近年来，管道运输建设在我国的发展非常迅速，在此发展过程中长输管道的安全投产置换问题---。据研究，燃气管道氮气置换，为---管道置换过程的操作安全，通常选择氮气把输气站及管道内的空气置换出去，因为空气中的含量很容易达到一定---发生[1，2]。投产置换的关键是怎样有效、科学、安全和经济的把空气从管道中置换出去。当前---对混气段规律的研究较少，有关行业对其也没有明确的规范要求，置换投产的操作过程都多凭经验，在这个过程当中存在很大的盲目性，造成了人力、物力及成本的浪费。在本文中模拟了管道投产置换过程，模拟出了混合气体在氮气置换过程中的影响规律，该模拟结果可以---的运用于实践，为安全生产带来---效益。1数值计算1.1计算模型长输管道投产氮气置换过程涉及到氮气的流动、氮气与空气的混合以及氮气推动空气流动，也就是氮气在空气中的对流扩散过程。多相流模型中的混合物要求两相中只能有一相是可压缩的，且不能模拟多相之间的混合流动和反应流动，所以混合模型不合适。通过对各类物质的对流、扩散和反应源的守恒方程的求解，可用fluent来模拟物质的混合和运输[3，天燃气管道氮气置换，4]，因此采用化学反应模型中“组分运输模型”(即在不发生化学反应的情况下计算组分之间的相互参混过程)作为长输管道投产氮气置换的计算模型。1.2网格划分长距离管道氮气置换过程中，重力对混合气的影响较小，重力对轴向截面水平方向的影响可以忽略不计，所以本文中fluent的模拟过程是二维模拟，管道置换氮气，计算区域用gambit软件进行网格划分。二维网格的划分可以使用三角形网格(tri)和四边形网格(quad)，管道氮气置换，由于在两种网格的步长几乎相同的条件下，两种网格在解的度、
工艺操作步骤
传统注氮置换方法的工艺操作步骤（图 1）如下：
（1）关闭甲、乙站场（阀室）线路截断阀 01、11，放
空阀 02、13；打开放空阀 03、04、12、14 对管内放
空至微正压，关闭放空阀 04、14。 （2）在甲站场（阀室）注氮阀 05 处注入氮气，打开
乙站场（阀室）放空阀 14 进体排放，并在放空阀
12 前压力表接口处进行可燃气体检测，当浓度
低于下限的 25％时，持续检测 10 min，若无异常，
停止注氮。
（3）在碰口点 a 和 b 处无火花打孔检测可燃气体
含量，当浓度低于下限的 25％时，确认管
内已全部置换合格，关闭放空阀 03、12、14。 （4）对碰口点 a 和 b 处管道进行动火切割，并对
碰口点 a 的上游和碰口点 b 的下游管内放入橡胶隔
离球（充入瓶装氮气）和黄油墙进行封堵，进行新旧管
道碰口焊接施工。
（5）焊缝拍片检测合格后，在恢复生产置换
时，由于隔离球至站场（阀室）之间封存有氮气，采用天
燃气置换加氮气隔离的气推气置换技术将新建管道内
空气置换干净[5]，后续进行清管作业将隔离球清出。
中间注氮置换方法
力在不断地变化，因此清管器运行速度难以得到控制。结合国内西---、涩宁兰等输气管道投产经验，可知加清管器置换并未达到隔离气体、减少混气量的目的。根据实践经验对这３种输气管道置换方案应用效果进行对比总结，各种方案的优缺点如表１所示。 表１ 常用置换方案比较表方 案 优 点 缺 点 加清管器有氮气置换 各组分彼此独立；系统置换安全；技术操作难度低 氮气需求量大，费用高；受地形等因素影响大，易增加混气长度 无隔离器氮气置换 与空气隔离，安全；速度易控、操作简单、费用低；受地形及管道安装影响小；有利于保持管道干燥程度 管道每个区域没有相对的独立性；扩散速度受压力温度和置换速度影响 加隔离器无氮气置换 比较经济；清管器能清除管线内污物；便于了解管线内部的实际情况 不易操作，操作复杂； 危险系数较高，投产时间长 ２一维氮气置换模型 管道在置换过程中，由于两种气体存在着速度梯度和浓度梯度，在分子扩散和对流扩散的作用下（主要是对流作用），在接触界面会发生传递，即混气，如图１所示。 由于管道的直径和长度相比可以忽略不计，所以可以假设沿径向分布均匀，并且不存在径向浓度梯度。将空气视为单一物质，用一维对流扩散方程描述管内断面混气平均浓度分布，其方
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