长输天然气管道氮气置换技术.pdf

4 2 油气 田地面工程第 2 7卷第 8期 2 0 0 8 ． 8 长输天然气管道氮气置换技术 白忠涛 王福文 董文章 大庆 油田 建设 集团管 道 公司 摘 要 为 了确保 天 然 气管道 试运 投产 过 程 中的安 全 ，采 用氮 气置换 的 方式对 天 然气 管道进 行 试 运投 产 ，即 先 将 氯 气 注入 管 线 ， 用 氮气作 为 天然 气与 空 气间的 隔 离介 质 ，投 产 时天 然气推 动 氮气 、 氮气推 动空 气进行 管 道 线路 置换 ，从 而使 天然 气管 道达 到顺 利投 产条 关键 词 天然 气管 道 ；氮气 置换 ；技 术 1 氮气置换 方式 天然 气 管 道 投 产 前 对 管 道 的 前 段 约 2 0 k m 左 右 采用 气 推气 的方 式进 行氮 气置 换 ，即 向管道 内直 接 注入 氮 气 ，用 氮 气推 空气 的方 法对 管道 内 的空气 进 行氮 气 置换 。在 天然气 投 产时 ，仍 是采 用气 推气 的方式 ，既天然 气 推动 氮气 、氮 气推 动空 气 的方法 对 管道 全线 进行 置换 。 例 如 大 庆 至 哈 尔 滨 天 然 气 管 道 丁 程 线 路 DNT 0 0管道 全 长 7 7 ． 7 3 k m，沿 线 设 有 双 合 首 站 l 座 、哈 尔滨 末站 l座和线 路 截断 阀室 3座 ，采 用管 道 内不 加清 管器 直接 气推 气 的置换 方 式 。 2 氮气置换设备 的选择 目前 氮气 置换 设 备常 采用 的是 液 氮罐车 ，通 过 对液 氮加 热 汽化进 行 氮气 的置换 工作 。另外还 有 车 载 氮气 生产设 备 ，设 备在 现场 直接 将 生产 的氮气 注 入管 道 。 庆哈管道 工程考虑到置换工艺 的简单 、方便 ， 选择 了 6 0 0 6 ． 5 D F型氮 气生 产车 ，氮 气生 产 车 生 产能力 为 6 0 0 m ／ h 。 3 置换对 氮气的要 求及 氮气量 的计 算 1 对氮气的要求。长输天然气管道置换对氮 气的要求 氮气 出口温度必须高于 5℃；注到管道 里 氮气 中 的含氧 量要 低于 2 。 2 氮 气量 的计 算 。庆 哈管道 对 双合 首站 及双 合 首站 至 1 阀室 的 1 5 ． 8 6 6 k m 管道 进行 氮 气置 换 ， 根据 氮 气置换 管 路容 积计 算 氮气用 量 。置换 完成 后 压 力达 到 0 ． 0 4 MP a ，共需 用 氮气量 约 为 8 9 0 0 m。 。 若采用液氮时 ，1 t 液氮转化为 1 个 标准大气 压 、5。C状 态下 的氮 气 体积 为 8 0 8 iT I 。 4 氮气置换过程 1 注 氮地 点 的 选 择 。全 线 只 选 择 一 个 注 氮 口，地 点选 择 在首 站 ，氮 气顺 气 流方 向进行 置换 。 2 计 算氮 气 与空气 混气 头 到达 阀室 时间 。根 据氮气 的流速 ，计算 出氮气 至空 气混 气段气 头 到达 阀室 的预 计时 间 ，方便 操作 人员 按时 在 阀室进行 气 体检测 等操 作 。庆 哈 管 道 工 程 于 2 0 0 7年 】 1 月 2 0 日 l O时开 始氮 气 置 换 ，氮 气 至 空 气 混气 段 气 头 到 达 1 阀室 的预计 时 间为 2 O时 l O分 。 3 氮气置换操作方法 。将注氮车连接首站管 道 ，注氮 过程 中 ，在 下游 阀室进 行 引气放 空 。首站 先置换 主管 道 ， 当在 出站 的 管 道 上 检 测 到 纯 氮 气 后 ，分别 对 放 空 和 排 污 管 线 进 行 置 换 ，方 法 是 将 D N5 0以上 阀门 打开 3 O 后 立 即关 闭 、DN5 0及 以 下 阀门全 开然 后关 闭 。 根据 测 算 氮 气 与空 气 混 气头 到 达 阀室 的时 间。 提前在阀室用 o ～2 5 便携式含氧量分析仪在管道 上压 力变 送器 或压 力表 的取 样 口检测 氮气 和空 气混 合段 气体 的 含 氧 量 ，当检 测 到氧 气 含 量 从 2 1 开 始下 降时 ，证 明氮 气 和空气 混气 头 已到检测 点 ，再 继 续检 测 ，当检 测 到氧 气含 量 降 至 2 时 ，既 可认 为管路 内是 纯 氮气 ，然 后停 止放 空直 至管路 压力 升 至 0 ． 0 4 MP a时氮气 置换 T作 完成 。 5 天然 气置换投产 1 计 算天 然 气与氮 气混 气头 到达 各 阀室 、场 站时间。根据天然气的流速 ，计算 I叶 f 氮气与空气混 气 头和 天然 气 -q氮气 混气段 气 头到 达各 阀室及 末 站 的预计 时 问 ，方便 操作 人员 按 时在场 站 、阀室 进行 气体 检测 等操 作 。庆 哈管道 于 2 0 0 7年 l 2月 5 13投 产，投产期间混气段气头到达各阀室及末站实际时 间和计 划 时 间基本 吻合 。 2 投产 置换 方法 。天 然气 置换 投产 采用气 推 气 的置 换 方式 。即天然 气推 动氮气 、氮气 推动 空气 的置换 方式 。庆 哈 管道 _T程 投产 时直 接从 哈尔 滨末 站引 气放 空 ，先 置换 主 管线 ，再 置换 阀室 和场 站放 空和排 污 等管线 。投 产期 间用 上游 供 气 阀门调节 天 然气 流 量 ，天然 气推 动提 前 注入 的氮气 段开 始进 行 线 路 、阀室 和场 站 的置换 ，全 线置 换期 间 ，分别 在 下 游 阀室 和场站 进行 引气 放 空 ，并 对 沿线 阀室 、场 维普资讯 油气田地面工程第 2 7 卷第 8期 2 0 0 8 ． 8 4 3 站各检测点的检测情况及时进行沿线阀室 、场站放 空和 排污 等管 线 的氮气 、天 然气 置换 。 根据上 游供 气 能力 、管径 及 天然 气流 速 ，测算 出每小时的供气量 。投产时控制天然气流量 ，保证 管道 巾天然气 流 速不大 于 5 m／ S 。 根据测算 的混气头到达各 阀室和场站 的时间， 提前 在 下游 的 阀室和 场站 进行 气体 检测 ，先 用便 携 式 含氧 量分 析仪 在 主管道 上检 测氮 气 含量 ，当检测 到纯氮气时 ，立 即对放空和排 污管线进行氮 气置 换 。然 后再 接着 采用 量程 为 0 ～ 1 0 0 的 便 携 式 可 燃 气体 检测 仪对 氮气 与天 然 气混气 段 进行 检测 ，当 氮气与天然气混气段通过检测地点时 ，混气段的天 然 气 含 量 将 从 0逐 渐 上 升 ， 当 天 然 气 含 量 高 于 I ／ ／ ／ ／ ／ ／ I Y ／ ／ ／ ／ ／ I Y ／ ／ ／ ／ ／ I Y ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／I f ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ⋯⋯ ／ ／ ／ ／ ／ ⋯⋯■， ⋯一 m ～一 ， 一 ⋯ 上接 第 3 5页 8 ． 9 m，通 过 P R O／ I I 软 件 流程 模 拟计算 系 统压 力 降 ，从 而得 出重 沸器 的安 装高 度 。 模 拟 计 算 得 出 △ P]一 一 3 ． 3 3 9 5 E一 2 ； A P 一 0 ．0 95 0 E 一 2； △P 3一 1 ． 45 0 6 E 一 2； △P 一 △P1 △ P 2 △P 3一一 1 ． 7 9 3 9 E 一 2， 即 △P 一 一 1 ． 7 9 3 9 E一2 1 0 0 ／ 5 9 5 ． 1 6 ／ l 0 0 0 一一3 ． 0 1 M Pa 。 H ／ H， △ P一 5 ． 9 ／ 5 ． 9 3 ． 0 1 一 2 ． 0 4 所 以 南计 算结 果得 出结 论 安 全 系数 大 于 1 ． 5 ～ 2范 围 ，初定 稳定 轻烃 塔底 重沸 器 5 ． 9 1I 1 的安装 上 接第 3 6页 ③恒荷 活荷 ；④ 恒荷 活 荷 温 度 荷 。 4 结构设 计 分析 。平 面张 弦梁 结构 的受力特 性实 际上 相 当简支 梁 的受 力特性 。从 截 面 内力情 况 来 看 ，张 弦梁结 构 与简 支梁 一样需 要 承受 整体 弯矩 和剪力 效应 。根 据 截面 内力 平衡关 系 ，张 弦 梁结构 在竖 向荷 载作用 下 的整体 弯矩 由上 弦构件 的压 力和 下 弦拉 索 的拉力 所形 成 的等效 力矩 来 承担 。南于张 弦梁结 构 中通常 只 布置竖 向撑 杆 ，且 下弦拉 索 不能 承受 剪力 ，从 2根竖 向撑 杆之 问 截 面内力 平衡关 系 来 看 ，其整 体剪 力基 本 南上 弦构件 承 受 。因此上 弦 构 件除 丫整 体弯 矩效 应产 生 的压 力外还 承受 剪 力 以 及 由剪 力产 生 的局部 弯矩 效应 。 5 结 构设 计分 析结果 。采用 有 限元分 析软 件 ANS YS对 张 弦梁结 构 进行 了 强度 及 刚 度 分 析 ，得 到 张弦结 构 中各种 杆件 的 最大受 压 应力 、最 大拉 应 力值 、结 构 的位移 和变 形情 况 ，最 终确 定结 构 的各 种杆 件 的截 面尺 寸 。 6 地震 作用 分析 。对 张 弦梁 结构进 行 了 自振 特性 分 析和 时程 响应分 析 ，获得 结 构前几 阶 控制周 期及 其 对应 振 型 。从结 构 的时程 响应 和 自振 周期来 9 9 时 ，即可 视 为管道 内气 体 已为纯 天然 气 ，接着 对放 空 和排污 等 管线进 行 天然气 置换 ，直 到全 线 阀 室、场站主管线和放空及排污等管线各检测点都检 测 到纯 天然气 为 止 。待 全 线平 均 压 力 升 至约 为 0 ． 2 MP a时 ，天然 气置 换工 作全 部结 束 。 3 升 压 检 漏 及 试 运 行 。当天 然 气 置 换 完 成 后 ，开始 全线 升压 ，当全 线平 均 压力 约为 1 ． 0 MP a 时 ，首 站停 止 进 气 2 4 h ，进 行 全 线 稳 压 检 漏 ，经 检查无 异 常后再 继 续升压 至工作 压力 4 ． 0 MP a ，开 始 7 2 h试运行 ，试运行正常后 ，置换投产工作全 部结 束 。 栏 目主 持张 夯 明 堋 ■ ， ■ t t t ∥ t ； t t ， t ； 钎 嬲 t ； 嬲 t t t 删 高度 合理 。 4 结语 基于 P R O／ I I 流程模拟软件 的计算准确 、模型 丰 富 、使 用方 便 等优点 ，建立 的重 沸器压 力平 衡计 算方法 ，大大简化了重沸器在以往设计 中复杂繁琐 的计算过程 ，提高了设计的准确性 ，对于设备的正 常运 转 、优 化工 艺流 程起 到 了至关 重要 的作 用 。 栏 日主持张 秀丽 获得 地 震作 用对 结构 的动 力性 能和 整体 刚度 的影 响 的程 度 。 4 结 语 由于张 弦结 构对 于设计 工程 师来 说还 是一 个 比 较新 的结 构形 式 ， 同时对 张弦结 构受 力特 点也 存在 不 同的理 解 ，本文 试 图从 设 计规 范 的角度 给 出了张 弦梁结 构 的一 般 设 计 步 骤 ，并 对 张 弦 梁 结 构 的建 模 、荷 载 工况 及动 力 响应 给出 了一般 的分 析 。但 是 由于本 文 仅是从 设 计 的角度 出发 ，对 张 弦梁结 构 的 结构加丁放样 以及结 构施 工阶段要求 等方面 的内 容 ，没有 给 出具体 分析 。 参考 文献 [ 1 ] 沈世钊 ， 徐崇宝 ， 赵臣．悬索结 构设 汁[ M] ．北 京 中国建 筑T业 出版 社 ， 1 9 9 7 ． [ 2 ] 浙江大学建筑 T程学 院 ， 浙 江大学 建 筑设计 研究 院．空 问结构 [ M3 ．北京 中 计划出版社 ， 2 0 0 3 ． E 3 3 沈 I U tJ ．中国空间结 构理论 研究 2 O年进展 [ G] ．第 卜届 空间结 构学术交流会论 文集 北 京 中国建 材 T业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 3 8 49 目主持张 秀丽 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载