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氮?dú)庵脫Q在天然氣管道中的應(yīng)用

摘要    在天然氣長(zhǎng)輸管道工程竣工的運(yùn)營(yíng)過程中，為了防止空氣和天然氣在管道內(nèi)的混合，以確保管道內(nèi)的混合氣體不會(huì)發(fā)生爆炸，空氣置換此時(shí)就顯得非常需要。置換是在管道的運(yùn)行過程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，本文比較了常用的幾種管干燥技術(shù)，對(duì)注氮技術(shù)方案和氮?dú)庵脫Q技術(shù)進(jìn)行了分析，取得了良好的可用于工程實(shí)際的結(jié)論。
關(guān)鍵詞干燥；天然氣；管道；注氮技術(shù)；氮?dú)庵脫Q
中圖分類號(hào)：TE88 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）042-149-01
1 天然氣管道工程置換的目的
天然氣是一種容易爆炸的氣體。在以下兩種情況中，天然氣是不會(huì)燃燒的。其一，在空氣中的濃度小于某一臨界值并且熱損失大于氧化產(chǎn)生的熱量；其二，其濃度雖然超過一定值，但是沒有氧氣。點(diǎn)火的限制也被稱為爆炸的極限。防止管道內(nèi)天然氣與空氣的混合是置換的唯一目的，如果天然氣的含量超出了管道的爆炸極限，遇到火花則會(huì)爆炸。因此，在新的管道運(yùn)行過程中進(jìn)行置換就顯的很有必要性，以避免爆炸，增加天然氣管道的安全保障。
2 天然氣管道置換過程中需要研究的問題
1）置換指的是使管道氣體保持穩(wěn)定，主要是指空氣中的氧氣。丹東天茂氣體提示您置換的順序是：干燥的空氣更換潮濕的空氣、氮?dú)庵脫Q干燥的空氣、天然氣置換氮?dú)?，使管道?nèi)充滿充滿可使用的天然氣。在置換的過程中，最重要的一點(diǎn)是要保證管道中的空氣、天然氣、氮?dú)馊呋旌蠚怏w中的氧氣含量低于某一個(gè)數(shù)值，但是這樣就會(huì)這就產(chǎn)生一個(gè)問題，即在什么情況下氣體混合，其研究實(shí)質(zhì)是研究擴(kuò)散理論和流動(dòng)模式。
2）如何控制充氣參數(shù)及充氣速度，無論是在對(duì)流動(dòng)和擴(kuò)散影響的入口技術(shù)參數(shù)，如何影響和替代效應(yīng)，這需要研究。
3）置換采用不能參與燃燒且具有很強(qiáng)穩(wěn)定性的氣體，但也考慮在這上面的開銷。一般而言，使用惰性氣體的費(fèi)用相對(duì)較高，但惰性氣體的效果比其它的氣體也好。但氮穩(wěn)定氣成本相對(duì)較低。因此，調(diào)試置換使用氮?dú)獯嫫渌麣怏w的天然氣管道。
3 對(duì)存在問題的分析
首先，由于置換涉及到要置換管道中的濕空氣，到目前為止，管道干燥技術(shù)主要有以下幾種方法。
3.1 干空氣干燥法
干燥方法主要從干空氣中水蒸氣的水蒸氣壓力和管道內(nèi)壁壓力的差值?？諝獾奈账俣仍娇?，表明兩者的差值越大。在實(shí)際應(yīng)用中有兩種不同的工藝方法，一種是只有干燥的空氣壓力清洗；二是在采用干空氣吹掃時(shí)，每隔一段時(shí)間投入清管器輔助干燥。在20世紀(jì)80年代，干空氣干燥法已被采用，各種天然氣管道周圍是用干空氣干燥法。之所以被廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：空氣排放可以是任意的，無味，不燃，無毒性，無爆炸，無安全隱患；氣體來源不受地域的限制；不僅適用于陸地管道，也適用于海底的管道；干燥費(fèi)用低；投入時(shí)間短；便于水壓力測(cè)試連接和管道建設(shè)；露點(diǎn)可達(dá)-25℃。
3.2 真空干燥法
真空干燥法是指使用一個(gè)真空泵從密封的容器中抽取氣體，當(dāng)密閉的容器中的壓力降到環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓時(shí)，此時(shí)，液體水在室溫下開始蒸發(fā)，形成的水蒸汽就會(huì)被真空泵所抽走，進(jìn)而減少了容器內(nèi)氣體的含水量。
3.3 惰性氣體氮?dú)飧稍锓?nbsp;
     這種方法類似于干空氣干燥，低露點(diǎn)空氣干燥過程的輸氣管道直接使用。該方法操作起來簡(jiǎn)單而且性能又具有很高的可靠性，干燥所需要的時(shí)間短，具有很高的效率，天然氣可以直接進(jìn)入，缺點(diǎn)是費(fèi)用較高更適合于小直徑、短距離管道。
天然氣管道的干燥方法有很多種，而且每種干燥方法均具有各自的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，需要從各個(gè)方面綜合比較各種方法的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況，選取符合實(shí)際情況的干燥方法。在實(shí)際工程中，可根據(jù)以上分析，采取相對(duì)應(yīng)的干燥方法。一般來說，天然氣管道工程采用干空氣干燥。
     其次，置換技術(shù)研究主要解決的兩個(gè)問題：1）是否采用清管器隔離置換的問題。2）是否需要采用氮?dú)庵脫Q隔離的問題。從這兩個(gè)問題出發(fā)，可以組合出四種不同的置換方案，如下所示：第一種，天然氣→氮?dú)?rarr;空氣方案（無清管器）；第二種，天然氣→清管器→空氣方案（有清管器）；第三種，天然氣→清管器→氮?dú)?rarr;清管器→空氣方案（有清管器）；第四種，天然氣→空氣方案（無清管器）。從上面四種方案中，可以看出，更換的實(shí)現(xiàn)是通過使用氮?dú)鈱⒖諝夂吞烊粴膺M(jìn)行分離，再使用天然將氮?dú)馀懦詈笸ㄟ^氮?dú)鈱⒖諝馀懦?。用清管器在氣體混合清洗固體分離介質(zhì)以防止氣體間的混合。
在實(shí)際工程實(shí)踐中，采用注氮置換有著下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1）從安全的角度來說，置換具有很高的安全性。
2）從性能的角度來說，一般能夠提高，或至少會(huì)保持管道的干燥程度。液氮的純度可達(dá)到99.95%，被液化注入管道中，液氮中的水含量相當(dāng)?shù)停蚨哂锌稍黾踊虮３止艿栏稍锍潭鹊男阅堋?nbsp;但是其也有著缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1）從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)考慮，投入的費(fèi)用較高。
2）在置換的過程中，氮?dú)庥锌赡苤脫Q的不夠徹底，造成的后果就是，若一旦進(jìn)入到燃?xì)庥脩?，必然?huì)影響用戶的正常的燃燒和用戶的點(diǎn)火。從上面的分析中可以得出，置換方案最終確定采用無隔離清管器的氮?dú)庵脫Q技術(shù)方案。其置換的具體流程為：天然氣→氮?dú)?rarr;空氣。
4 結(jié)果分析
由前面的分析可知，氮?dú)庵脫Q具有很高的安全性，在儲(chǔ)運(yùn)工程施工過程中能夠發(fā)揮非常重要的作用，到目前為止，在管道工程中也已經(jīng)取得了一些很好的實(shí)踐，值得被推廣。氮?dú)庵脫Q使用液態(tài)氮?dú)庵脫Q，時(shí)間短，效果良好。
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標(biāo)準(zhǔn)氣體

供應(yīng)方式