末 端接器报 警确 认 回油清 管 器进 入 收 (发)球筒 后 ,立 即关 闭收 (发)球筒 阀门,对油 品与氮气进行有效 切割 ,防止 回油氮气进入运行管道或储罐 内,对其造 成 冲击*坏 。 3.3 放空管道 的设置 回油结 束后 ,管道 氮气置换,应 对管道 内的氮 气与可燃 气体 混合 物进 行放空排放 。根据 G***251—2015《输气 管道 设 计 规 范》,管道氮气置换,放 空 管管径 一般 为干 线 直径 的 1/3~1/2,且 放 空管道 应 比临近设备 、构筑物高 出约 2m 并 固定 ,因 此采 用高架 式排放 管,并设置 可靠 的防雷静 电接地和 阻火装置u 。 放空 排气 时气 体 中掺 有大量 油雾 ,排 出的油雾落 在 放 空 点周 围形 成 污 染 ,增 加 了后 期 处 置 工作 。可 对 放 空 管 安装 除 液 装 置 ,解 决排 气 带 出 的油 雾 污 染 问题 。
模型参数
(1)气体计量基准状态:压力 0.103 25 MPa;温度
20 ℃ ;(2)管道无内涂层,粗糙度 30 μm;(3)放空及
*损管道末端压力控制为大气压,取 0.103 25 MPa;
(4)管道总传热系数取 1.75 W/m2·℃ ;(5)干
线管长 30 km;(6)干线管道管径 1016 mm(壁 厚 18 mm);(7)放空管及注氮管管径 323.9 mm(壁厚
6.5 mm);(8)氮气置换通过汽化器将液氮罐车中的液
氮转化为氮气注入管道,由于注氮工艺要求的限制,
注氮速度小于 5 m/s,注氮口压力不超过 0.3 MPa。
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