天然氣設(shè)備結(jié)冰原因及改善措施

陳可

摘要：天然氣加氣站的管道和氣化器在冬天的運(yùn)行過(guò)程中，易出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，產(chǎn)生結(jié)冰，進(jìn)而影響設(shè)備的正常進(jìn)行。加之天然氣站中的加氣站的管道和氣化器因?yàn)楣?jié)流等原因，也會(huì)造成其在低溫環(huán)境下出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。因此，工作人員應(yīng)對(duì)天然氣加氣站的管道和氣化器出現(xiàn)結(jié)冰原因進(jìn)行仔細(xì)分析，并針對(duì)結(jié)冰出現(xiàn)的原因提出具體的解決辦法，進(jìn)而使天然氣加氣站的管道和氣化器在低溫條件下仍能正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：天然氣;設(shè)備結(jié)冰;改善

前言：由于LNG的低溫特性，當(dāng)LNG泄漏或溢流時(shí)會(huì)急劇氣化，其周?chē)髿庵械乃羝麜?huì)被冷凝成“霧團(tuán)”，形成的LNG蒸汽云團(tuán)能使人窒息，低溫會(huì)發(fā)生凍傷;冬季，加氣站氣化器和管道因環(huán)境溫度低，運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法及時(shí)化霜而出現(xiàn)“結(jié)冰”現(xiàn)象。“結(jié)冰”現(xiàn)象不僅阻礙了氣化器的換熱效果，影響當(dāng)前設(shè)備配置下達(dá)不到輸氣效率，影響加氣能力和供氣能力。而低溫管道安裝碰口前排水不干凈、施工過(guò)程防護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致雨水進(jìn)入、被洪水淹沒(méi)、低溫管道維修拆開(kāi)后沒(méi)有及時(shí)覆蓋遮擋導(dǎo)致空氣中水份進(jìn)入管道、吹掃打壓不充分、LNG儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中帶入系統(tǒng)的水份，這些都會(huì)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中影響輸氣效率。

一、“結(jié)冰”現(xiàn)象產(chǎn)生原因分析

在日常生活中，天然氣在輸送過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些水分子，在壓力和溫度的影響下遇冷就會(huì)凝結(jié)成水珠，進(jìn)而產(chǎn)生固體物質(zhì)，導(dǎo)致天然氣加氣站的管道和氣化器在運(yùn)輸氣體的過(guò)程中發(fā)展堵塞現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是人們口中的“結(jié)冰”。它產(chǎn)生的固體物質(zhì)大都是一種水的合成物，顏色為白色。尤其是天然氣在低溫環(huán)境下運(yùn)輸中，它由于對(duì)天然氣站輸送的流速變化位置不能及時(shí)迅速反應(yīng)，在遇到冷氣體之后極易善生“結(jié)冰”現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣在運(yùn)輸過(guò)程中壓力增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)備損壞或泄露的問(wèn)題【1】。例如銅仁第三加油加氣站（三站），該天然氣站于2013年10月投營(yíng)，每天需要運(yùn)輸?shù)奶烊粴飧哌_(dá)3噸，在設(shè)備運(yùn)行初期時(shí)設(shè)備基本正常。而且隨著市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，2015年日均需要運(yùn)輸?shù)奶烊粴膺_(dá)到10噸，但這個(gè)時(shí)候設(shè)備運(yùn)行突然開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題，氣化器及基礎(chǔ)大量積冰，嚴(yán)重影響LNG—CNG轉(zhuǎn)化，造成CNG打壓困難。具體來(lái)說(shuō)，天然氣設(shè)備中的出現(xiàn)的水分主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：第一，天然氣設(shè)備外部的水蒸氣。據(jù)了解，一般的天然氣設(shè)備并不會(huì)安裝相關(guān)的空氣干燥設(shè)備，這就易導(dǎo)致天然氣在進(jìn)入設(shè)備后不能及時(shí)得到控干，加之工作人員會(huì)經(jīng)常對(duì)天然氣加氣站的管道和氣化器進(jìn)行吹掃工作，也會(huì)帶來(lái)一定的水氣。同時(shí)工作人員未樹(shù)立良好的安全意識(shí)，不重視天然氣中的水分對(duì)天然氣設(shè)備的影響，也會(huì)導(dǎo)致天然氣設(shè)備在低溫條件下出現(xiàn)“結(jié)冰”現(xiàn)象;第二，天然氣設(shè)備在施工時(shí)帶來(lái)的水汽。這些水汽主要是從天然氣加氣站的管道和氣化器在安裝過(guò)程中帶來(lái)的水汽，比如從管道中的管溝帶來(lái)的水分。雖然施工人員在施工過(guò)程中會(huì)通過(guò)在排風(fēng)口抽氣排水這樣的方式阻止水分進(jìn)入管道，但對(duì)于一些長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)墓艿蓝?，它們之間的彎曲部分較多，水分很容易進(jìn)來(lái)，這樣也會(huì)出現(xiàn)“結(jié)冰”現(xiàn)象;第三，低溫天氣產(chǎn)生的水化物。在溫度比較低的情況下，管道內(nèi)部又比較封閉，這些水化物就易在水分和溫度的相互作用下凝結(jié)而成，并且隨著溫度的慢慢降低，水化物也慢慢從液體轉(zhuǎn)化固體，產(chǎn)生“結(jié)冰”現(xiàn)象。最后，“結(jié)冰”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因除了有自然因素之外，人文因素也不可避免。例如在節(jié)流過(guò)程中，溫度的降低會(huì)使天然氣設(shè)備中的溫度和氣壓成反比，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣加氣站的管道和氣化器在運(yùn)輸天然氣的過(guò)程中產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，使一些管徑較小的天然氣設(shè)備出現(xiàn)很多雜質(zhì)和殘余的水分，最終導(dǎo)致“結(jié)冰”現(xiàn)象的發(fā)生【2】。

二、“結(jié)冰”問(wèn)題改善的具體措施

（一）進(jìn)行定期的除冰工作

天然氣加氣站的管道和氣化器殘留的水分是影響“結(jié)冰”現(xiàn)象產(chǎn)生的主要因素，所以做好定期的除冰工作顯得十分重要?？捎贸厮茉〗Y(jié)冰部位化冰; 或者停機(jī)檢查，待冰化掉后重新開(kāi)啟設(shè)備檢查管道是否有冒氣，若有需停止使用補(bǔ)漏;排液閥不要全開(kāi);液相管道進(jìn)行保溫處理;若以上都排除，需考慮更換更大換熱面積的氣化器。像上文中所提到的天然氣站，在仔細(xì)分析過(guò)后，發(fā)現(xiàn)三站LNG儲(chǔ)罐區(qū)的深度為5米，且罐區(qū)內(nèi)空氣流通性較低，且日照時(shí)間還達(dá)到3小時(shí)，罐區(qū)內(nèi)包括柱塞泵、LNG儲(chǔ)罐及氣化器等設(shè)備，設(shè)備及管道均處于-140℃以下低溫，進(jìn)而造成罐區(qū)內(nèi)水和水蒸氣遇冷結(jié)冰。為此，工作人員應(yīng)該在罐區(qū)最低點(diǎn)設(shè)置一個(gè)集水井和抽水泵，及時(shí)排除罐區(qū)內(nèi)積水。比如在白天可以對(duì)氣化器淋水除冰，底部冰塊采用人工破除，從而減少管道的運(yùn)輸壓力。

（二）增加氣化器的數(shù)量

一般而言，一些站點(diǎn)結(jié)冰嚴(yán)重多發(fā)生在冬天，本身外界溫度低，容易結(jié)冰，如果再加上站上加氣量很大的話，氣化器設(shè)計(jì)的氣化量小了的話，也會(huì)導(dǎo)致氣化器結(jié)冰嚴(yán)重。解決的辦法是增加一個(gè)氣化器或者更換更大氣化量大的氣化器?；蛘卟扇∠褓F陽(yáng)中石油白云南路站在氣化器旁邊加幾個(gè)防爆風(fēng)機(jī)，加速氣化器周?chē)目諝饬鲃?dòng)，減緩氣化器結(jié)冰速度。除此之外，工作人員還應(yīng)該加強(qiáng)巡邏，發(fā)現(xiàn)結(jié)冰及時(shí)除冰。采取的方式可以是用水管直接沖和噴灑。也可以做個(gè)噴淋，從上往下澆水。

（三）在槽內(nèi)填充卵石

氣化器撬底部做硬化及排水管布設(shè)后，槽內(nèi)填卵石，有助于互換氣化器后，從氣化器上掉下的冰或霜，在卵石上化霜化冰速度非常快，且化的冰水可以順利流走，卵石間有間隙，與空氣接觸充分，換熱效果好，確保從氣化器上掉下的冰很快融化并將相對(duì)低溫的水排走，良性循環(huán)，確保底部溫度不會(huì)太低，也不會(huì)對(duì)基礎(chǔ)造成影響，同時(shí)，為了給天然氣加氣站的管道和氣化器提供一個(gè)合適的溫度，還可以安裝放爆風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)對(duì)冬季和量大的站點(diǎn)通風(fēng)換熱，以此化冰效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，天然氣加氣站的管道和氣化器在低溫條件下很容易出現(xiàn)由于氣溫和氣壓的影響出現(xiàn)“結(jié)冰”現(xiàn)象，進(jìn)而影響天然氣加氣站的管道和氣化器設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，在實(shí)際的運(yùn)輸工作中，工作人員要對(duì)天然氣加氣站的管道和氣化器設(shè)備的溫度和氣壓采取科學(xué)的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能夠穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳云鵬. 天然氣設(shè)備結(jié)冰原因分析與改善措施研究[J]. 石化技術(shù)， 2019， 026（002）：283，307.

[2]曹振， 孫鳳. 天然氣設(shè)備結(jié)冰原因及防治措施研究[J]. 商品與質(zhì)量， 2019， 000（009）：247.