试述天然气管道冰堵发生原因及解堵措施

2015-08-15贾卫卫

城市地理 2015年18期

关键词：干燥剂水合物节流

贾卫卫

(廊坊新奥燃气有限公司，河北廊坊 065000)

试述天然气管道冰堵发生原因及解堵措施

贾卫卫

(廊坊新奥燃气有限公司，河北廊坊 065000)

我国天然气的使用越来越普及，加快了天然气工程建设的发展。由于天然气具有较高的危险性，需要做好日常的管理与维护工作。管道冰堵问题在天然气生产与输送过程中越来越突出，如何有效解决管道冰堵，是当前天然气工程中亟待解决的问题。

天然气;管道;冰堵

当冬季来临气温下降的时候，天然气输送管道工程中的调节阀等录入部位会出现冰堵现象，对于安全供气有着重要影响。为了保证天然气工程安全，需要对引起冰堵的各种原因进行分析，并制定相应的措施，为天然气输送工作提供安全保障。

1、引起冰堵的原因

冰堵其实就是天然气工程中的管道、仪表、设备等等部位出现堵塞，主要原因有两个方面:

1.1 形成水合物

水气与天然气中的一些组分受到一定条件的影响出现结晶，其外观好像一种水合物，密度通常在0.88～0.90g/cm3，主要成分是碳氢化合物与几分子水。通过专家的研究发现，这种水合物其形态为笼形晶体包络物，是由水分子借氢键组合而成，而天然气中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、硫化氢等气体被包含在笼形晶格内，造成堵塞。引起水合物的原因主要是高压、低温与水分，一般在节流阀门等区域更容易形成水合物。

1.2 节流效应

当冬季来临的时候，天然气输送工程中的管道、节流阀等设备管件会因气体遭遇压力，导致温度骤然降低造成冰堵，一般被称之为节流效应。从高压到低压，气体通过阀门或多孔塞作不可逆绝热膨胀时会引起温度变化，这就是节流膨胀。正效应是说大量的气体在出现膨胀后温度快速降低的现象，在实际气体中，温度往往因绝热节流而出现升高、降低或不变。其中影响温差急剧变化的主要原因是节流前后的压差以及节流前的温度这两个方面。在天然气输送过程中，外界环境对输送管道形成直接的影响，而天然气又具备较高的压力，因调压阀阀后压力恒定，因此引起节流前后压差的骤然变化。所以，当前冬季来临时采用高压送气的方法容易出现节流效应，从而导致冰堵现象发生。

2、天然气冰堵在危险性分析

在天然气工程发生冰堵后，会给天然气输送工作带来很大影响:

首先，当形成水合物后，一般聚集在管道的弯头、阀门、节流阀等位置，引起天然气流通面积减小，造成堵塞，使得上游的压力不断增加，流量越来越小，而下游的压力变低，对于安全供气产生重要影响。

其次，如果水合物在节流孔板位置形成，则会造成天然气计量不准确。

再次，如果堵塞出现在气液联动截断阀的引压管等部位，会造成控制单元不能准确的猎取到信号，容易出现阀门误操作。

最后，假若堵塞情况出现在关闭阀门的阀腔或“死气段”区域内，会因为体积膨胀引起设备与管道的破裂，这种情况在冬季或气温较低的地区会经常发生。

3、针对冰堵问题的有效措施

3.1 管道干燥

为了防止在注水试压时出现管内积水现象，在管道工程建设中可以采取干燥处理的方法，具体操作方法主要有有三种:干燥剂干燥法、真空干燥法和干空气干燥法。

其中干燥剂干燥法大多是使用甲醇、乙二醇或三甘醇等物质，干燥剂能与水以任意比例互溶，当水与这些物质形成溶液后，水的蒸汽压力会大大减小，以此来起到干燥管道的作用。剩余在管道内部的干燥剂还可以作为水合物抑制剂，能够起到有效抑制水合物形成的作用。

真空干燥法主要是使用真空泵抽真空的方式除掉管道内部的水分，其原理是制造出和管道内部同样温度条件的真空压力，使管道内部的水分变成蒸汽。

干空气干燥法在现阶段使用较多，可以分成两类:直接将干燥空气对管道内壁进行吹扫或是利用通球法对管道进行干燥。利用干燥空气的的方法在效率与效果方面都要好于通球法，而且可以适用于所有管道，而通球法只能使用在通径管道上面。

3.2 针对冰堵防治措施

针对因天然气水合物而形成的冰堵，目前还没有成熟有效的防渗措施，不过在施工过程中可以采用以下方法:

其一，对管道内壁进行干燥处理，保证管道内壁水分的含量满足工程要求。一般可以采用液体吸收法和固体吸附法。液体吸收法中使用甘醇等亲水性较好的液体作为脱水剂，使天然气水露点降低，保证其在输送压力下低于输气温度5～10℃;固体吸附法是使用分子筛、氧化铝、活性碳、硅胶等一些吸附能力较强的物质来吸收天然气中存在的水分，使天然气水露点降低。用这两种方法进行吸附后，再利用蒸馏或加热的方法去除。

其二，在刚刚建设的天然气管道中，要对阀门、各种仪器、等部位采取多次排污的方法，使内部存在的积液尽快排出。在进行日常检查的时候，做好各种仪器的检查工作，比如在过滤器差压大于40～50kPa时，要及时更换滤芯。

其三，增加天然气输送过程中的温度，在调压橇前采取加温的方式，或是在容易出现冰堵的部位加装伴热带，使得天然气的流动温度或者调压橇后的气体温度能够处于天然气水露点以上，阻止水合物的形成。在我国西气东输二线建设中，多数都安装了伴热带，并对管道进行保温处理。

其四，使用化学制剂，对天然气中水使我起到抑制作用，阻止其形成。

其五，如果下游的分输管道具有较高的储气调峰能力，可以采取提高下游分输压力、间歇输送的方法，这样既可以满足下游用户的需求，同时也有效降低了前后压差，这一方法也可能有效避免冰堵发生。