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谈燃气放散的相关问题
摘要：随着国内天然气置换热潮的到来，燃气放散成为置换过程中的关键问题之一。本文针对天然气置换燃气放散的方式、地点及燃烧放散设备等问题进行了一些探讨，并对放散时间进行了理论公式的推导。
关键词：置换 燃气放散 放散时间
1 引言
    随着西气东输工程的进展，广东省LNG项目的实施。城市燃气正在经历由人工煤气、液化石油气向天然气置换的过程。而管网放散在这一置换工程中占据着重要地位，它关系到整个置换工作的进度与安全。本文对燃气放散有关问题进行探讨。
2 放散方法和地点的选择
    燃气放散指在管道投入运行时或置换改造时利用放散设备排空管内的空气、原有燃气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。燃气放散通常采用的方法有：直接放散法，燃烧放散法，此外还有吸收法等。
    深圳原使用的气源为液化石油气，因此在天然气置换放散时采用以燃烧放散为主的方法。具体说，即中压市政、庭院管网采用燃烧放散，低压的少量气体则根据实际情况采用直接放散或燃烧放散。放散时采取相应的通风及安全防护措施。
放散地点的选择直接关系到放散的安全。对不同的管道进行放散时要因地制宜选择合适的放散地点。  
市政管的放散地点一般设在管道上的凝液缸、阀门井、放散井等地方。放散时要远离高压电线、公共建筑、民宅以及行人密集的路口等。
    庭院管道的放散点通常设在上升立管阀门下端的放散阀、阀门井、凝液缸、放散井等处，也可利用地面表箱的放散阀进行放散。
    楼栋内燃气的放散通常利用天面的放散阀，以及下降立管的排液阀等直接放散。
    户内管的燃气比较少，可用软管引至户外直接放散或直接利用燃具进行燃烧放散。
    放散要尽量选择在夜间或来往人员较少的时段。降低燃气放散的不安全因素。
    同时，为安全起见，放散点应配备必要的防护用品及消防器材，尤其是中压管道的放散，应在放散区域设防护栏，禁止行人围观，避免发生意外。
3 放散设备的探讨
    明火放散的火焰很高，给人造成一种内心的恐惧感，也具有相当的危险性，故最好选择一种燃烧器或者火炬放散设备来进行燃烧放散。
    简单的做法是将放散管的末端锤扁，这样可以加大阻力，减小气流速度，从而降低放散火焰高度。此时放散火焰高度最高可达4m～5m，稳定后约为3m左右。该做法简单，但火焰高，较为危险。
也可自制简易的燃烧器来进行燃烧放散，如图1所示。在DNl5的放散管用大小头接一个简易燃烧器。这种简易燃烧器是用DN65，长约70cm钢管制成，上开有20～30个直径约为5～6 mm的小孔。通过简易燃烧器燃烧的火焰高度大大减小，燃烧也比较均匀，是一种比较好的做法。另外也可以采用专门的燃烧火炬的设备来进行燃烧放散，但这样放散的投资将会增加。

4 放散所需时间的计算
    在整个置换工程中，管网置换与燃具置换需要紧密配合，而放散时间是管网置换时间的重要组成部分，对放散时间进行估算有利于置换工作的合理安排。加快置换速度。燃烧放散时间与燃烧器的种类有密切的关系，准确的理论计算很难实现。经经验测试与理论结合。可对直接放散的时间进行估算，计算公式如下：
     管道换气时间估逄公式［1］：

通过放散孔的气体流速v[1]:

    其中：
    ν-放散孔LI气体流速(m／s)；
     p-管内气体的压力(Pa)；
   ρ-管内气体的密度(kg／m3)；
     n-孔口系数(取O.5～0.7)。
由于随着放散时间的延续，管内气体的压力和密度不断地变化，故单个放散口放散时间的计算公式：

    其中：T-单个放散口放散时间(h)
     K-放散置换系数(一般取2～3)；
   ρl-放散开始时管内气体的密度(kg／m3)；
     p2-放散结束时管内气体的密度(kg／m3)；
     P1-放散开始时管内气体的表压(Pa)；
     P2-放散结束时管内气体的表压(Pa)；
     V-放散管道内气体的体积(m3)；
     A-放散孔口的截面积：
    ν-放散孔口气体流速(m／s1。
    设管径为D、管长为L，放散管管径为d，对放散时间进行积分：

    放散时间调查及公式计算见表1。
    由表1可看出，放散置换系数K与放散管道的长度和管径大小有关。当管道长度大于等于500m或管径大于等于DN250时，放散置换系数K可取2.5：其余，放散置换系数K取2.2。
    对于比较长的管线进行放散时通常要设多个放散点以加快放散的进程。但实际放散时间因放散点数量多少、位置不同及放散的相互影响，并不是简单的算术平均，而应考虑放散点系数，故多个放散点理论所需的放散时间即为：

    其中：T′-多个放散点所需的放散时间；
     T-单个放散点所需的放散时间；
     N-放散点的个数：
     E-放散点系数(取1.1～1.2)
例如，按表1所示，采用本文所推导的公式(2)计算益田路市政管接驳时单个放散点所需的放散时间：
表1  放散时间调查及公式计算对照表
名称
长度(m)
管径
(mm)
放散口
数量
放散前压力
(MPa)
放散后压力
(MPa)
放散前
气体密度(kg／m3)
放散后
气体密度(kg／m3)
实际放散时间
(min)
按公式(2)计算的单个放散口放散时间(min)
按公式(3)计算    的多个放散口
放散时间(min)
K=2.2
10=2.5
K=2.2
K=2.5
福民家园碰口
300
110
1
0.063
0
3.694
2.246
5
4.80
5.46

华润中心碰口
400
100
1
0．07
0
3.806
2.246
7
7.26
8.25

鸿基花园碰口
500
100
1
0.066
0
3.717
2.246
10
9.24
10.50

可园碰口
300
150
l
0.057
0
3.515
2.246
14
13.61
15.47

仙湖风景碰口
400
150
1
0．07
0
3.806
2.246
15
16.78
19.07

兴业银行碰口
280
200
1
0.071
0
3.828
2.246
21
22.59
25.67

后海大道市政管碰口
550
200
3
0.06
0
3.585
2.246
20
47.42
53.89
15.81
20.66
现代华庭碰口
500
250
2
0．06
0
3.585
2.246
45
67.47
76.67
33.74
44.08
益田路
市政管接驳
200
300
1
0.067
0
3.739
2.246
40
36.59
41.57

罗芳气站出口碰口
250
300
1
0.071
0
3.828
2.246
49
45.01
51.15

    说明：表中所示气体压力均为表压；气体组份按丙烷与异丁烷体积比为4:6计；气体密度均按20℃时考虑，放散后气体密度按1个大气压下的气体密度取值；因现场实际采用管口未砸扁的放散管，故n取0.7；放散置换系数K分别取2.2和2.5；且放散点系数E取1．15。

    又例如，按表1所示，采用本文所推导的公式
(3)计算后海大道市政管碰口时多个放散点所需的放散时间：

     因此，采用本文所推导的公式计算的放散时间与实际放散时间基本吻合。
    由此可见，采用本文所推导的公式，除可计算管内燃气放散时间外，并可根据置换进程的要求，事先确定放散口的个数。
6 结论
    对于原气源为液化石油气的城市，天然气置换放散时宜采用以燃烧放散方式为主的方法，燃烧放散时最好采用燃烧器进行燃烧。放散地点应注意与周围建筑、人群保持一定的距离。尽量采用管道上设备如凝液缸、放散阀进行放散。根据放散燃气量的多少，采用本文所推导的单多个放散口放散时间计算公式，采用相应放散置换系数K，选取放散点的个数，计算放散的时间以控制置换的进程。
参考文献
     李公藩，燃气工程便携手册．北京：机械工业出版社．2002.6
(本文作者：侯思慧 黎珍 深圳市燃气工程设计公司 518001)