管道氮?dú)庵脫Q-念龍化工-天燃?xì)夤艿赖牡獨(dú)庵脫Q

天燃?xì)夤艿缿?yīng)急搶修中氮?dú)庵脫Q工藝優(yōu)化研究

應(yīng)急搶修中氮?dú)庵脫Q流程及方案

管道事故應(yīng)急搶修過程中，首先將破損口

前后 2 個閥室間的通過閥室放空立管放空至微

正壓(0.05 MPa)，再通過閥室向管道內(nèi)注入氮?dú)膺M(jìn)行置

換，管道氮?dú)庵脫Q，應(yīng)保證管道內(nèi)含量低于 2%。氮?dú)庵脫Q結(jié)束

后，再在破損口附近進(jìn)行應(yīng)急搶修施工，可以保證現(xiàn)場

施工安全。氮?dú)庵脫Q工藝(簡稱注氮工藝)根據(jù)其注氮

口的數(shù)量可以分為單端注氮和雙端注氮。單端注氮工藝

中，根據(jù)注氮端距離破損口的位置可以分為遠(yuǎn)端注氮和

近端注氮。單/雙端注氮工藝流程如圖 1 和圖 2 所示。

單端注氮流程如圖 1 所示，以事故管道其中一端閥

室作為注氮口，將氮?dú)庾⑷牍艿?，管道?nèi)的通過

破損口及另一端閥室放空管排出，由此實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)的氮

氣置換。當(dāng)破損口離注氮閥室較放空閥室遠(yuǎn)時，即L1＞ L2，稱為遠(yuǎn)端注氮；反之L1＜L2，則為近端注氮。

雙端注氮流程如圖 2 所示，以事故管道兩端的閥

室作為注氮口，將氮?dú)庾⑷牍艿纼?nèi)，管道內(nèi)的

通過破損口排出，天燃?xì)夤艿赖獨(dú)庵脫Q，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)的氮?dú)庵脫Q。

天燃?xì)夤艿赖獨(dú)庵脫Q
所需的計(jì)算時間、收斂速度等方面，四邊形網(wǎng)格均優(yōu)于三角形網(wǎng)格，所以本文選用四邊形網(wǎng)格。建立模型時忽略道的保溫層和防腐層，忽略壁厚，道內(nèi)氣體置換過程是在常溫下，而且流速較慢，道壁面可以認(rèn)為是常溫(環(huán)境溫度)。在劃分好的網(wǎng)格局部放大圖如圖1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的節(jié)點(diǎn)距離比為1)。圖中上下藍(lán)色線段代表道壁面，雖然網(wǎng)格軸向距離劃分較稀疏，但不影響本次模擬。圖1計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格局部放大圖Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中應(yīng)將“計(jì)算的度和計(jì)算所需時間”作為選取模型的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)學(xué)者付春麗曾進(jìn)行模擬并得出結(jié)論:Reynolds-Stress模型不適用于長輸管道氮?dú)庵脫Q數(shù)值模擬，因?yàn)榇四Ｐ陀?jì)算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%內(nèi)存，收斂難度大，所以應(yīng)從剩下三個k-模型中選擇。其中標(biāo)準(zhǔn)k-模型的CPU消耗時間比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者計(jì)算精度沒有太大差異。因此，本文長輸管道氮?dú)庵脫Q采用標(biāo)準(zhǔn)k-模型進(jìn)行湍流流場的數(shù)值模擬[5]。1.4邊界條件設(shè)置邊界條件時應(yīng)考慮實(shí)際計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度和適用于所選擇的模型。置換中的空氣和氮?dú)舛际强蓧嚎s氣體，將氮?dú)膺M(jìn)入管線的進(jìn)口設(shè)置為速度進(jìn)口將管線的出口設(shè)置為自由出口內(nèi)選取壁面邊界1求解器設(shè)置黏度利用理想氣體混合定律，密度的計(jì)算公式使用理想氣體，并將其應(yīng)用于組分運(yùn)輸模型中。采用一階隱式的非定常分離求解器，PISO壓力速度耦合算法，時間步長設(shè)置為0.1s，每一個時間步的迭代次數(shù)為20次。2數(shù)值模擬及分析從圖2中可以看到，其余條件不變的條件下，隨著直徑的增加，也增大了對流擴(kuò)散系數(shù)

工藝操作步驟

傳統(tǒng)注氮置換方法的工藝操作步驟（圖 1）如下：

（1）關(guān)閉甲、乙站場（閥室）線路截?cái)嚅y 01、11，放

空閥 02、13；打開放空閥 03、04、12、14 對管內(nèi)放

空至微正壓，關(guān)閉放空閥 04、14。 （2）在甲站場（閥室）注氮閥 05 處注入氮?dú)?，打開

乙站場（閥室）放空閥 14 進(jìn)體排放，并在放空閥

12 前壓力表接口處進(jìn)行可燃?xì)鉁y，當(dāng)濃度

低于下限的 25％時，持續(xù)檢測 10 min，若無異常，

停止注氮。

（3）在碰口點(diǎn) A 和 B 處無火花打孔檢測可燃?xì)怏w

含量，天燃?xì)夤艿赖牡獨(dú)庵脫Q，當(dāng)濃度低于下限的 25％時，確認(rèn)管

內(nèi)已全部置換合格，關(guān)閉放空閥 03、12、14。 （4）對碰口點(diǎn) A 和 B 處管道進(jìn)行動火切割，并對

碰口點(diǎn) A 的上游和碰口點(diǎn) B 的下游管內(nèi)放入橡膠隔

離球（充入瓶裝氮?dú)猓┖忘S油墻進(jìn)行封堵，進(jìn)行新舊管

道碰口焊接施工。

（5）焊縫拍片檢測合格后，燃?xì)夤艿赖獨(dú)庵脫Q，在恢復(fù)生產(chǎn)置換

時，由于隔離球至站場（閥室）之間封存有氮?dú)?，采用?/p>

燃?xì)庵脫Q加氮?dú)飧綦x的氣推氣置換技術(shù)將新建管道內(nèi)

空氣置換干凈[5]，后續(xù)進(jìn)行清管作業(yè)將隔離球清出。

中間注氮置換方法

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