长输管道氮气置换-管道氮气置换-念龙化工

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天燃气管道氮气置换
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用intervalcount分段方式，ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图fig.1partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:reynolds-stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，管道氮气置换方案，比k-模型要多消耗50%~60%cpu和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的cpu消耗时间比realizablek-模型少11%，比rngk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求解器设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求解器，piso压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
?应用效果

应用效果

天燃气长输管道靖西---、靖西二线、咸宝

线运行超过 10 年，由于部分管段两端的线路截断阀存

在内漏现象，在管道动火碰口作业中，无法采取有效

措施进行隔离。自 2011 年以来应用中间置换方法，在

dn 600 和 dn 400 的长输管道上进行了 8 次改线碰

口氮气置换作业，置换效果---，通过对两端放

空阀门的控制和使用隔离球封堵隔离，使内漏的天燃

气通过放空系统放散掉，形成了较长的氮气密封段，避

免了与空气的直接接触，---了阀门内漏带来

的动火作业风险，---了动火作业和恢复生产

置换作业安全，氮气使用量与传统注氮方法比较无差

别，做到了安全、、经济。

天燃气输送管道运行较长时间后，阀门的内漏问

题不可避免。在输气干线碰口作业气体置换过程中，长输管道氮气置换，

提出中间注氮方法，通过对中间注氮置换这一工

艺技术和装置的研究，在实际生产中解决了干线阀门

内漏困扰动火作业安全风险问题，对管道动火

碰口作业的安全实施具有较强的指导性和可操作性。

但是，对于一些阀门内漏---通过放空仍不可控的情

况，建议对碰口作业段管道相邻侧管段进行或全

部放空直至可控，或者采取---输带压碰口方法，燃气管道氮气置换，以确

保动火施工安全。

力在不断地变化，因此清管器运行速度难以得到控制。结合国内西---、涩宁兰等输气管道投产经验，可知加清管器置换并未达到隔离气体、减少混气量的目的。根据实践经验对这３种输气管道置换方案应用效果进行对比总结，各种方案的优缺点如表１所示。 表１　常用置换方案比较表方 案 优 点 缺 点 加清管器有氮气置换 各组分彼此独立；系统置换安全；技术操作难度低 氮气需求量大，费用高；受地形等因素影响大，易增加混气长度 无隔离器氮气置换 与空气隔离，安全；速度易控、操作简单、费用低；受地形及管道安装影响小；有利于保持管道干燥程度 管道每个区域没有相对的独立性；扩散速度受压力温度和置换速度影响 加隔离器无氮气置换 比较经济；清管器能清除管线内污物；便于了解管线内部的实际情况 不易操作，操作复杂； 危险系数较高，管道氮气置换，投产时间长 ２一维氮气置换模型 管道在置换过程中，由于两种气体存在着速度梯度和浓度梯度，在分子扩散和对流扩散的作用下（主要是对流作用），在接触界面会发生传递，即混气，如图１所示。 由于管道的直径和长度相比可以忽略不计，所以可以假设沿径向分布均匀，并且不存在径向浓度梯度。将空气视为单一物质，用一维对流扩散方程描述管内断面混气平均浓度分布，其方
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