3．2 注氮 注意 事项 由于氮 气可 使人 窒息，在作 业现场 液氮车 与氮气 车应按 照危 化品和压力容器设备管理要求摆放 。对 于 液氮源，管道置换氮气，接触液氮时应进行多方面的有效防护；注入氮 气 前应---氮气注入 的连接管道和氮气排 放的放空管 道牢固 ，防止氮气压 力不稳造成伤害 ：氮气 连接 设施要 进行试 压，还应 配备检 测仪器 ，天燃气管道氮气置换，防止氮气 泄漏 ，如 试压 过程 中发现注 氮管道 有漏 点，应 等到 设备恢 复到常温 且现 场含氧 量达标 后方可进 行紧 固或维修 ，禁止低 温 状态下拆卸注氮管道u引。 注氮过程中，通过氮气注入端的精密压力表、温度 计 ，及 时观 察氮 气注 入压 力 和温 度变 化情 况 ，防止注 入压力造成管道，氮气注入温度应控制 在 5～ 10℃，防止注入 管道 内的氮气温度过低 ，造成管 体温度 下 降，导致金属材 料金相 改变而 发生焊缝 冷脆 开裂 。管道 下游 注入 连通管道上安装超声波流量 计 ，用 于计量 回油过程 中 的流量 。回油过程 中与 各 个监测 点保持 通讯联络 ，及时掌 握 回油 清管器 的运 行位置 。当回油清 管器推 进至 管道末端 附近 时，应根据 现 场 情况 降低氮气 的注入 压力或停 止注入氮 气 ，利用 管 道 内的余 压推动 回油清 管器行进 ，控制 回油清管器 推 进速度 ，防止其进入收 (发)球筒时瞬 间冲击压力过大 。 当末 端接器报 警确 认 回油清 管 器进 入 收 (发)球筒 后 ，立 即关 闭收 (发)球筒 阀门，对油 品与氮气进行有效 切割 ，防止 回油氮气进入运行管道或储罐 内，对其造 成 冲击破坏 。 3．3 放空管道 的设置 回油结 束后 ，管道氮气置换，应 对管道 内的氮 气与可燃 气体 混合 物进 行放空排放 。根据 gb50251—2015<输气 管道 设 计 规 范>，放 空 管管径 一般 为干 线 直径 的 1／3～1／2，且 放 空管道 应 比临近设备 、构筑物高 出约 2m 并 固定 ，因 此采 用高架 式排放 管，并设置 --- 的防雷静 电接地和 阻火装置u 。 放空 排气 时气 体 中掺 有大量 油雾 ，排 出的油雾落 在 放 空 点周 围形 成 污 染 ，增 加 了后 期 处 置 工作 。可 对 放 空 管 安装 除 液 装 置 ，解 决排 气 带 出 的油 雾 污 染 问题 。
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用intervalcount分段方式，ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图fig.1partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:reynolds-stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%cpu和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的cpu消耗时间比realizablek-模型少11%，比rngk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求解器设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求解器，piso压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
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，管道氮气置换，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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