对燃气管道安全置换技术的探讨

对燃气管道安全置换技术的探讨
摘要：燃气管道是城市重要的基础工程设施，与城市居民生产、生活联系密切。

燃气工程的稳定运行需要完整、可靠的燃气管道作为支持，为了能够更好的
保障燃气供应的连续性、安全性、可靠性，做好燃气管道安全置换是非常必要的。

本文就以燃气管道安全置换技术为例，对其技术要点进行几点具体分析。

关键词：燃气管道置换；安全置换技术；分析
引言
安全、可靠的燃气管道置换技术，不仅可以保障燃气供应的连续性，而且还
可以消除诸多安全隐患，在实际置换过程中，技术人员要根据管道置换的类型，
选择正确的置换方法，以确保燃气管道置换可以顺利完成。

随着燃气管道工程规
模的扩大，加强安全、可靠燃气管道置换技术的研究是非常必要的。

1管道置换常用的方法
一切可燃性气体在空气中体积浓度超过一定量之后，就会发生爆炸，只要体
积浓度不超过一定的范围，那么就不会发生爆炸，这个范围被称为爆炸极限范围。

通常情况下，在对管道进行气体置换时，需要保证混合气体的的体积浓度不在爆
炸极限范围之内，并且还要采取有效的方式来控制，具体操作时，主要有两种方法：
1.1直接置换法
1.1.1两种可燃气体之间的管道置换
如果燃气管道置换时，两种可燃气体之间可以直接接触，并且混合之后不会
发生爆炸事故，那么可以采取直接置换法，用新的燃气来将原来的燃气置换出来。

1.1.2可燃气体与空气之间的管道置换
燃气在进入管道之后，会将原来的气体直接顶出去，这种操作方法比较简单，并且消耗的成本比较少，但是安全性性相对较差。

在香港有燃气公司规定，如果
燃气管道的容积不超过25 m3时[1]，那么可以采取直接置换法来完成可燃气体和
空气的置换。

这种处理方式花费的时间较少，并且所需要控制的范围比较窄，所
以发生爆炸的几率较低。

另外对于口径小的管道以及长度短的管道来讲，采取直
接置换法，相对比较便利。

管道的口径小，那么其横截面积也就比较小，这样可
以有效控制两种其他的混容量；长度短的管道，气体混合之后停留在极限范围的
时间比较多，控制比较容易。

在进行燃气管道可燃气体和空间之间置换时，如果
技术条件等比较完善，可以选择直接置换法，操作简单，十分经济安全。

1.2间接置换法
间接置换法是使用惰性其他来将燃气管道中的空气置换出去，常用的惰性气
体是Nz或烟气，之后在使用可燃气体来把管道内的惰性气体置换出去，这样就
完成了置换操作。

这种置换方式比较安全，但是置换投入的成本较高，并且操作
过程比较繁琐。

这种置换方法适合口径大的管道以及比较长的管道，因为这种操
作可以有效控制爆炸事故发生的几率。

另外，在燃气管道置换气体时，还要考虑
燃气管道内的洁净程度以及管道的材质，如果管道内有碎石颗粒，会和高速流动
的气体之间发生碰撞，会增加爆炸发生的几率，而PE管中气体流动很容易出现
静电集聚，进而引发爆炸事故。

2管道置换的具体类型
2.1新施_丁管道的置换
新的燃气管道在被使用前，管道内部会充满空气，所以想要投入使用，需要
将燃气管道内部的空气全部置换成可燃气体，在置换时采取的方法，主要有两种，分别是直接置换和间接置换。

两种置换方法相比[2]，间接置换方式相对可靠，也
值得被推广。

间接置换方式先用惰性其他来将燃气管道内部的气体置换出去，这时候可以
采取直接置换的方式，在置换过程中，可以提高进气的流速，但是要控制好惰性
其他的最大量，使得接入惰性其他的速度相对合理。

在对燃气管道内部的惰性气
体进行置换时，可以采取直接置换的方式，控制好管道内部的压力，要小于20 kPa。

同时还要对放散点的大气以及周围环境进行监测，一旦燃气管道内部的可
燃气体浓度达到燃烧极限，需要点燃放散，这样可以有效降低管道内部的压力，
避免发生爆炸事故。

2.2运行的燃气管道供应介质的置换
这种情况出现的情况也比较多，如原本的液化石油气管道变成天然气管道。

通常这种燃气管道置换操作时，会采取燃烧放散的方式，但是这种方式操作的速
度比较慢，所以在实际操作时，应该多设置几个燃放点，适当放大放散筒的口径，如果经济条件允许，可以设置多个排放管道，来增加燃烧嘴，加快燃烧放散的速度，使得管道内的进气速度和燃放速度相近，可以有效控制管道内的压力。

这种
时候可以先不在燃气管道中充入置换的可燃气体，先把进气阀门关上，然后在管
道末端燃烧放散，等到燃烧放散结束之后，在将换气的进口阀门打开，之后在点
燃燃放管，这时候要控制好进气的流量，使得管道内的压力控制在2 kPa以内，
一旦管道压力较高，就会增加分子运动速度，使得管道内的置换气体以及被置换
气体之间混合度比较高，放散的置换气体量多。

放散管处要附带阻火器，时刻做
灭火准备，在置换气体浓度>85％时，置换操作完成。

在采取这种置换方式时，
要清楚置换燃气和空气混合的爆炸极限，以免引发爆炸[3]。

2.3运行的燃气管道停气改造置换
这种燃气管道置换时，应该将管道的前后阀门都关闭，做降压处理，然后采
取燃烧放散的方式完成置换，现将进气阀门关闭，打开排气阀门，做燃烧放散，
燃烧的火焰熄灭之后，在管道内充入N2，之后在从新点燃方管，控制住N2的流量，等燃烧放散的火焰再次熄灭之后，在对管道的燃气浓度进行检查，如果浓度
合格，那么置换工作完成。

在置换过程中，如果燃放的场地比较空开，那么也可
以采取直接排放的方式，在管道完成置换之后，并不能马上开始动火施工，这是
因为管道内部可能还会有可燃气体的残留，这时候如果开始动火施工，会增加管
道内部的压力，进而会引起管道局部的可燃气体和空气混合达到爆炸极限，进而
会带来安全风险。

3管道置换的关键技术控制
3.1置换管道的压力
采取可燃气体置换空气时，要控制好管道的压力，压力控制在49 kPa以内，通常情况下，管道的压力需要控制在9.8～19 6 kPa，如果是低压煤气管道，可
以用管道内的煤气来进行置换。

置换管道的压力如果比较大，那么气体运动速度
比较快，两种其他的混合度比较大，会增加其他的放散量。

而如果管道内的压力
太低，会影响气体的流动速度，降低其他的放散速度，延长置换的时间。

3.2进气流速
置换过程中，空气的流速要保持在5s以下。

3.3放散点的设置及放敞管管径
燃气管道置换时，应该结合管道的长度以及放散现场的条件，来确定放散点
的数量和放散管的长度，管道的末端都要设置放散点，保证空气可以全部排放。

放散管的长度设置上，要控制在75—100 mm，如果在300mm下的管道，要结合允
许最大孔径来钻孔。

4特别管道的置换技术
4.1大口径管道的置换
对于大口径的管理开展置换工作时，由于管道放散和置换的气体量比较大，
气体之间的交界面也大，所以气体之间很容易混合。

这时候就要控制好置换气体
的注入放散和角度，减少置换作业的时间[4]，降低置换成本。

置换气体应该在管
道的起点从管道口的周切线方向注入，然后封死起点，开始的时候控制好气体的
流速，逐渐增加流速，通过旋转之后使得管道内保持静压，然后逐步注入置换气体，可以降低混容量。

4.2长距离管道的置换
对于较长的燃气管道进行置换时，不用一次性完成置换，可以设置多个阀门，然后有缓冲的完成置换，这样可以有效降低可燃气体和空气的接触几率，保证置
换的操作安全性，降低置换成本。

一般情况下，惰性气体阻隔段长度和管道口径
有关系，同时还要合理设置隔断阀门，使得每个置换段能够被有效分隔。

四、置换过程中注意的问题
1在对管道内的气体进行检测时，需要准备两台设备，一台设备完成检测之后，再用另一台重复检测，这样可以保证检测的质量，以免一台检测设备出现问题，影响检测结果，进而做出错误判断，引发爆炸。

2在选择置换方案时，应该全面综合考量，制定科学合理的置换方案，充分
控制投入的费用。

3采取间接法置换时，要根据管道的实际数据，估算出所需的惰性气体的容量，然后选择氮气瓶或氮气车，保证惰性气体有富余。

6.4采取直接置换方式时，要尽量选择白天和晴天来完成操作，因为在晚间
和阴天时，天气的气压相对较低，置换放散的燃气不容易扩散，同时，如果风比
较大，需要做好风向处的安全措施。

结束语
管道置换的目的是排除管道中原有的气体，之后接入另一种气体，进入管道
的新气体浓度达到一定要求之后结束，在这个过程中要确保置换的安全性、可靠性。

城市燃气管道运行中经常会遇到管道并网、旧管道改造等情况，而此时就需
要进行置换以确保管道的安全施工。

本文针对燃气管道置换技术进行了几方面讨论，旨在更好的推进我国燃气工程的建设与发展。

参考文献
[1]张玉星,江枫,马旭卿,王嵩梅.燃气移动计量装置研发及置换放散量统计[J].煤气与热力,2020,39(06):1-3+44.
[2]张玉星,马旭卿,何毅.燃气管道置换关键参数控制及计量装置设计[J].煤气与热力,2020,39(05):34-36+46
[3]吴明煌,曹阳.如何安全完成天然气管道置换[J].科技创新导
报,2021,14(26):53-54.
[4]刘明辉,肖金星,陈军.小口径燃气管道不置换连头技术[J].石油化工设备,2020,40(05):106-107.。