天然气管道冰堵发生原因及解决对策

2016-03-14潘长满辽宁石化职业技术学院辽宁锦州121001

化工管理 2016年16期

潘长满（辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州 121001）

天然气管道冰堵发生原因及解决对策

潘长满（辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州 121001）

摘要：对天然气管道安全运行造成严重影响的冰堵现象产生的原因，主要是天然气较高的水露点为天然气水合物的生成提供了条件。本文对天然气水化合物的形成进行了分析，进而得出了天然气管道运行过程中预防冰堵现象的措施及其实际应用技术条件。关键词：天然气管道；冰堵；预防；解堵

1 冰堵发生原因

（1）天然气水露点能够反映饱和水汽含量的指标就是天然气的水露点。天然气中的水露点一旦变高，其水汽含量势必也会提高。GB50251-2003《输气管道工程设计规范》中对天然气的水露点作出了明确的规定，即进入输气管道的气体水露点应当比输送条件下最低环境温度低5℃，观测点管道天然气的运行工况条件即此时的输送条件。在所输送的天然气中含水量保持不变的情况下，水露点值会随着压力的升高而升高，并随着压力的降低而降低。为了对管道内部是否存在形成水合物的条件进行判断，需对天然气水露点加以测量、计算和分析。

（2）天然气水合物的形成当水与诸如CH4、C2H6、C3H8之类的小分子气体结合在一起时，则会形成一种固态结晶，即天然气水合物，它的外观与雪沫或碎冰类似，会堵塞住管道、设备、仪器等，从而造成冰堵现象。目前为止，已经发现的水合物结构主要分为I型、II型、H型。天然气水合物需在一定的组分条件和热力学条件下生成，其中，系统中应有一定的水分和低分子量的气体或挥发性液体就是组分条件，而一定的温度、压力条件则是热力学条件。此外，水合物的生成还与外部条件有关，处于紊流脉动等剧烈扰动中的气体更加容易生成水合物。

2 冰堵预防措施

（1）符合标准要求的气质从根本上而言，降低管道输送天然气的水露点是避免管道发生冰堵的最直接办法，这需要管道输送的天然气保持清洁与干燥。但是由于新建管道处于投产初期某些特殊原因的存在，管道内工程遗留了比较多的积水，这样在管道接收的时候就会出现天然气水露点不达标的情况，冰堵现象随之发生。对此，管道建设工程期间水试压之后的清管、干燥质量监管工作必不可少。

（2）加抑制剂甲醇、乙二醇、二甘醇等化学抑制剂能够吸收气体中的水分，从而达到降低水露点降低水合物形成温度的目的。这些化学抑制剂能够与天然气均匀混合，且不需要使用雾化设备。注入系统中的甲醇能够在压力下降温度回升之后重新气化，并不会在管道中形成积液。

（3）提高输送温度 ①使用加热装置。电加热器、水套炉等装置可以用来加热所输送的天然气，被提高后的天然气温度高于水合物生成温度，进而防止了水合物的生成。在难以确定管输天然气水露点的情况下，可以利用加热装置的投用功率对其进行调压处理，以温度仍能达到5℃为宜。一般而言，压力每升高1MPa，温度则升高10℃左右，而压力每降低1MPa，温度则降低4.5℃左右。②缠绕电伴热带。缠绕电伴热带并作保温能够在一定程度上缓解冰堵或冻结问题的发生，但这一预防措施对天然气流动量较大的分离器、调压撬以及其后管段不会产生较大的作用。冰堵现象出生后，需将冰堵设备两端的阀门及时关断。③利用高温气进行调压分输。如果流程上许可，可利用压缩机出口将近50℃、10MPa的高温高压天然气进行分输，此时即使调压至4MPa，天然气温度仍然能够保持在20℃以上。④清管。为了清除管道内的积物、积液，需对管道进行清管操作。为了保证清管作业的安全性，需在不能生成水合物的压力和温度下进行，如果在管道运行压力温度高于水合物生成条件下清管，此时清出的积物与积水会比较少，但这并不能说明管道内没有积液，仅仅能够说明管道的水量并不是非常大，不足以在管道内形成比较大的水段塞。管道长、管径大的长输管道会造成积水在管道的弯头和起伏段侧漏以及管道焊接处产生，同时会有水膜附着在管壁，因此，高于水合物温度压力下进行清管比较难以清除管道内的全部积水。

3 解决分输站场冰堵过程

（1）判断站场发生冰堵位置为了判断冰堵的具体位置，可以通过局部空段截断防空来观察放空情况。分输站场可以从计量撬开始放空，将计量撬出口阀门截断并进行计量撬放空点火，如果火炬一直保持稳定的状态则说明没有冰堵，如果火炬很快变小则说明计量撬存在冰堵。将调压撬出口阀依次关断以放空调压撬，关闭出站阀并放空调压撬至出站间管段之后对放空火炬情况加以观察可以判断是否存在。

（2）截断发生冰堵管段并放空将发生冰堵的管段截断，放空降低压力之后将水合物的平衡状态破坏能够有效分解水合物。

（3）加热冰堵管段 ①缠绕电伴热带。将大功率电伴热带缠绕在发生冰堵管段，并对其进行整体保温。在冰堵发生之后还要将上下游阀门关闭，在切换至备用路的同时开启电伴热加热，进而加速水合物的分解。②蒸汽车加热。蒸汽车可以对冰堵管段进行充分加热以达到加速水合物分解的目的，其中蒸汽车可以采用高温蒸汽的方式来喷射管道外壁，该方式同时还可以对加热管段做封闭空间进行保温。③高温气反吹冰堵管段。联络站或分输压气站调整工艺之后可利用高温气反吹冰堵管段的方式来加速水合物分解。④反向充填易发生冰堵管段。对于分输站场调压撬及调压撬后出站管段这样极其容易出现冰堵的管段，需在解除冰堵后充压时将进站阀门先行关闭，待站内压力降至与调压后分输压力相平衡之后将调压阀全开，为了避免再次通过调压阀调节节流发生冰堵现象，需再次打开进站阀门的旁通阀进行调压。