管道、站场空气置换技术及安全要求课件

管道、站场空气置换技术及安全要求：E-mail:主要内容标准规范的要求天然气管道置换要求天然气管道置换工序天然气管道置换的安全案例：中石油西南油气田分公司仁寿县富加输气站输气管线“1.20”泄漏爆炸事故（一）输气站基本情况：富加输气站位于四川省眉山市仁寿县富加镇，始建于1975年，设计日输气量950万立方米，设计压力3.92MPa，1976年正式投入运行。事故发生时日输气量26万立方米，输气压力1.0MPa。案例：“1.20”输气站输气管线泄漏爆炸事故

（二）事故发生及抢险经过：1月20日10时30分，施工单位完成φ720管道碰口后的空气置换作业，开始缓慢升压，11时40分压力缓慢升至1.07Mpa，并恢复正常流程。12时17分，φ720输气管线泄漏的天然气携带硫化亚铁粉末从裂缝中喷射出来遇空气氧化自燃，引发泄漏天然气管外爆炸，因管外爆炸后的猛烈燃烧，又引起两次剧烈的管内爆炸。事故发生后，输气调度部门立即通知相关单位关断干线截断球阀并进行放空，13时30分，事故现场大火扑灭。案例：“1.20”输气站输气管线泄漏爆炸事故

（三）事故原因。直接原因：φ720管材螺旋焊缝存在焊接缺陷，在一定内压作用下管道出现裂纹，导致天然气大量泄漏，泄漏的天然气携带硫化亚铁粉末从裂缝中喷射出来遇空气氧化自燃，引发天然气管外爆炸，因管外爆炸后的猛烈燃烧，又引起两次剧烈的管内爆炸。案例：“1.20”输气站输气管线泄漏爆炸事故

主要原因及教训：一、管道运行时间长，管材疲劳受损，且90年代流向调配、管道压力频繁变化，加剧了管道局部产生金属疲劳；二、管道建设时期，防腐工艺落后，且长时间输送低含硫湿气，导致管内腐蚀，并伴有硫化亚铁产生；案例：“1.20”输气站输气管线泄漏爆炸事故

一、标准规范的要求管道内空气的置换应在强度试压、严密性试验、吹扫清管、干燥合格后进行。管道内空气应采用氮气或其他无腐蚀、无毒害性的惰性气体作为隔离介质。置换过程中不同气体间界面宜采用隔离球或清管器隔离。置换空气时，氮气或惰性气体的隔离长度应保证到达置换管线末端空气与天然气不混合。置换过程中管道内气流速度不应大于5m/s。《天然气管道运行规范》（SY/T5922-2003）二、天然气管道置换要求1、管道投产常用的置换方案：确定天然气管道置换方案主要包括是否采用惰性气体（氮气）隔离置换和是否采用清管器隔离器置换两个问题。有四种置换方案：（1）无清管器无氮气（天然气—空气）；（2）有清管器无氮气（天然气—清管器—空气）；（3）无清管器有氮气（天然气—氮气—空气）；（4）有清管器有氮气（天然气—清管器—氮气—清管器—空气）二、天然气管道置换要求3、清管器隔离置换：在气体界面间加清管器固体隔离介质来进一步阻隔气体间的混合。国外大部分天然气管道采用“气推气”方式进行置换。国内较早管线采用有隔离器方案，以减少混气。但从投产实践中得知：没有采用清管器隔离的混气段比采用二个隔离清管器要短。（涩宁兰、西气东输、忠武）。二、天然气管道置换要求4、“气推气”置换方案工艺原理：三、天然气管道置换工序1、注氮与封存（1）注氮方案的确定

氮气置换可以采用注液氮和注气氮二种方法。注液氮时采用液氮泵车（带加热气化装置）或液氮槽车加液氮泵（带气化装置）的方法进行注氮。用于较多氮气的加注。注气氮采用吸附式制氮机现场制取氮气后直接注入管道貌岸然，一般用于氮气耗量较小的工程。三、天然气管道置换工序（2）注氮流程

三、天然气管道置换工序（3）注氮工艺注氮封存工艺就是把管道置换所需的氮气全部注入首站与某个截断阀室之间的管段，然后进行氮气置换与天然气置换工艺。注氮时要打开该截断阀室的放空阀，在阀室上游压力表处每3min检测一次含氧量，时间间隔逐渐缩短。当检测到氮气一空气混气段气头时，记录时间，继续检测。当含氧量降至2％时，关闭放空阀，氮气和空气的混合气体已全部放空，注氮工作完成。

三、天然气管道置换工序

（5）注氮总量注氮量主要由注氮期间的氮气混合量、氮气段通过全线的混气量和沿线场站、阀室转换用的氮气量、富裕量等组成。氮气按一个标准大气压、5℃的状态计算，1吨液氮转化成标准大气压、5℃状态下的气体体积为808方。管道注氮总量确定

三、天然气管道置换工序

（6）注氮作业前准备工作

①对注氮现场及周边环境进行考察，防止置换时氮气排放造成人员窒息和其它财产损失。对液氮生产厂家、生产能力、库存量进行调研，做好储备；对液氮加热泵车和运输车进行调研，做好紧急情况下的调用。三、天然气管道置换工序

②修建进场道路，场地的三通一平。③安排注氮车及其它设施的停放位置，现场测量所需与之配套的注氮连接管线的长度，提前加工制作好注氮接头。④液氮生产地点和加热泵车所在单位至注氮地点的道路情况调查，同时选好备用路线。三、天然气管道置换工序③注氮车加热装置氮气出口温度范围为5~25℃（注意：氮气出口温度不得低于5℃)。根据注氮速度、环境温度等因素确定加热装置选型和供热能力备用系数等，确保加热装置出口氮气温度。④在保证注氮温度的同时，注氮速度应不低于3.0t液氮／小时，注氮时如果注氮温度和注氮流量不能同时满足要求时，必须优先保证注氮温度。⑤液氮纯度在99.95％以上，且其腐蚀性组分符合要求。三、天然气管道置换工序（7）对注氮车的技术要求：

①注氮车蒸发器出口必须采用加热装置对氮气进行加热。②注氮车加热装置氮气出口处应有准确、可靠的温度显示仪表和流量显示仪表。三、天然气管道置换工序2、氮气置换与天然气置换

从气源向管道注入天然气，在气源压力作用下天然气推动氮气、氮气推动空气沿管道不断前进。在沿管线各个放气点不断放出空气，不断检测各放气点的含氧量，判断氮气与空气界面的位置。当含氧量降至2％时，关闭放气阀，该监测点以前管道的氮气置换工作完成。各工艺站场上游管道内氮气置换完毕后，进行该站场、截断阀室内的各支管和阀门仪表的氮气置换工作。管道中氮气的排放可以在管道终点集中排放，也可以选择管道终点前几个阀室的放空点分别排放，目的是减少管道终端接收站的集中污染问题。管道终端接收站的氮气置换与天然气置换工艺与中间站相同。管道终端接收站天然气置换完毕后，管道即可投入正常运行，置换过程结束。三、天然气管道置换工序3、有隔离器时置换用氮气推清管器进入管线，形成一定长度的氮气段后，再由天然气推清管器进入管线。最后管线中形成压缩空气段、氮气段及天然气段，沿管线不断前进，完成整个管线的置换置换过程。置换过程中站场的置换程序与无隔离球时的置换程序相同。三、天然气管道置换工序置换过程中，可能出现泄漏或爆管，使天然气大量外泄等事故。故必须制定可行的天然气置换空气的方案，和一旦发生事故所采取的处理措施，指挥和操作人员都必须严格执行置换方案中各项安全措施。由于参加置换工作的部门多，人员多，必须加强组织领导，合理分工，密切协作，做好各项准备工作，抓好安全教育，落实安全措施，才能保证置换试运顺利进行。四、天然气管道置换的安全

1、置换前的准备工作(1)制定各项安全规章制度。如各工种的以岗位责任制为中心的生产制度、安全操作规程、安全检查路线图、设备保养、维护规程等。(2）对管道操作员工进行培训，要做到各工种的操作人员熟悉本岗位的工艺流程、操作规程、安全规定及异常事故处理操作方法等。培训后应进行考核，合格者方能上岗操作。(3）工程全面完工后，要组织质量检查验收。各站场管网、站间管道要清扫，保持畅通；各种设备、仪器仪表安装完毕后要调试合格；全线通信要畅通。四、天然气管道置换的安全（4）置换领导小组及各专业组的人员要落实，职责分工应明确，保证各部门能在统一指挥下，紧密配合、协同一致地工作。(5)气源要落实，能满足置换阶段的用气量。配备化验人员及化验分析仪器，定时对气质进行分析，以保证天然气质量达到管道输送的气质要求。(6)组织好抢修队伍，配备好抢修用的车辆、器材、救护设备、足够的消防器材。(7）制定切合实际情况的置换试运方案，报经上级批准后，应向广大职工反复交底。四、天然气管道置换的安全

2、置换试运的安全措施（1)高度重视并认真做好置换前的各项准备工作，为安全置换一次成功奠定基础。(2）对职工及沿线群众进行安全宣传和教育：四、天然气管道置换的安全①要求参加置换的职工做到熟悉各项安全生产制度、岗位安全操作规程，熟悉常见事故处理方法，掌握消防灭火器材的使用方法，对参加置换的操作人员要进行详细的技术交底、进行置换操作演练，做到岗位明确，职责清楚。②向沿线民众做好宣传，置换期间要求人、畜、车辆不能在管道附近停留，站场设立警戒区，有明显的“禁止烟火”和“禁止通行”标志。非工作人员不得进人输气站场及操作区，在警戒区内严格控制一切火种。四、天然气管道置换的安全（3）天然气置换过程：①置换中操作要平稳，升压要缓慢，一般应控制天然气的进气流速或清管球的运行速度不超过5m/s。站内管线置换时，起点压力应控制在0.1MPa左右。②置换放空时，根据情况适当控制放空气量，先由站内低点排污，用瓦斯报警器测试排污点，若天然气味浓时，改为高点放空。③无风天气放空时应考虑放空管周围天然气浓度不得达到爆炸下限。在放空口附近设取样点，定时取样化验，直至天然气中含氧量小于2%时，才能结束置换。④放空过程中，在放空口周围半径300m的隔离区内应禁止烟火。四、天然气管道置换的安全(4)放喷吹扫。为了加快置换速度，沿线各站常常采用放喷吹扫。用天然气放喷吹扫时，应首先进行天然气置换，置换完管内空气后，先关上放空阀，待放空区域的天然气扩散开后再点火放喷。为了便于天然气扩散及放喷的安全，应注意的问题有：①吹扫放喷口应选择在空旷、开阔、人员稀少的地方，避开民房、工厂、铁路及公路要道。②放喷口前方200m，左右l00m，后方50m内不得有人、畜和建（构）筑物。③放喷口应朝上，与地面夹角不宜小于45度，放喷管线要固定牢靠，放喷阀门应操作灵活。④吹扫口周围50m内应设专人警戒，监测气体浓度及扩散危险区范围，严禁在夜间进行吹扫作业。四、天然气管道置换的安全

(5)在通球，置换及严密性试验的升压过程中，无关人员不得进入管道两侧50m以内，没有下达检查命令时，工作人员不得在管道上停留。置换领导小组下达检查命令后，各岗位人员应对站内及管道进行检漏，发现问题及时报告、处理。在操作时应注意：①通球置换进行时，打开收发球筒的快开盲板之前，必须关闭与之相连的阀门，才准打开放空阀卸压，待球筒内气压为零时，才打开盲板。②装取清管球时，要用不产生火花的有色金属工具，防止摩擦产生火花。③收发球筒加压前，要检查防松楔块及防松螺丝是否拧紧，加压及打开盲板时，操作人员不准站在盲板的前面及悬臂范围内。四、天然气管道置换的安全

(6)置换前进行全线检查，检查的项目是：①检查落实置换的组织和站场人员配备；②检查落实置换用的各类物资及装备；③检查落实置换的临时工程及补充措施；④检查站场和阀室阀门的开关状态，要求阀室的截断阀全开，其余全关，站场的阀门全部关闭；⑤检查清管器接收、发送筒是否严密可靠；⑥检查落实站场仪表自动化系统和电动阀的调试情况；⑦检查落实注氮口和连接管是否准备好。⑧对所有放空管线的固定情况进行检查。四、天然气管道置换的安全(7)进入阀室必须有两人同时在场，检查人员应配有防爆手电筒，并保