【正文】 。 (10) 要求管道在置換中接地，特別是連接 PE 管道時(shí)必須接地。 (8) 置換進(jìn)氣端處必須安裝壓力表，監(jiān)測壓力。 (6) 間接置換應(yīng)采用氮?dú)饣蚱渌麩o腐蝕、無毒的惰性氣體 為置換介質(zhì)。 (4) 準(zhǔn)備滅火器并置于適當(dāng)?shù)奈恢谩? (2) 戴上適合的個(gè)人防護(hù)裝置。天然氣置換的安全問題是在置換過程中首先要解決的問題，必須符合下述要求才允許實(shí)施置換工作。本文結(jié)合英國燃?xì)庑袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)實(shí)際工作，詳細(xì)探討城市天然氣管網(wǎng)的置換安全及置換方法。 關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?；直接置換；間接置換；阻隔置換；置換技術(shù) 1 天然氣置換方法 為確保安全，在長輸管道和廠站的投產(chǎn)過程中一般都選用惰性氣體置換。具體操作是將連接隔焰器的軟管連接于頂層用戶支閥，打開單元總閥進(jìn)行置換，置換過程中持續(xù)取樣監(jiān)測，直至連續(xù) 2 次測得天然氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到 95%以上或取樣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)在 2%以下即為合格 [1](在英國的置換要求中，此數(shù)據(jù)為連續(xù) 2 次測得天然氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到 90%以上或取樣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)在 4%以下即為合格 [2])，停止放散，置換完成。一般這類置換管道長度較短，管道總?cè)莘e較小，可以采用管道最遠(yuǎn)端置換的方法 [ 7]。注意，在置換過程中至少保持一個(gè)放散口始終打開，理論上要求最遠(yuǎn)端的放散口在置換完成前一直打開。此方法優(yōu)點(diǎn)是置換時(shí)間短，效率高，對周邊影響小。這種方法要求較高，需要進(jìn)行計(jì)算，必須保證所有支管的天然氣流速大于最小置換流速。適用于人力有限或者同時(shí)置換時(shí)管道內(nèi)氣體流速不能達(dá)到最小的置換流速時(shí)，可以依次置換。例如在圖 7 中，管道綜合考慮按照放散口 1→ 放散口 3→ 放散口 4→ 放散口 2 的順序進(jìn)行。在置換時(shí)一般的選擇方法是從最大管徑的管道開始置換，選擇最遠(yuǎn)端放散，然后再依次置換其他支管。表 3 為管網(wǎng)壓力為 的旁通管、放散管公稱管徑速查表 [5]。必須針對管網(wǎng)系統(tǒng)選擇置換方法，以保證置換安全順利完成。 ④ 采用清管器隔離增加了工藝操作難度。 ② 由于天然氣管道內(nèi)沒有潤滑劑，僅靠清管器與管道的干摩擦，清管器皮碗磨損嚴(yán)重，且前后壓差較大，因此會產(chǎn)生較大的混氣量。充入管道的惰性氣體的體積不能小于表 2 的數(shù)據(jù) [2]。此方法可以用于長度大于 250m的管道，但局限于公稱管徑小于等于 600mm 的管道。本文主要說明使用惰性氣體做中間介質(zhì)的置換方法，氮?dú)饨橘|(zhì)阻隔置換見圖 6。主干管網(wǎng)天然氣間接置換見圖 5[4]。但是，它可以確保進(jìn)入管道內(nèi)的燃?xì)獠粫c管道內(nèi)空氣接觸，不會形成具有爆炸性的混合氣體。然后再將天然氣通入管道，同樣操作，在檢測管的取樣口取樣，用高精度燃?xì)鈾z測 儀進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測分析，如果連續(xù) 2次測得天然氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到95%以上即為合格 [1](在英國的置換要求中，此數(shù)據(jù)為連續(xù) 2次測得天然氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到 90%以上即為合格 [2])，置換完成。 間接置換方法具體操作過程是先將惰性氣體注入管道，在管道末端放散，使用惰性氣體置換出空氣，直至放散管取樣口惰性氣體的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到預(yù)定的置換標(biāo)準(zhǔn)為止。在置換過程中采用流速計(jì)或 U 型壓力表觀察管道升壓速度的辦法來測量其充氣流速，用閥門的開度來控制流速 (混氣過程中控制閥前的壓力要保持穩(wěn)定 )。此外，為了避免將雜物帶進(jìn)管道，應(yīng)事先在進(jìn)氣管道上設(shè)置過濾器。二是高速氣流吹動管道中可能殘留下來的石塊、鐵屑、焊條頭等固體物質(zhì)，與管道內(nèi)壁碰撞產(chǎn)生火花。 由于天然氣管道是封閉的，管道建成后經(jīng)歷了吹掃、強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)等工序，管道內(nèi)沒有活動部件，不可能因運(yùn)動、撞擊產(chǎn)生火花。對于天然氣來講，它的爆炸極限為 5%～ 15%，再考慮到其混合的不均勻性，天然氣體積分?jǐn)?shù)在 45%以下均應(yīng)視為危險(xiǎn)區(qū) (見圖 3，圖中數(shù)據(jù)均為體積分?jǐn)?shù) )，遇火源就要發(fā)生爆炸。 天然氣直接置換方法的特點(diǎn)是比較簡便也比較經(jīng)濟(jì)，但是具有一定的危險(xiǎn)性。 直接置換 直接置換操作過程以直接將天然氣緩慢通入管道替換空氣為例，過程中必須監(jiān)控置換情況和出口的天然氣體積分?jǐn)?shù)或氧氣體積分?jǐn)?shù)。為了盡可能減少靜電帶來的危險(xiǎn)，我們在管網(wǎng)的置換操作中，采用嚴(yán)格控制管網(wǎng)壓力，降低流速、流量的辦法，盡可能地減少靜電的積累。采用控制流速或流量的方法可以實(shí)現(xiàn)減少靜電積累的目的 [3]。s1) 最小流量/(m3為了避免分層現(xiàn)象的出現(xiàn)，實(shí)際置換流速必須大于表 1 中所列的最小置換流速。 通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，必須保持一定的置換流速才能杜絕置換中的分層現(xiàn)象。當(dāng)檢測人員從出口取樣檢測時(shí)，儀器會顯示體積分?jǐn)?shù)為 100%的天然氣，如果此時(shí)停止置換，滯留在管道內(nèi)的空氣將與天然氣混合，非?？赡苄纬杀ㄐ曰旌蠚怏w，在用戶使用時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。天然氣置換空氣或氮?dú)獾姆謱蝇F(xiàn)象見圖 1，空氣或氮?dú)庵脫Q天然氣的分層現(xiàn)象見圖 2。阻隔置換：在間接置換條件下，使用隔離設(shè)備 (如阻氣球、清管球、專用隔離裝置等 )或惰性氣體將天然氣與空氣隔離的置換方法稱為阻隔置換。直接置換：將天然氣直接通入管道中，天然氣與待投產(chǎn)管道中的空氣直接接觸，直至天然氣完全取代空氣；或用空氣直接通入管道中，空氣與待拆除管道中的天然氣直接 接觸，直至空氣完全取代天然氣的置換方法稱為直接置換。 (16) 置換管道末端應(yīng)配備氣體含量檢測設(shè)備，當(dāng)置換管道末端放空管口氣體含氧量體積分?jǐn)?shù)不大于 2%或可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)大于 95%時(shí)即可認(rèn)為置換合格 [1]。 (13) 置換過程中放空系統(tǒng)的混合氣體應(yīng)徹底放 (14) 采用阻隔置換法置換空氣時(shí)，氮?dú)饣蚨栊詺怏w的隔離 長度應(yīng)保證到達(dá)置換管道末端空氣與天然氣不混合。 (11) 火源必須距離放散口的上風(fēng)向 5m 以外。 (9) 放散口高出地面 以上。 (7) 現(xiàn)場必須設(shè)置 “禁止火源 ”、 “禁止吸煙 ”等安全警示標(biāo)牌。 (5) 管道內(nèi)空氣的置換應(yīng)在強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)、吹掃清管、干燥合格后進(jìn)行。 (3) 準(zhǔn)備呼吸器并能正常使用。 (1) 置換前必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。 置換安全 天然氣置換是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，若置換方案不當(dāng)或操作失誤，可能發(fā)生惡性事故，給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成損失。惰性氣體置換雖然安全性方面比較好，但是操作復(fù)雜且成本高，在低壓管道置換過程中一般采用天然氣直接置換。 廣海鋁業(yè)有限公司 二零一二年十二月十六日 天然氣管道安全置換方法的探討 摘要：參考英國 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與燃?xì)夤境墒旖?jīng)驗(yàn)，分析了 3 種城市天然氣管道置換技術(shù) (直接置換、間接置換、阻隔置換 )，對天然氣管道置換工藝參數(shù)的確定及控制方法進(jìn)行了探討，分析了置換方法在城鎮(zhèn)管網(wǎng)和用戶管道系統(tǒng)的應(yīng)用。 停氣和吹掃組織機(jī)構(gòu)人員分工 領(lǐng)導(dǎo)小組 組 長：曾茂林 張 波 周 勇 副組長：茍小平 曾華山 組員：王 光、黃 坤、陳治見、江叔安、王會強(qiáng)、茍明、朱喜平 、許永峰 組長職責(zé)： 審批停氣吹掃案； 審批停氣吹掃作業(yè)期間上報(bào)的各種臨時(shí)性問題解決方案 負(fù)責(zé)停氣吹掃方案的實(shí)施，由組長統(tǒng)一指揮各組行動； 負(fù)責(zé)解決解決置換期間現(xiàn)場各種臨時(shí)問題； 副組長職責(zé)： 負(fù)責(zé)停氣吹掃方案的實(shí)施，統(tǒng)一指揮小組行動； 負(fù)責(zé)研究解決停氣吹掃過程中出現(xiàn)的問題，對重大問題上報(bào)領(lǐng)導(dǎo)組并提出解決方案； 負(fù)責(zé)對停氣吹掃期間所出現(xiàn)的保衛(wèi)、外協(xié)、后勤等方面問題做具體覺定。 檢查系統(tǒng)是否有泄露點(diǎn)，管道與閥門，管道與設(shè)備，閥門與設(shè)備等之間的連接氣密性是否良好，以及整個(gè)系統(tǒng)管道是否完好。 管線吹洗合 格后，將管線復(fù)位，復(fù)位時(shí)應(yīng)注意清潔，不得落入異物再行污染管內(nèi)。 吹掃開始時(shí)，需緩慢向管道送氣，當(dāng)檢查排出口有空氣排出時(shí)，方可逐漸加大氣量至要求量進(jìn)行吹掃，以防因閥門、盲板等不正確原因造成系統(tǒng)超壓。吹掃中同時(shí)要將導(dǎo)淋、儀表引壓管、分析取樣管等進(jìn)行徹底吹掃，防止出現(xiàn)死角。 供吹掃用的臨時(shí)配管、閥門等 配備齊全 。 三、 準(zhǔn)備工作： 織機(jī)構(gòu)成立，任務(wù)明確，責(zé)任到人； 安全措施符合要求，安全標(biāo)志醒目； 空氣壓力、達(dá)到正常要求； 備好吹掃所需工器具及消耗材料； 未吹掃干凈的管道必須與設(shè)備隔離 。 吹掃時(shí)應(yīng)注意人身安全 ,在排放處或排放區(qū)域設(shè)置明顯標(biāo)志警戒 ,防止無關(guān)人員進(jìn)入而造成傷害。 吹掃時(shí)，為保證吹掃介質(zhì)和雜物有一定的排放口，拆開的法蘭應(yīng)與原管道錯(cuò)位，或保持一定距離（ 150mm），下游法蘭口要設(shè)有擋板（擋板需固定），防止雜物進(jìn)入。 天然氣管道停氣時(shí)，從天燃?xì)鈦碓?閥門后附近通氮?dú)廒s天然氣，也可采用打開所有入孔，自然通風(fēng)或強(qiáng)制送風(fēng)趕殘余天然氣。使用按規(guī)程規(guī)定有效可靠的裝置關(guān)閉入口天然氣及儀表導(dǎo)管閥門，檢修設(shè)備與運(yùn)行中的設(shè)備要用盲板或眼鏡閥可靠切斷。 天然氣停氣和吹掃方案 一、目的： 為進(jìn)一步加強(qiáng)公司安全生產(chǎn)管理工作，提高防范發(fā)生安全事故的能力，根據(jù)市政府有關(guān)文件的要求，結(jié)合公司實(shí)際，特制定本停氣吹掃工作方案。 當(dāng)排放氣體中的氧含量達(dá)到要求時(shí)方可停止，否則要反復(fù)進(jìn)行置換直到合格為止。 氮?dú)庵脫Q的方法和步驟 將整個(gè)裝置分成若干子系統(tǒng) 將各子相應(yīng)隔離并保持子系統(tǒng)內(nèi)部管道暢通，打開子系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)閥，工藝閥等。 六、氮?dú)庵脫Q方案 由于化工物料易燃易爆，有毒有害性和化工產(chǎn)品高純度要求，因此在化工投料前，需要對化工裝置進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，拆除設(shè)備中的雜物（如空氣中的二氧化硫、氫氣等）和過量的氧，防止產(chǎn)生爆炸性混合氣體和不必要的化學(xué)反應(yīng)。 設(shè)備的氣密性試驗(yàn)壓力各設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。 對作氣壓試壓的設(shè)備，氣密性試驗(yàn)可在氣壓試驗(yàn)降到設(shè)計(jì)壓力后進(jìn)行檢查時(shí)，一并進(jìn)行。潔凈的空氣，氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，對要求脫脂的設(shè)備，應(yīng)用無油氣體、氣體溫度不低于 5℃。 塔沖洗（脫脂）合格后應(yīng)及時(shí)封閉，保證在以后工序的施工中不再被污染，并填寫《設(shè)備清洗、封閉記錄》 五、氣密性試驗(yàn)方案 氣密性試驗(yàn)前，設(shè)備上的安全裝置，閥類、壓力計(jì)、液面計(jì)等附件及全部內(nèi)件均應(yīng)裝配齊全，并經(jīng)檢查合格。 表面處理及合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合 HGJ22983的有關(guān)規(guī)定，酸洗或鈍化合格后的塔，應(yīng)采取有效的保護(hù)措施。并 填寫《設(shè)備清洗、封閉記錄》 奧式不銹鋼制塔用水進(jìn)行沖洗及充水滲漏、鼓泡實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)將水責(zé)去除干凈，當(dāng)無法達(dá)到這一要求時(shí)，則應(yīng)控制用水的氯離子含量不超過 25PPm。 四、塔是清洗與封閉 塔安裝完畢后，均應(yīng)進(jìn)行清掃、清除內(nèi)部的鐵銹、泥沙、灰塵、木塊、邊角料和焊條頭等雜物，對無法進(jìn)行人工清掃的設(shè)備，可用蒸汽或空氣吹掃，但吹掃后必須及時(shí)除去水分，對因受熱膨脹可能影響安裝精度及損壞構(gòu)件的塔，不得用蒸汽吹掃，忌油塔的吹掃氣體不得含油。 奧式體不銹鋼設(shè)備不得使用氯離子含量超過 25PPm 的水進(jìn)行沖洗。蒸汽吹掃必須用相應(yīng)的安全措施。 氯甲烷裝置槽、貯罐和換熱器的清洗吹掃方案 目的 清除槽、貯罐中的污垢和雜物 設(shè)備清洗吹掃的 一般要求 本裝置的設(shè)備盡可能采用人工清掃，對人工清掃無法進(jìn)行的設(shè)備可以 =采用空氣吹掃。 在供水管沖洗完畢后，可在供水總管未端和回水管未端加接一個(gè)短管，以便回水管道的清洗，或者沖洗之前就連接一個(gè)短接管。 水沖洗應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，則以出口的水色和透明度與入口處目測一致為合格。 水沖洗的排放管應(yīng)接入可靠的排水井或溝中，并保證排泄通暢和安全，排放管的截面不應(yīng)小于沖洗管截面的 60%。 將循環(huán)水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)各換熱器設(shè)備的進(jìn)出口分別用盲板進(jìn)行隔離。 建立盲板表，在機(jī)泵、換熱器、塔、反應(yīng)器等設(shè)備的進(jìn)出口處加上盲板或其它方法堵住，在安裝盲板之前，要按照管道的直徑 的大小預(yù)制好盲板，建立好盲板表，努力做到專板專用。 檢查支、吊架的牢固程度，必須時(shí)給予加固。 確認(rèn)吹掃所需的工具、氣源齊全，充足。 管道系統(tǒng)最終封閉前，應(yīng)進(jìn)行檢查，并填寫《管道系統(tǒng)吹洗記錄》。 沖洗時(shí)，除有色金屬外，應(yīng)用木錘或橡膠錘敲大管子，對焊縫、死角、和管底等部位應(yīng)重點(diǎn)敲打，但不得損傷管子 對沖洗后可能存留贓物、雜物的管道，應(yīng)用其它方法補(bǔ)充清理。 系統(tǒng)進(jìn)行清洗時(shí)，要嚴(yán)禁不合格的介質(zhì)進(jìn)入機(jī)泵‘換熱器、塔、反應(yīng)器等設(shè)備，管道上孔板、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、測溫元件等在吹掃時(shí)應(yīng)給予拆除，焊接的閥門要拆掉閥芯或全開。 氯甲烷裝置水系統(tǒng)的清洗方案 目的 氯甲烷裝置的水系統(tǒng)包括循環(huán)水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)，目的是清除管道系統(tǒng)中的污垢、雜物。 放空氣體處理系統(tǒng)的管道吹掃，也可根據(jù)情況采用倒吹的方法，即以各槽、貯罐為貯氣罐或氣源，先支管后主管的順序進(jìn)行。 吹掃的順序一般應(yīng)按主管、支管、疏排管依次進(jìn)行。 建立盲板表，在機(jī)泵、換熱器、塔、反應(yīng)器等設(shè)備的進(jìn)出口處加上盲板或其它方法堵住，在安裝盲板之前，要按照管道的直徑的大小預(yù)制好盲板，建立好盲板表，努力做到專板專用。 檢查支、吊架的牢固程度，必須時(shí)給予加固。 確認(rèn)吹掃所需的工具、氣源齊全 ，充足。 管道系統(tǒng)最終封閉前，應(yīng)進(jìn)行檢查，并填寫《管道系統(tǒng)吹洗記錄》。、 吹掃時(shí)，除有色金屬外，應(yīng)用木錘或橡膠錘敲大管子，對焊縫、死角、和管底 等部位應(yīng)重點(diǎn)敲打，但不得損傷管子 對吹掃后可能存留贓物、雜物的管道，應(yīng)用其它方法補(bǔ)充清理。 系統(tǒng)進(jìn)行吹掃時(shí)，要嚴(yán)禁不合格的介質(zhì)進(jìn)入機(jī)泵、換熱器、塔、反