浅析环路燃气管道安全置换

摘要：本文主要介绍了环路燃气管线置换方式的选择、置换作业的技术性分析以及安全性分析。

　　　　关键词：环路置换安全

　　　　1前言

　　置换是煤气管网运行前一项重要的环节，新建燃气管道投入使用时，要将燃气输入管道内，并将管道内空气排出去。置换过程中，燃气管道内将逐段出现混合气体，所以对新建管道内空气的置换必须在严密的安全技术措施保证前提下进行。燃气管道置换分直接置换和间接置换两种。直接置换是采用燃气置换燃气设施中的空气或采用空气置换燃气设施中的燃气的过程；间接置换采用惰性气体(水)置换燃气设施中的空气后，再用燃气置换燃气设施中的惰性气体(水)的过程；或采用惰性气体(水)置换燃气设施中的燃气后，再用空气置换燃气设施中的惰性气体(水)的过程。

　　环路燃气管线置换是管道安全运行的重点工作之一，是一项细致、严谨的工作，它要求完全、彻底地置换,它关系着用户的生命财产安全。

　　2置换方式选择

　　秦皇岛市煤气总公司自1993年通气点火运行以来,至今已铺设中、低压管线400余km，多年来，我公司采用两种置换方案进行管道置换，两种置换方法各有优缺点,长期实践证明，间接置换法虽然更安全可靠,但它也存在着诸多问题，如：费用高昂、人员繁多、时间较长、操作复杂等缺点。因此，直接置换法被我公司广泛应用，鉴于施工条件限制和节约时间、人力、财力的原则，如果采取相应的安全措施，用直接置换法是一种既经济又快速的置换工艺。

　　我们在置换环路管线时多采用的是气流引导法进行置换，气流引导法是从气源点开始通过放散点的合理设置，按顺序依次打开放散点，引导燃气按预定的路由流动，使环路管网不留双向气源压力平衡点的"死区"，以达到环路置换的安全彻底。

　　　　3置换作业安全性分析

　　3.1精心选定放散点,详细制定置换方案

　　放散点的选定是至关重要的，首先管道的末端必须设置放散点，且放散点应选在人员稀疏、通风良好、远离高压输电架空线、地势平坦、操作方便的区域。因此，每次置换作业前，应实地勘察现场、详细审读图纸、辨别气源方向，如果置换点选择不当，可能会产生不同程度的安全隐患，造成不良的社会影响，特别是置换环网管线时，除末端设放散点外，须在中间加设多处放散点，以确保置换不因管线环网、管径大小、管线长短等因素影响引起置换不彻底。

　　以安泰家园置换为例(如图1所示)，安泰家园小区内管道的铺设有环路，且一个大环路中套两个小环路，它的置换是典型的环路置换。

　　安泰家园的置换采用如下方案：除设置一个末端放散点外，又设置了五组环路置换点来完成环路的完全、彻底地置换，五组放散点分别为：B、C、D、E组(气流引导第一置换点)；F、G、H、I组(气流引导第二置换点)；J、K、L、M组(小环路末端置换点)；N组(大环路末端置换点)；0组(大环路末端置换点)。

　　①置换末端放散点A。

　　②在A点第一次取样合格后，依次打开B、C、D、E将气流引导至环路管线开始置换。

　　③当B、C、D、E四点第一次取样合格后，依次打开F、G、H、I点继续置换环路管线。

　　④当F、G、H、I四点第一次取样合格后，依次打开J、K、L、M点继续置换环路管线。

　　⑤当J、K、L、M四点第一次取样合格后，打开N点放散管线，将气流引导到环路末端。

　　⑥当N点第一次取样合格后，打开O点置换环路末端，取样、试烧三次合格后，环路置换合格，小区管线全部置换合格。

　　要求：每点均取样、试烧3次合格后，方可关闭放散点。

　　3.2严格遵守置换操作规程，确保置换的安全进行

　　置换过程中的安全操作，我们遵循“五步安全置换法”。控制置换工作中几个关键环节，即保证安全作业又使置换有序进行，实践证明，置换效果非常理想。

　　早宣传：做好置换前期准备工作，提前一天对作业区置换前端涉及供气小区居民以张贴告示方式通知，正式置换作业前l小时以喊话方式进行宣传,同时对污染区周边安全环境进行确认，杜绝明火，对周围人员加大宣传力度，使其远离污染区，各置换点设立监护人员，监督居民关闭放散一侧门窗。

　　放静电：作业人员进入工作区前需穿防静电工作服，做防静电处理，关闭手机、对讲机。我们要求工作人员取样前再次做放静电处理。

　　严操作：置换作业是危险的，现场只允许现场指挥发布操作命令，必须一切听指挥。在安装、拆除放散管或丝堵作业时，应使用防爆工具或采取防爆措施(如在放散管及丝堵上涂抹黄油等)。如需安装放散管，放散管高度须大于2m。

　　细取样：用取样袋取样前首先应对取样袋进行置换，即将第一次用取样袋取出的燃气排出，对再次取样的燃气进行试烧，试烧应远离污染区，并对周围环境进行安全确认后试烧。通过观察火焰可以判定取样是否合格，当外焰为兰色、内焰为黄色时说明管内空气未被置换干净；当火焰长而黄时，即呈扩散式燃烧，则说明管内空气已基本置换干净，达到合格标准。此后每间隔5min取样试烧1次，取样前掐住取样细管处熄灭火焰，排出余气，并确认火焰熄灭，连续取样、试烧3次结果均符合要求，方可停止放散。

　　慎通气：煤气设施置换合格后，应对置换范围内所有操作过的设施进行全面复查及用检漏仪或皂液进行查漏，确认符合运行要求才可通气运行，避免因误操作造成事故隐患。　

4置换作业技术性分析

　　4.1控制管内燃气流速或流量，减少静电积累

　　静电防护是安全置换的要素，由于燃气在管线中的流速越快，静电的积累就越大；管线的管径越大，静电的积累越大。采用控制流速或流量的方法可以实现减少静电积累的目的。根据国外实验得出的管道燃气安全流速公式：v=0.8(1/d)1/2(v一平均速度m/s,d-管道直径m），再结合流量计算公式Q=f·v（f-管道截面积)，得出安全流量Q=720πd3/2（m3/h）。假如输送管线管径为200mm，按照上述公式计算其安全流量为200m3/h左右。从中可以看出控制燃气流速、流量对减少静电的产生、积累有很大的影响。但是，实际供气过程中需要的流量和安全流量之间有着很大的差异，往往高出安全流量十倍甚至几十倍之多，而且管网中大量使用钢管、PE管，而管内的碎石、焊渣硬块会随着高速气流在管道内滚动、碰撞，产生火花，因而存在静电危害的可能性极大。为了尽可能减少静电带来的危险，我们在管网的置换操作中，采用严格控制管网压力，降低流速、流量的办法，尽可能地减少静电的积聚。《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》要求进行燃气直接置换时，将压力控制在5kPa以内，也实际上是出于控制流速从而达到减少静电影响考虑的。

　4.2迅速调节压力，减弱压力波动幅度

　　置换时，专人监控置换工作压力并及时调节，在预先设定的放散点进行监测取样。

　　通过多年置换积累的经验，我公司在置换过程中，将压力控制在2kPa左右。置换压力过大则燃气管道内流速增加，管壁产生静电，在环路置换中容易在置换管道内产生涡流，出现燃气抢先至放散(取样)处排出，产生取样合格的假象。而置换压力过小，燃气流量小，会增加置换时间。而我公司生产的煤气的爆炸极限为5.91％一59.8％，范围较宽，所以我们将压力控制在2kPa左右使置换更安全、更彻底。多年的实践证实，将燃气压力控制在2kPa左右是最宜的，从1993年投产以来，我们经历800多起置换工作，尤其在2003—2005年的中压煤气管网改线置换中，我们始终坚持2kPa的置换压力，没有出现过任何问题，进一步证明有效控制燃气压力和燃气流速所取得的良好效果。

　　5置换结果分析(如表1所示)

　　虽然不采用气流引导法置换环路的过程只用25min，但两条环路可能产生压力平衡状态下的置换合格的假象，导致置换不彻底；而采用气流引导法一一置换环路中的每一条管线虽然用去了60min，但是完全、安全、合格的置换不会产生事故隐患。

6结束语

气流引导法进行环路置换虽然耗时，但它是秦皇岛市煤气公司在一次次中低压环路置换工作中总结出的一套安全、经济的置换方法。详细、严谨的操作规程和强有力的技术安全保障是确保每一次成功置换的前提，气流引导法为环路置换提供了一条切实可行的置换方式。