天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解決對(duì)策

潘長滿（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

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天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解決對(duì)策

潘長滿（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

摘要：對(duì)天然氣管道安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響的冰堵現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，主要是天然氣較高的水露點(diǎn)為天然氣水合物的生成提供了條件。本文對(duì)天然氣水化合物的形成進(jìn)行了分析，進(jìn)而得出了天然氣管道運(yùn)行過程中預(yù)防冰堵現(xiàn)象的措施及其實(shí)際應(yīng)用技術(shù)條件。關(guān)鍵詞：天然氣管道；冰堵；預(yù)防；解堵

1 冰堵發(fā)生原因

（1）天然氣水露點(diǎn) 能夠反映飽和水汽含量的指標(biāo)就是天然氣的水露點(diǎn)。天然氣中的水露點(diǎn)一旦變高，其水汽含量勢必也會(huì)提高。GB50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)天然氣的水露點(diǎn)作出了明確的規(guī)定，即進(jìn)入輸氣管道的氣體水露點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5℃，觀測點(diǎn)管道天然氣的運(yùn)行工況條件即此時(shí)的輸送條件。在所輸送的天然氣中含水量保持不變的情況下，水露點(diǎn)值會(huì)隨著壓力的升高而升高，并隨著壓力的降低而降低。為了對(duì)管道內(nèi)部是否存在形成水合物的條件進(jìn)行判斷，需對(duì)天然氣水露點(diǎn)加以測量、計(jì)算和分析。

（2）天然氣水合物的形成 當(dāng)水與諸如CH4、C2H6、C3H8之類的小分子氣體結(jié)合在一起時(shí)，則會(huì)形成一種固態(tài)結(jié)晶，即天然氣水合物，它的外觀與雪沫或碎冰類似，會(huì)堵塞住管道、設(shè)備、儀器等，從而造成冰堵現(xiàn)象。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的水合物結(jié)構(gòu)主要分為I型、II型、H型。天然氣水合物需在一定的組分條件和熱力學(xué)條件下生成，其中，系統(tǒng)中應(yīng)有一定的水分和低分子量的氣體或揮發(fā)性液體就是組分條件，而一定的溫度、壓力條件則是熱力學(xué)條件。此外，水合物的生成還與外部條件有關(guān)，處于紊流脈動(dòng)等劇烈擾動(dòng)中的氣體更加容易生成水合物。

2 冰堵預(yù)防措施

（1）符合標(biāo)準(zhǔn)要求的氣質(zhì) 從根本上而言，降低管道輸送天然氣的水露點(diǎn)是避免管道發(fā)生冰堵的最直接辦法，這需要管道輸送的天然氣保持清潔與干燥。但是由于新建管道處于投產(chǎn)初期某些特殊原因的存在，管道內(nèi)工程遺留了比較多的積水，這樣在管道接收的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)天然氣水露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)的情況，冰堵現(xiàn)象隨之發(fā)生。對(duì)此，管道建設(shè)工程期間水試壓之后的清管、干燥質(zhì)量監(jiān)管工作必不可少。

（2）加抑制劑 甲醇、乙二醇、二甘醇等化學(xué)抑制劑能夠吸收氣體中的水分，從而達(dá)到降低水露點(diǎn)降低水合物形成溫度的目的。這些化學(xué)抑制劑能夠與天然氣均勻混合，且不需要使用霧化設(shè)備。注入系統(tǒng)中的甲醇能夠在壓力下降溫度回升之后重新氣化，并不會(huì)在管道中形成積液。

（3）提高輸送溫度 ①使用加熱裝置。電加熱器、水套爐等裝置可以用來加熱所輸送的天然氣，被提高后的天然氣溫度高于水合物生成溫度，進(jìn)而防止了水合物的生成。在難以確定管輸天然氣水露點(diǎn)的情況下，可以利用加熱裝置的投用功率對(duì)其進(jìn)行調(diào)壓處理，以溫度仍能達(dá)到5℃為宜。一般而言，壓力每升高1MPa，溫度則升高10℃左右，而壓力每降低1MPa，溫度則降低4.5℃左右。②纏繞電伴熱帶。纏繞電伴熱帶并作保溫能夠在一定程度上緩解冰堵或凍結(jié)問題的發(fā)生，但這一預(yù)防措施對(duì)天然氣流動(dòng)量較大的分離器、調(diào)壓撬以及其后管段不會(huì)產(chǎn)生較大的作用。冰堵現(xiàn)象出生后，需將冰堵設(shè)備兩端的閥門及時(shí)關(guān)斷。③利用高溫氣進(jìn)行調(diào)壓分輸。如果流程上許可，可利用壓縮機(jī)出口將近50℃、10MPa的高溫高壓天然氣進(jìn)行分輸，此時(shí)即使調(diào)壓至4MPa，天然氣溫度仍然能夠保持在20℃以上。④清管。為了清除管道內(nèi)的積物、積液，需對(duì)管道進(jìn)行清管操作。為了保證清管作業(yè)的安全性，需在不能生成水合物的壓力和溫度下進(jìn)行，如果在管道運(yùn)行壓力溫度高于水合物生成條件下清管，此時(shí)清出的積物與積水會(huì)比較少，但這并不能說明管道內(nèi)沒有積液，僅僅能夠說明管道的水量并不是非常大，不足以在管道內(nèi)形成比較大的水段塞。管道長、管徑大的長輸管道會(huì)造成積水在管道的彎頭和起伏段側(cè)漏以及管道焊接處產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)有水膜附著在管壁，因此，高于水合物溫度壓力下進(jìn)行清管比較難以清除管道內(nèi)的全部積水。

3 解決分輸站場冰堵過程

（1）判斷站場發(fā)生冰堵位置 為了判斷冰堵的具體位置，可以通過局部空段截?cái)喾揽諄碛^察放空情況。分輸站場可以從計(jì)量撬開始放空，將計(jì)量撬出口閥門截?cái)嗖⑦M(jìn)行計(jì)量撬放空點(diǎn)火，如果火炬一直保持穩(wěn)定的狀態(tài)則說明沒有冰堵，如果火炬很快變小則說明計(jì)量撬存在冰堵。將調(diào)壓撬出口閥依次關(guān)斷以放空調(diào)壓撬，關(guān)閉出站閥并放空調(diào)壓撬至出站間管段之后對(duì)放空火炬情況加以觀察可以判斷是否存在。

（2）截?cái)喟l(fā)生冰堵管段并放空 將發(fā)生冰堵的管段截?cái)?，放空降低壓力之后將水合物的平衡狀態(tài)破壞能夠有效分解水合物。

（3）加熱冰堵管段 ①纏繞電伴熱帶。將大功率電伴熱帶纏繞在發(fā)生冰堵管段，并對(duì)其進(jìn)行整體保溫。在冰堵發(fā)生之后還要將上下游閥門關(guān)閉，在切換至備用路的同時(shí)開啟電伴熱加熱，進(jìn)而加速水合物的分解。②蒸汽車加熱。蒸汽車可以對(duì)冰堵管段進(jìn)行充分加熱以達(dá)到加速水合物分解的目的，其中蒸汽車可以采用高溫蒸汽的方式來噴射管道外壁，該方式同時(shí)還可以對(duì)加熱管段做封閉空間進(jìn)行保溫。③高溫氣反吹冰堵管段。聯(lián)絡(luò)站或分輸壓氣站調(diào)整工藝之后可利用高溫氣反吹冰堵管段的方式來加速水合物分解。④反向充填易發(fā)生冰堵管段。對(duì)于分輸站場調(diào)壓撬及調(diào)壓撬后出站管段這樣極其容易出現(xiàn)冰堵的管段，需在解除冰堵后充壓時(shí)將進(jìn)站閥門先行關(guān)閉，待站內(nèi)壓力降至與調(diào)壓后分輸壓力相平衡之后將調(diào)壓閥全開，為了避免再次通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)節(jié)流發(fā)生冰堵現(xiàn)象，需再次打開進(jìn)站閥門的旁通閥進(jìn)行調(diào)壓。

4 結(jié)語

本文從天然氣管道冰堵發(fā)生的原因出發(fā)，分析了預(yù)防冰堵出現(xiàn)的措施以及解決分輸站場冰堵的過程，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域工作人員提供一定的啟示與參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］王志方，李波，吳巖.天然氣管道冰堵發(fā)生原因及解堵措施［J］.天然氣與石油，2014，32（1）：43-46.

作者簡介：潘長滿（1978-），男，講師，從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)教學(xué)工作。