天然气管道投产置换混气段长度的研究.pdfVIP

学兔兔 。．L AN。GAs TRANsP。RT 。N 卷T I油号储运{。5 天然气管道投产置换混气段长度的研究 段 威’张 健。张 硕’刘海萍’ 1．中国石油天然气股份有限公司西气东输管道分公司，江苏 扬州 225009 2．中国石油天然气股份有限公司中原输油气分公司，山东 德州 253020 摘要： 依据扩散基本理论和对流扩散方程建立的对流——扩散模型，推导出混气长度计算公式。利用 FLUENT模拟软件对天然气管道的氮气置换过程进行模拟，得出各主要影响因素对混气长度影响的 一 般规律。根据气体紊流扩散原理，构建天然气管道投产置换实验平台，对不同流速下管道内气体 的扩散过程进行实验研究。通过模拟结果与实验结论的对比，获得天然气管道置换过程混气长度的 变化规律，为天然气管道投产置换确定合理参数提供了理论依据。 关键词： 扩散理论；混气长度；影响规律；实验平台；置换参数 文献标识码：A 文章编号：1006—5539(2012)03—0005—03 O 前言 此间的浓度和压差的作用，导致空气与氮气、氮气与 我国天然气工业发展很快，资源与需求均有强劲 天然气间发生扩散，且扩散过程复杂，受到管径、介质 的上升趋势。特别是近十年来，天然气勘探在四川、鄂 流速、置换管道里程等多种因素影响，使氮气的实际 尔多斯、塔里木、柴达木和莺琼盆地取得了很大进展 1]。 需求量变得极为复杂 ]。针对这一现状，为使天然气管 置换投产是输气管道工程建设中的重要程序。投产 道投产过程安全可靠，提高置换效率，降低管道投产 中，管道的天然气置换是最危险的阶段，管道在施工 置换施工费用．有必要对天然气管道投产置换混气段 中有可能遗留下石块、焊渣、铁锈等物，在气流冲击下 长度的影响规律进行科学、系统研究。 与管壁相撞可能产生火花，管内充满天然气与空气的 混合物，若在爆炸极限范围内，就会爆炸起火E2 3。天然 1 混气段长度的一般影响规律 气管道在投产使用前，为避免天然气进入管线时直接 根据扩散理论与传质理论可推导出混气段长度 与管线中的空气混合发生爆炸，必须采用无腐蚀性、 的理论计算公式： 无毒害性的惰性气体作为隔离介质，将管线内的空气 L^=4LZPe~ (1) 置换出去_3]。氮气以其不易冷凝、惰性成份纯度高、压 1 其中 d= L／D ； ÷(1-7)Pe~- 力高等特点，成为在长输管道置换中最常用的置换介 质_4_。但是，由于氮气置换过程中空气、氮气、天然气彼 式中 ——管线内混气段长度，in； 收稿日期： 2011-09-11 基金项目： 西气东输冀宁南段增压工程资助项目(JNZY一2) 作者简介： 段 威(1983一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师，硕士，主要从事天然气管道工程建设相关技术工作。 学兔兔 I l 06 l 油OIL I 2012~6月 — — 管线长度，m： — — 介质流动速度，m／s； g D ——管线直径，m； 、 — — 置换时间。s。 式(1)为对称浓度范围内混气段长度的理论计算 赠 公式。式(1)表明，混气的多少与管内流速、管线长度、 管径等因素有关。