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摘 要：结合澳门特别行政区大型商业综合体燃气系统特点，阐述天然气置换的主要流程，对天然气置换过程中的难点进行探讨，提出应对措施。
关键词：天然气置换；商业综合体；澳门
参考文献示例：
钟建新. 澳门大型商业综合体天然气置换探讨［J］. 煤气与热力，2024，44（10）：B38-B40.
液化石油气是城市的主要气源之一，2022年全国城市液化石油气管道长度达2 547.37 km。长期以来，澳门特别行政区大型商业综合体大都使用液化石油气或柴油作为燃料，自2013年天然气引入民用开始，随着天然气管网的建设及国家“双碳”目标有序推进，澳门陆续有大型商业综合体开展天然气置换工作。天然气置换涉及法规、经济、技术及安全等问题，科学组织、安全实施是置换工作的重中之重。本文就澳门特别行政区大型商业综合体天然气置换组织、实施以及面临的主要难点进行探讨。
澳门常见的大型商业综合体包含酒店、餐饮和娱乐场所等，以小型液化石油气站的形式供应液化石油气。个别大型商业综合体的酒店客房数量超过6 000 间，内部的餐饮场所近百家，建筑内燃气管道呈枝状结构，管道长度超过10 km，燃气系统庞大、复杂，液化石油气消耗量约10 t/d。
勘查包括图纸和现场勘查，主要对燃气系统包括管道、户内调压计量设施、燃气探测器、燃具进行现场与图纸核对，重点关注商业综合体在运营过程中更新、改造带来的变化。
设计须以澳门特别行政区第27/2021号行政法规《建筑物燃气设施的技术规范》为依据，包括与市政天然气管网的接驳、燃气系统水力计算以及已有改造等。考虑到燃料热值变化，须整体及逐段对燃气管道管径、调压器、流量计和阀门等进行流量复核；要对锅炉、燃具等的品牌型号进行登记，并匹配原厂天然气燃烧器；按照法规要求重新布置燃气探测器。之后再分析天然气置换步骤，形成天然气置换方案。
天然气置换方案通过后，按澳门特别行政区政府要求，对天然气置换工程进行申报，并取得施工准照。
施工是置换前期准备工作，包括安装天然气调压橇，并与建筑燃气系统相连；改造管径偏小的燃气管道；改造各用气点调压及计量设施；安装天然气探测器，并接入综合体监控系统。包括设备采购时间，置换前准备工作约180 d 。为不影响商业综合体正常营业，通常利用非营业时间施工。
天然气置换主要包括天然气置换、燃气系统改造、燃具改造及调试、天然气泄漏报警系统投用等。置换工作一般晚上进行，时间控制在8 h以内，以降低对商业综合体的影响，必要时设置临时供气设施。
① 天然气置换
大型商业综合体天然气置换常用的方法有间接置换和直接置换两种。间接置换是先向燃气系统引入氮气置换管道中的液化石油气后，再引入天然气置换氮气。间接置换特点是安全性高，但操作复杂、成本高且置换时间长，通常在需要对燃气系统改造时使用。
直接置换是向燃气系统直接引入天然气，置换系统内的液化石油气。直接置换特点是操作简单、成本低、置换时间短，优先采用此方法。
② 燃气系统改造
燃气系统改造主要涉及新建的天然气系统与现有燃气系统接入、隔离原有液化石油气储存及气化设施、用预制的大口径燃气主干管道替换旧燃气主干管道等。
③ 燃具和用气设备改造及调试
包括炉灶和锅炉的改造及调试，为取得消防有关的相关认证，通常采购原厂燃烧器及配件，不建议采取扩孔的方式进行改造。
④ 天然气泄漏报警系统投用
投用事先安装的天然气泄漏报警系统，并接入综合体监控系统。
天然气置换后，拆除液化石油气储存及气化设施，以及液化石油气泄漏报警系统，再向政府申请验收并取得使用准照。
① 燃气系统间接置换难度大、耗时较长
为了改造燃气系统，需对燃气系统使用氮气进行间接置换，使系统内液化石油气体积分数降至爆炸下限以下，再进行钢管切割和焊接等作业。氮气置换通常是先消耗燃气系统内液化石油气，再使用氮气吹扫置换。具体做法是：关闭气源，使用锅炉或燃具燃烧消耗管存液化石油气，待压力降至各分支管道调压器进口压力限值后关闭分支阀门。在燃气系统靠近气源端的合适位置注入氮气，吹赶燃气系统残留液化石油气至系统末端的小型火炬燃烧，直至末端液化石油气体积分数低于爆炸下限。
但在实际置换过程中，经常出现燃气系统末端液化石油气体积分数长时间达不到爆炸下限，或出现反复的情况，影响置换进度。分析其原因如下。
a.分层现象［1］。由于氮气和液化石油气存在密度差，受氮气注入口管径及氮气供应量限制，很难以大流量氮气吹扫管道，部分管道内气体易存在分层现象。
b.分支管道残留燃气影响。燃气系统各分支用气点须与主干管道同时进行设施的改造，因而在燃气系统主干管道间接置换后期时关闭了分支阀门，导致分支管道内燃气无法流动，变成了储气管段；再加上燃气系统呈枝状结构，燃气系统分支管道数量较多，导致分支管道内残留的燃气较难置换干净，进而影响整个燃气系统置换进度。
c.吸附效应。燃气系统使用时间较长，管道内壁吸附液化石油气。
通过多次置换工作实践，发现使用氮气吹扫与氮气充泄压结合可以缩短置换时间。即先用氮气吹扫，从气源端吹至燃气系统末端，当末端火炬难于持续点燃时再使用氮气充泄压置换。
充泄压置换也称容积法置换或压力稀释法置换，通过向管道充入氮气，提高燃气管道内压，再放散泄压后达到稀释管道内燃气的目的。具体做法是关闭燃气系统所有阀门，往系统中注入氮气，达到一定压力后再选择合适的末端进行放散。氮气充泄压置换操作次数按下式测算：
氮气充泄压置换操作需要注意的是充气的压力不能高于燃气系统的工作压力40 kPa。一般情况下，10次以内的氮气充泄压置换操作可达到动火要求。另外，为进一步提高安全性，动火时可以同时连续注入氮气做保护。
② 大型商业综合体连续运营要求高
大型商业综合体提供住宿、餐饮和娱乐等服务，连续运营要求高，因而给天然气置换带来很大挑战。除必须在天然气置换当天实施的工作外，其他相关工作均提前做好准备，并应在天然气置换时统筹做好以下安排。
a.合理选择置换时间
天然气置换宜选择大型商业综合体非繁忙日期，避免选择节假日和周末。适宜选择气温较高的日期，以利于延长酒店热水系统储水的使用时间。适宜选择晚上开展，即利用夜间22：00至次日凌晨6：00进行置换，以尽量降低对商业综合体的影响。
b.合理安排营业餐厅数量
为减少对大型商业综合体的影响，根据客人数量及预计服务需求，在提供有限服务情况下合理安排营业餐厅和员工餐厅的数量，适当短时间关闭部分餐厅用于燃具改造。
c.合理安排燃具使用
对于24 h连续运营餐厅，合理停用同类型燃具用于改造，必要时使用瓶装液化石油气临时供气。另外，部分大型商业综合体建成投运的时间较早，餐厅开业的时间也较久，燃具保养的水平也参差不齐，部分燃具存在内部零件老化严重的情况，须事前做好检查评估。
d.合理安排人力资源
因人力资源有限，须合理统筹安排人员，例如分系统置换组、系统改造组、燃具改造组、锅炉组、可燃气体探测器改造组，以及后勤、指挥和应急人员等。燃具改造人员应事先熟悉所负责的燃具位置及状态，相关配件也应提前做好分类准备，必要时提前进行维修并更换部分老化的配件。
e.严格落实天然气置换安全措施
制定天然气置换方案要满足燃气及建筑相关法规的要求；与业主充分做好沟通和交流，落实天然气置换方案中的各项安全措施；做好宣传，避免大型商业综合体客人因置换时点燃的火炬产生恐慌；天然气置换后还应设立保运人员，确保改造后的燃具安全稳定运行。
澳门大型商业综合体运营人员非常重视能源安全及环保问题，积极配合政府开展天然气置换工作，为燃气公司大型商业综合体天然气置换积累了实践经验，具有显著的经济效益和社会效益，助力澳门建设清洁、低碳、安全的世界旅游休闲中心。
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