一、工程简介

佛山市天然气高压管网工程项目是广东省LNG工程的配套工程，负责接收上游广东大鹏液化天然气有限公司的高压天然气后用管道输送到各区的调压计量站，经调压计量后向下游各区的燃气公司供气。工程范围包括佛山市域范围内从南庄门站到禅城、南海、顺德、三水、高明五区调压计量站之间的天然气高压及次高压天然气输配管道及配套设施。

第一阶段工程共建成门站1座，调压计量站4座，独立阀室1座，DN500高压管线 (设计压力4.4MPa)33.4km(含电厂专线4．3km)，DN350次高压管线(设计压力1.6MPa)15.5km。详见管线走向示意图(图一)。本次天然气置换包括对除电厂专线外的全部场站、阀室和线路。

二、天然气置换方案

方案1、天然气直接气顶气置换法

首站接收天然气后，以流速小于5m/s的速度进行输送直接置换管道中的空气，在管道末端的放散管处进行放空；用浓度检测仪在放散管的检测口检测天然气浓度，判断置换是否完成。

该方案简单、经济，一步到位，不需要进行太多的工艺操作，能较快的完成置换；但管道内有天然气和空气的混气段，部分混合气体一定在爆炸极限范围内，若遇到火花有爆炸的可能；同时在末端的放散管处需要长时间进行空气和天然气排放，对环境会造成一定的污染，浪费天然气量大，安全性较差。

方案2、天然气清管隔离置换法

先在首站的发球筒中装入清管器，接收天然气后以流速小于5m/s的速度用天然气推动清管器到末站的收球简；同时在末站的放散管处进行放空，在收到清管器后用浓度检测仪在放散管的检测口检测天然气浓度，判断置换是否完成。

该方案也是一步到位完成置换，同时天然气排空量较少，对环境影响较小；但操作比方案1复杂，同样存在因清管器密封不严，部分天然气泄漏到清管器前方的空气中，造成管道内有燃气和空气的混气段，部分混合气体可能在爆炸极限范围内，若遇到火花有爆炸的可能。另外，如管道较长或管径有变化，清管置换要分成几段作业，效率较低。

方案3、氮气间接置换法

采用方案1的方式，先用氮气将管道内的空气全部置换，再用天然气将氮气置换。该方案安全可靠，操作简单，但需进行二次操作，用氮气量大，费用高。

方案4、 天然气、氮气清管器隔离置换法

先在首站的收球筒内装入第一个清管器，用氮气推动清管器运行500～1000m后；再装入第二个清管器用天然气推动第二个清管器前进，形成天然气、第二个清管器、氮气隔离段和第一个清管器、空气的隔离方式在管内运行，如图二：天然气、氮气清管器隔离置换示意图所示；同时在末端的放散管进行放空，在收到两个清管器后用浓度检测仪在放散管的检测口检测天然气浓度，判断置换是否完成。

该方案安全可靠，即使第二个清管器密封不严，天然气也是泄漏到清管器前方的氮气中，与氮气混合，不形成爆炸气体；同时该方案用氮气量较少，但操作较复杂，技术含量高需进行技术经济比较；同样，如管道较长或管径有变化，清管置换要分成几段作业，效率较低。

三、天然气置换方案的选择

按照公司“安全，经济、高效”的置换原则，经公司相关技术人员的认真讨论后，根据工程的实际情况决定采用方案3和方案4进行天然气置换。

高压管道分成三段，第一段门站至罗村DN500管4.3 km，第二段门站至北 DN500管24.8km，第三段北 至桂城DN350管15.5 km。分别对高压管道根据工程的实际情况进行了置换方案的选择。

1、门站至罗村段

该段在罗村调压计量站未设收球简，且距离较短,只有采用方案3的方式进行置换，耗氮气量约1000m3。

2、门站至北滘段

该段管道长、管径大，若采用方案3方式置换需耗氮气约6000m3，费用约12000元;选用方案4方式进行此段管道的置换，耗氮气约250m3，费用约500元(不含清管器费用)。

3、北滘至桂城段

该段管道较短，管径较小，若采用方案3方式置换需耗氮气约2000m3，费用约4000元；选用方案4方式进行此段管道的置换，耗氮气约120m3,费用约240元(不含清管器费用)。

四、置换过程中的注意事项

1、 氮气、天然气可令人窒息，置换过程中应随时检测氧含量。

2、 为较好地控制流速，宜在首站安装流量计，方便监控。

3、 末站的天然气放空，应在四周做好浓度监控，杜绝火源。

4、 做好置换应急预案，预防突发事件发生。

五、结论

天然气高压管道的置换要在确保安全的前提下，做到经济、合理、可行。采用天然气、氮气清管器置换法是天然气置换中安全可行的置换方法之一，该方案不但技术上可行而且经济合理，值得推广应用。此次天然气置换工作比外委专业单位置换节约近百万元的费用。