天然气长输管道冰堵应急处理与防治措施
时间：2021-02-09 16:04:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要]天然气经过开采、处理后需要经过输气管道完成输气工作，在输送的过程中经常遇到管道冰堵的问题，严重影响送气效率和质量。因此，应明晰产生冰堵的原因，并对其进行防治。当出现冰堵问题时，要及时进行应急处理，降低冰堵对天然气输送的影响。笔者结合自身工作经验，主要对天然气长输管道出现冰堵的原因进行了阐述，同时提出了应对冰堵的应急处理方案和防治措施。
[关键词]天然气；长输管道；冰堵；应急处理；防治措施
中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0005-01
随着天然气输气管网的日益扩大，输气管道和分输场站的冰堵问题日益突出，天然气场站在 冬季运行时 ，部分关键设备如调压阀、流量调节阀等由于节流原因易产生冰堵现象，严重影响着输气场站的安全平稳供气。冰堵的形成给天然气的冬季运输造成极大的障碍，小则出现运输压力过大，大则可能出现关键设备损坏和天然气泄漏。如何采取有效措施预防冰堵以及冰堵后应采取哪些应急处理措施，是天然气输气行业亟待解决的生产实际问题。
1天然气长输管道冰堵原因及危害
冰堵是天然气输送过程中堵塞管道、设备和仪表的一种现象，主要有两方面原因一是由于水气和天然气的某些组分在一定的压力和温度下生成了一种白色结晶物质，外状类似冰和微密的雪的水合物。这种水合物密度一般为0.88-0.90g/cm3，由碳氢化合物和几分子水组成。研究表明，水合物是一种笼形晶体包络物，水分子借氢键组合形成笼形结晶，天然气中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、硫化氢气体分子被包围在晶格中。二是由于管道进水导致的冰堵问题。
其中形成水合物的条件主要是高压、低温、存在一个水合物的形成体以及要有适当的水量，但并不一定是游离水。而象节流阀门等高流速区会加速水合物形成。
通常来说，对于天然气长输管道发生的冰堵问题，主要是出现在冬季气温较低的情形下，是因为在该季节中，天然气管道中含有一定量的水。在管道内的水通常是呈现气态或者液态形式存在的，当温度降低时，将会产生一些结晶现象，进而对天然气管道的正常运行产生一定的影响。通常来讲，管道中气态的水会在不同条件下产生液态的水，并且还会形成天然气的水合物，进而产生冰堵现象。对于这一现状，通常是因为在天然气中存在较高的水分而引起的，并且绝大部分是在管道正常运行时产生的。然而，其液态的水之所以会在管道中残留，主要是因为管道在投入使用之前没有对其进行全面的干燥，当气温达到一定的温度时就产生了冰堵的问题。这种液态水所产生的冰堵现象，通常都是在管道投用初期产生的，而且在弯道较多的地方以及地形不稳的位置处极易发生冰堵现象。
天然气长输管道发生冰堵现象，将会影响天然气中的输气进程，而且发生在不同管道的位置，其产生的危害不相同。在一些比较寒冷区域或天然气管道投产初期，那么其冰堵现象将极易在死气段或关闭阀门中的阀腔中产生冰堵的问题，进而引发管道破裂。如在节流板控中产生了冰堵现象，将难以对天然气中的流量进行计算，并且将会影响天然气的正常运行。
天然气水合物在气液联动截断阀的引压管处形成，将导致控制单元无法及时准确地检测到信号，造成阀门误关断。
2天然气长输管道冰堵应急处理方法
目前，对于因天然气水合物而形成的冰堵，尚无成熟的防治措施，施工过程中可尝试以下应急处理方法：（1）注醇法。这一方法是通过注入亲水性较好的有机防冻剂来吸收水分，从而降低管道内天然气的水露点，水露点越低，管道内的干燥程度越高，从而不易形成水分凝结，形成冰堵。这种方法不改变管道内的压强和水汽含量，提升管道对温度的适应力。（2）放空降压法。注醇法不显著的情况下，可以改变管道内的气压，这是一种局部控制阀，对被冰堵段的两端阀门进行关闭后，进行适当的天然气放空，管道内的压力降低，水分的化合物会逐渐消解。它仅对冰堵段进行控制，不影响其他段的天然气输送。（3）提高天然气的运行温度。运用专业的加热设备对输送的天然气进行加热处置，增高管道内的气体温度，水分的凝结化合物自然消解。（4）外部热水浇注法。这种方法使用起来最为的简单，对于冰堵管径較小的部分十分有效。直接用热水喷淋就可达到分解水合物的效果。
3天然气长输管道冰堵的防治措施
3.1及时排污预防
根据气质情况制定分离器、过滤器、汇管等设备的排污频次，尤其是在寒冷季节来临前，及时地排出工艺管线、阀门和装置中存在的液态水，仪表阀和引压管通过仪表阀的排污口排出液态水。但是这种方法不能完全的防止低温下水合物的形成。
3.2减小运行过程中压降
输气场站降低调压系统上游的压力，减小调压系统中天然气的压降，可以减小天然气温度下降幅度，是防止调压系统冰堵较为有效的方法。但是通常情况下，降低上游压力，会影响干线管道的输送能力，所以降低上游压力也是有局限性的。如果下游分输管道具备一定的储气调峰能力，适当提高下游分输压力且间歇输送，既满足了下游用户的天然气用量需求，又降低了调压橇分输时的前后压差，从而避免调压橇后的天然气温度过低而产生冰堵。
3.3提高天然气的运行温度
提高天然气的温度能有效防止水化物的形成，在输气站场中通常采用加装电伴热来提高天然气或工艺设备的温度。在天然气分输场站对容易发生冰堵的设备或管线加装电伴热是最常见的防止冰堵的方式，比如对调压阀及调压阀的引压管加装电伴热并用阻燃型保温材料进行包裹，可以防止调压阀和引压管发生冰堵。这种方法在天然气含水量不太高的情况下很有效。
3.4加入化学抑制剂，抑制天然气水化物的形成
通过定期向天然气长输管道中加入一定量的化学抑制剂，改变水合物形成的热力学条件
结晶速度或聚集形态，达到保持流体流动的目的。通过抑制剂或离子增加与水分子的竞争力，改变水和烃分子间的热力学平衡条件，避免水合物形成，或直接与水合物接触，使其分解而得到清除。
结束语：
天然气在冬季的运输时，冰堵现象是影响设备正常运行时的重要障碍，如果处理不当，很可能会引起关键设备损坏和天然气泄漏，其后果不堪设想。在低温条件下，管道内的水分含量大，会造成管道的冰堵问题。产生管道冰堵问题时，我们要及时进行排查，并采取恰当的方法进行应急处置，降低管道冰堵对于输气的影响程度。随着我国科学技术不断的进步，应与时俱进，不断将一些新的技术采用过来，采用合理有效的方式解决冰堵的问题，进而确保天然气的正常运作。
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作者简介：付逸韬（1990-），男，江西南昌人，毕业于江西科技师范大学机电一体化专业，助理工程师从事高压天然气输送和管道安全管理工作。
