摘　要：分析LPG瓶组气化站供气小区管网、户内设施氮气置换过程中的主要问题和对策，探讨管网置换的原则、顺序，介绍了置换前的准备工作和置换步骤。

关键词：LPG瓶组气化站；  管网；  氮气置换；  燃烧放散

Control of Nitrogen Replacement Process in Community Facilities with LPG Pipeline Supply

Abstract：The main problenls aiid countermeasures in the process of nitrogen replacement for pipenetwork and indoor facilities in community supplied by LPG cylinder group vaporizing station are analyzed．The principle and order of nitrogen replacement in pipe network are discussed，and the preparing work before replacement and replacement procedures are introduced．

Keywords：LPG cylinder group vaporizing station；pipe network；nitrogen replacement；combustion diffllsinn

1　概述

淄博绿能燃气工程有限公司(以下简称淄博绿能公司)在2002年之前，曾采用LPG瓶组气化站给小区供气，建设了大量的LPG瓶组气化站小区供气设施。随着管道天然气的到来，近几年，燃气行政主管部门从安全角度出发，要求将已有的LPG瓶组气化站供气小区并网改造为天然气管道供气。由此，原有的燃气设施在最大限度利用的前提下，要进行相应的改造。

LPG瓶组气化站供气小区的庭院管道及户内燃气管道，均采用符合GB／T 3091《低压流体输送用焊接钢管》或GB／T 8163《输送流体用无缝钢管》的钢质管道。燃气设施改造前会停气，但管道内仍会存留常压气态液化石油气，甚至会有少量LPG残液。在改造、拆除过程中，不可避免要进行电焊、气割、机械切割等作业，如果不对燃气设施进行合理地置换，后续作业很容易引发燃烧、爆炸等安全事故。

2　置换过程中的主要问题及对策

2.1　置换出来的气态LPG的处理

采用氮气进行置换。因气态LPG的密度比空气大，庭院管道置换过程中，如果直接将管道内的气态LPG排入空气，气态LPG会沿着地表扩散，易积聚在低洼处。气态LPG爆炸下限(约1.5％)较低，放散出来的气体与空气混合，很容易达到爆炸极限。并且小区内人员密集，机动车辆较多，流动性大，很难做到有效地大范围警戒控制，可燃气体极易遇到火花，引发燃烧、爆炸事故。因此必须考虑安全可靠的燃气放散方案。

采取的方案：因庭院管道内可燃气体量很大，选用灶具燃烧方法，将置换出来的可燃气体燃烧掉，确保放散过程中无气态LPG排放到环境中，安全得到保证。关于灶具我们选用了中压单眼灶。选用中压单眼灶的原因主要为：燃烧耗气量大，可保证作业效率；置换过程中对压力波动不敏感，适应波动范围大，易于控制；价格便宜，易采购；简单、便捷，易操作，易搬运。每根户内立管的放散均选在顶楼住户，使用居民户内灶具燃烧，火焰熄灭后，再用软管引到窗外，向窗外大气中排放。其余住户的表前、表后管，因管道内的可燃气体量较少，直接放散到窗外大气中。

所有部位放散合格标准：使用可燃气体浓度检测仪检测，当气态LPG体积分数低于0.3％(气态LPG爆炸下限的20％)时，认为合格。

2.2　庭院管道放散燃烧时的过程控制

采用燃烧法要充分认识燃烧的几个阶段及特性：a．点火阶段，当氮气送入后，保持一定的压力，之后进行点火，点火时要保证人员安全。b．稳定燃烧阶段，点火后在氮气推动下，排放出的燃气会相对稳定地燃烧。c．火焰减弱阶段，当管道内的燃气浓度逐渐降低，燃烧火焰会逐渐减小，直至不能燃烧。另外，更换氮气瓶时，管道压力会降低，火焰会逐渐变小，甚至出现不燃烧现象。d．火焰熄灭阶段，火焰熄灭后，气体继续放散，此时放散出来的气体仍然含有一定浓度的燃气，确保该阶段的放散气体能够燃烧掉，是置换过程要特别关注的问题。

为保证燃烧过程充分有效，放散燃烧过程中我们使用了LPG喷火枪(图1中右侧作业人员所持的与LPG钢瓶连接的工具)。点火时先点燃喷火枪，在灶具出气口处燃烧。之后打开灶具开关，完成点火。因喷火枪有一定的长度，点火人员可与灶具保持一定距离，可以保证点火过程的安全。在稳定燃烧阶段，人员要与灶具保持一定的距离，密切关注灶具的火焰燃烧状况。当管道内燃气浓度减小，火焰变小，即将不能燃烧时，要点燃喷火枪在灶具出气口上燃烧，灶具火焰熄灭后，要继续保持喷火枪的火焰，并对喷火枪的火焰进行仔细观察。灶具火焰熄灭之初，喷火枪的火焰会因为有放散燃气参与燃烧而比正常燃烧时大，当喷火枪的火焰恢复正常(喷火枪的火焰恢复正常说明放散气体所含燃气量很少)后，再继续燃烧5～10min，使用燃气浓度检测仪进行检测，直至合格。

2.3　置换过程中氮气压力的控制

为了稳定管道内压力，我们在管道入口处安装了一只压力表，实时观察氮气入口处的管道压力(氮气进气点设施情况见图2)。并为放散点与氮气进气点的监控人员配备了对讲机，实时保持通话。由放散点监控人员指挥氮气进气点监控人员，实时调节进气压力，保证适宜的置换压力。庭院管道置换时，管道压力基本控制在30～40kPa；户内管道置换时，管道压力控制在2.8kPa左右。

2.4　管网置换的原则、顺序

小区庭院管道支线和户内设施较多，要确保每条管段都能完全置换，就需要确定科学合理的置换顺序。对小区管网进行分析，可以通过关闭阀门，将小区管网划分为若干个相对独立的区域，每个独立区域的置换方法基本相同。

为便于论述，将LPG瓶组气化站供气管网进行简化，简化模型见图3，假设供气小区有3栋楼(1^#、2^#、3^#)，每栋楼有4个单元。以简化模型为例，对置换的原则、顺序进行探讨。

①区域的划分

关闭F2后，就可以置换由F1控制的独立区域。

②置换顺序

每个置换区域的置换顺序，本着先主后支、先远后近、先楼前再户内的原则进行。即先将主管道置换，合格后逐栋楼置换，各楼的置换顺序也是由远及近。每栋楼置换时先置换楼前管道，置换合格后进行户内管道置换。户内管道置换时先置换户内立管，置换合格后进行各住户的户内表前、表后管道置换。

针对图3的置换顺序为：

a．先置换“进气点—F1—F5—A”段管道。可由末端A处所在单元的一楼住户引出放散点燃，此时F3、F4关闭，1^#、2^#楼楼前管与主管隔开，并且1^#、2^#、3^#楼的引入管阀门均关闭，打开A处引入管阀门，使被置换管段形成独立的管路。置换合格后，因3^#楼楼前管已经完成置换，直接进行户内立管置换。打开各单元入户引入管阀门，对各单元同时进行置换，使用每个单元顶楼住户的灶具燃烧掉户内立管的燃气，再用软管引到窗外，向窗外大气中排放。置换合格后，再对其余各层住户的表前、表后管进行置换，全部合格后关闭F5。

b．2^#楼的置换。置换前再次确认2^#楼引入管阀门处于关闭状态后，打开F4，放散点选在管道末端B点。对F4-B段楼前管道进行置换，合格后再进行户内管道的置换(户内管道置换顺序同34楼)。全部合格后关闭F4。

c．其余每栋楼均按照2^#楼的程序进行置换，直至该区域每栋楼都置换完成。

3　置换前的准备工作

①依据图纸，对需要置换的小区管网进行区域划分，并确定各区域的置换方法及顺序。

②现场准备：核实现场的管道、阀门位置，通过开关阀门，了解每个阀门是否有效，清楚阀门是否有内漏情况(通过阀门开关及管段压力变化试验来确定)。对于关键阀门，如发现内漏或失效情况，要在停气后更换，为之后的置换做准备。停气后将氮气进气点设施按要求安装。

③置换的工具及材料准备：可燃气体浓度检测仪(LPG)、扳手、氮气(每20户配备1只氮气瓶，每瓶容积为40L，压力为12MPa)、对讲机、喷火枪、LPG钢瓶、单眼灶、胶管、灭火器。

④作业人员配备：氮气进气点3人(1人负责读压力表，2人负责更换氮气瓶，并调节氮气输出压力)；户外管道放散点4～6人(2人监控燃烧点，其他人对安全放散区域进行监控)；户内置换放散8人(2人／组)。

⑤确定现场指挥系统(原则上所有指令由一人下达，避免出现混乱)，置换作业前要将指挥原则、方式向所有作业人员传达。

⑥作业前进行人员任务分工及安全技术交底。

4　置换步骤

①各岗位人员就位。

②关闭置换区域内的所有引入管阀门并进行确认。

③关闭所有区域主控制阀门并进行确认。

④氮气进气点设施安装完毕并进行确认。

⑤放散点安装完毕并进行确认(选择本区域最远点的一楼住户，用准备好的胶管接燃气表后原有的灶前直通球阀，引出至户外，胶管的户外端接中压单眼灶)。

⑥按照置换顺序进行置换。

⑦置换合格确认，封闭管道系统。

5　结语

淄博绿能公司于2011年12月严格按照以上原则及方法，对博山机关小区31栋楼完成了置换。整个置换过程安全高效，后续管道拆除施工安全，未发现管道内残气影响施工现象。之后，淄博绿能公司所有LPG瓶组气化站供气小区并网改造前，置换方案的制定和过程控制均以此工程为样板实施，现已安全完成多个大型小区的置换，对该置换方案的安全性和可行性进行了充分地验证。

本文作者：张伟  王淑范  商永淼

作者单位：淄博绿能燃气工程有限公司