本发明公开了一种混氢天然气管道阀室安全放空系统及方法，系统包括干线截断系统、放空及放空补偿系统和空气置换系统。本发明通过设置临时空气置换系统排尽初始放空时放空管道内空气，从本质上保障初始放空阶段的安全操作；采用放空速率补偿系统，防止放空中后期管道内压力降低而造成介质流速过小，进而引起放空管压力降低的问题；同时，设置阻火器进一步提高系统防回火性能。通过本发明，实现混氢天然气管道的阀室安全放空。本发明一方面省去了设置运行期隔离放空系统中空气进入的设施，另一方面通过设置严谨的置换和补偿放空功能，避免了混氢天然气在阀室泄放中的安全问题。