在线天然气管线除冰装置技术原理及其应用研究

高海丰

(中海油江苏天然气有限责任公司,江苏 盐城 224500)

天然气的广泛应用,促使气管线的安全运营问题越来越受到关注。其中,天然气管道结冰,是影响管道安全运营的主要因素之一。传统的除冰方法需要停止输气并加热管道,造成生产和供气中断,严重影响了社会经济发展。为此,开展在线天然气管线除冰装置技术原理及其应用研究具有重要意义。希望通过本文的阐述,能够进一步推广在线天然气管线除冰技术,促进管道行业的可持续发展。

1 天然气管线安全运行的重要性

天然气管线是将天然气从产地输送到使用地的重要基础设施,其安全运行,对于保障国家能源供应和经济发展至关重要。第一,天然气管线事故可能会造成人员伤亡和财产损失。天然气是一种易燃易爆气体,如果管线出现泄漏或爆炸等意外情况,将会对周围的居民和建筑物造成巨大危害,甚至引发火灾等严重后果。第二,天然气管线的安全运行,直接关系到国家能源供应的稳定性。天然气是现代工业化社会中重要的能源之一,其需求量越来越大。如果天然气管线出现事故导致供应中断,将会给国家能源供应带来极大影响,甚至威胁到国家能源安全。第三,天然气管线的安全运行还涉及环境保护问题。天然气是一种清洁能源,相比于煤炭和石油等传统能源更加环保,但如果管线泄漏,则可能会对周围的自然环境造成污染和破坏[1]。

2 在线天然气管线除冰装置技术的创造性及先进性

研究设计的一款针对在线天然气管线维修除冰的装置,在解决这一难题方面做出了突出的成就,通过设计一个独特的装置,能够在不停输管线及其附属设备上进行除冰操作,并且可以在防爆区域内工作,有效保障天然气管线运行安全,降低带病运行风险。该技术采用的是高质量的不锈钢材质管线,这种材料具有耐腐蚀和高温等特性,非常适合用于沿海地区LNG接收站以及区域管线的需要。此外,此装置还能够根据冰层厚度情况,进行吹扫气源技术要求的调节,例如吹扫压力和温度等参数。这些优秀的特性使得装置,能够有效应对在线天然气管线维修除冰的需求,确保管线的正常运行。除此之外,本装置还使用了先进的科技手段,来保证装置的稳定性和可靠性。此装置不仅能够精准控制气体流量和压力,从而实现快速而精确的除冰操作。同时,还针对不同运行需求开发了多种使用模式,能够满足不同场合的需要。

3 在线天然气管线除冰装置技术原理

为了满足生产需要,需要设计并制造直径为480 mm的阀门防爆除冰装置。该装置包括五个部分:供电、加热、供气、吹扫和支撑。设计需要考虑管线及维修附属设施,并确保现场不会产生易燃易爆物质,以确保生产环境的安全。在制造过程中,需要严格按照设计要求进行操作,以确保防爆除冰装置能够完全满足生产需要(如图1所示)[1]。

图1 组成装置图

3.1 供气装置

这个供气装置由一个直径为25 mm,壁厚5 mm的不锈钢管作为主管路,其上方安装了可调节气体流量的阀门。高温氮气被用作气源,并且其压力在0.8～1.0 MPa之间。由于系统使用不锈钢材料和高压氮气,必须确保系统有足够的耐压性和稳定性。因此,在安装和使用过程中,必须遵循相关安全规范,以确保系统正常运行并防止任何事故发生。

3.2 吹扫装置

吹扫装置是一种专门设计用于清洗管道内部的设备,其结构是根据管径而设计的。该装置采用直径为580 mm的圆弧形状,并均匀分布了氮气喷头,每隔150 mm就设置一个喷头。喷头的位置和数量是经过计算和确定的,以确保其覆盖范围和清洁效果最佳。整个装置的设计和制造,都充分考虑了管道内的复杂情况,可以有效地清洁管道内的污垢和异物,提高管道的运行效率和安全性。

3.3 支撑装置

支撑装置是为了满足管线和相关设施的设计要求而制作的框架结构,主要用于确保吹扫装置的稳定性和可移动性,并且可以根据具体需求进行定制制作。制作过程包括选择适合的材料、制作支撑结构和安装支撑部件等环节。通过支撑装置的使用,不仅可以有效提高吹扫装置的工作效率和准确性,还可以降低相关设备的损坏风险,从而提高生产效益[3]。

3.4 性能指标及制作具体流程

这个装置具备持续供气和吹扫的能力,可以同时满足在线维修、改造、保养和保冷方面的需求。它可以根据管线和设施的需要,在整体或局部范围内自由调整吹扫位置,无任何限制。此外,该装置还能够在天然气在线运行状态下,进行施工,节约大量人力资源和物力资源,同时降低了维护成本。该装置可持续供气,并且可以进行吹扫操作,以确保管道系统的正常运行。使用该装置可以极大地提高工作效率,减少停机时间,并且减少了风险和安全隐患。该装置不仅可以在整体范围内进行吹扫操作,还可以在局部范围内进行调整,以适应不同设施和管道的需求。这种灵活性非常有用,可以帮助用户,更好地控制管道系统的运行和维护。此外,该装置还可以在天然气在线运行状态下进行施工,无需停机或关闭系统,进一步提高了工作效率,降低了操作成本[4]。因此,该装置是一种非常实用的装备,可以在复杂的工业环境中发挥巨大作用,具体的制作流程如图2所示。

图2 制作流程图

根据施工方案,制作吹扫装置需要合理安排资源、选定适当的设备和材料,并组织人员进行具体的施工工作。在制作过程中,技术人员负责设备的组装和调试。在现场应用该装置时,技术人员需要记录统计时间,并确保装置的使用效果。使用该装置能够快速有效地清除阀门表面的冰霜,同时为阀门保冷作业预留足够的施工时间,从而提高在线管线及其附属设备的运行安全性。制作吹扫装置需要选择合适的材料和设备,包括风机、电机、传动装置、控制系统等。组装时需要严格按照设计图纸进行,确保每个部件的尺寸、位置都符合要求。调试时,需要测试各项功能是否正常,确保装置能够稳定运行。现场使用该装置时,需要将装置放置于阀门所在位置,并打开风机开关,使空气流入装置内部产生高速流动,从而将阀门表面的冰霜快速清除干净。同时,需要记录操作时间和效果,并进行必要的维护保养。

4 在线天然气管线除冰装置的应用研究

4.1 技术成熟程度

这个装置具备在易燃易爆环境下使用的能力,同时拥有高水平的技术。其管道和相关设施的吹扫工艺经过优化,可以提高使用效率。此外,合理完善气源、固定装置等配套资源,充分挖掘设备设施的合理使用方式,也是该装置的特点之一。该装置具有长时间的使用寿命,并且维护维修成本非常低。针对易燃易爆场所的需求,该装置采用了特殊材料和技术,确保了安全性和稳定性。该装置还进行了多项安全测试和验证,以确保其在使用过程中,不会出现任何故障或意外情况。为了提升使用效率,该装置优化了管道和相关设施的吹扫工艺,有效地减少了设备停机时间和维护成本。同时,配备了合理的气源和固定装置等配套资源,可根据不同的使用情景实现灵活配置。这些措施不仅提高了设备的整体性能,还极大降低了使用成本,使得该装置在市场上具有很高的竞争力。

除了以上优势,该装置还具有长时间的使用寿命和低维护维修成本。其材料和技术质量保证了设备能够持久稳定地运行,减少了更换和维修的频率和费用。考虑到这些因素,该装置是一个非常可靠和经济实惠的选择,适合在易燃易爆场所进行使用[5]。

4.2 适用范围及安全性

这种除冰装置可以广泛用于接收站、战场阀室和附属管道的在线维护和维修,以满足其日常需求。这种设备不会产生电火花或易燃易爆物质,并且对天然气管线的运行,不会产生任何影响,因此非常安全可靠。虽然市场上有类似的除冰装置,但由于无法进行尺寸定制,使用不当或选择不合适的型号可能会导致施工失败,从而使在线设备无法正常运行。

与其他除冰设备相比,这种装置能够在防爆环境下安全工作,不存在电火花或易燃易爆物质产生的风险。此外,根据现场情况可以适当调整吹扫氮气的流量,以缩短除冰时间,并为后续作业提供时间保障。

4.3 具体应用情况

该装置是专门设计用于在线液化天然气管线和相关设施的日常维护、紧急修理和升级改造工作。其主要功能包括吹扫、保养和保冷处理等。在进行施工时,可以根据具体情况灵活调整吹扫设备数量、气体温度和压力等参数,以确保施工顺利进行。此外,该装置还能够对管道进行保养和保冷处理,以确保管道和附属设施的正常运行。为了保障施工安全,使用该装置时需要注意安全措施,并遵循操作规程。其中需要特别注意的是,操作人员必须接受专业培训,具备相关技能和经验,并严格遵守相关的安全规定和操作指南。同时,还需要对施工现场进行全面安全检查,排除潜在的安全风险,确保施工过程中的安全性。在实际应用中,该装置可以提高施工效率和质量,减少设备故障和停工时间,降低成本和风险,以下以480 mm阀门保冷施工为例,分析装置成本和经济效益(如下表1所示)。因此,它在液化天然气行业中具有广泛的应用前景[6]。

表1 装置成本及经济效益分析(480 mm阀门保冷施工)

5 结束语

在线天然气管线除冰技术的应用,不仅可以保证管道的正常运行,也可以减少对环境造成的负面影响。随着天然气的广泛运用,天然气管线的安全和稳定运行成为重要问题。其中,冬季低温天气可能会导致天然气管线结冰,影响管线的正常运行。因此,研究和应用在线天然气管线除冰装置技术具有重要意义。未来,随着科技的不断发展和创新,相信在线天然气管线除冰技术将会得到更广泛的应用和推广。