天然氣管道冰堵發生原因及解決對策

潘長滿（遼寧石化職業技術學院， 遼寧 錦州 121001）

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天然氣管道冰堵發生原因及解決對策

潘長滿（遼寧石化職業技術學院， 遼寧 錦州 121001）

摘要：對天然氣管道安全運行造成嚴重影響的冰堵現象產生的原因，主要是天然氣較高的水露點為天然氣水合物的生成提供了條件。本文對天然氣水化合物的形成進行了分析，進而得出了天然氣管道運行過程中預防冰堵現象的措施及其實際應用技術條件。關鍵詞：天然氣管道；冰堵；預防；解堵

1 冰堵發生原因

（1）天然氣水露點 能夠反映飽和水汽含量的指標就是天然氣的水露點。天然氣中的水露點一旦變高，其水汽含量勢必也會提高。GB50251-2003《輸氣管道工程設計規范》中對天然氣的水露點作出了明確的規定，即進入輸氣管道的氣體水露點應當比輸送條件下最低環境溫度低5℃，觀測點管道天然氣的運行工況條件即此時的輸送條件。在所輸送的天然氣中含水量保持不變的情況下，水露點值會隨著壓力的升高而升高，并隨著壓力的降低而降低。為了對管道內部是否存在形成水合物的條件進行判斷，需對天然氣水露點加以測量、計算和分析。

（2）天然氣水合物的形成 當水與諸如CH4、C2H6、C3H8之類的小分子氣體結合在一起時，則會形成一種固態結晶，即天然氣水合物，它的外觀與雪沫或碎冰類似，會堵塞住管道、設備、儀器等，從而造成冰堵現象。目前為止，已經發現的水合物結構主要分為I型、II型、H型。天然氣水合物需在一定的組分條件和熱力學條件下生成，其中，系統中應有一定的水分和低分子量的氣體或揮發性液體就是組分條件，而一定的溫度、壓力條件則是熱力學條件。此外，水合物的生成還與外部條件有關，處于紊流脈動等劇烈擾動中的氣體更加容易生成水合物。

2 冰堵預防措施

（1）符合標準要求的氣質 從根本上而言，降低管道輸送天然氣的水露點是避免管道發生冰堵的最直接辦法，這需要管道輸送的天然氣保持清潔與干燥。但是由于新建管道處于投產初期某些特殊原因的存在，管道內工程遺留了比較多的積水，這樣在管道接收的時候就會出現天然氣水露點不達標的情況，冰堵現象隨之發生。對此，管道建設工程期間水試壓之后的清管、干燥質量監管工作必不可少。

（2）加抑制劑 甲醇、乙二醇、二甘醇等化學抑制劑能夠吸收氣體中的水分，從而達到降低水露點降低水合物形成溫度的目的。這些化學抑制劑能夠與天然氣均勻混合，且不需要使用霧化設備。注入系統中的甲醇能夠在壓力下降溫度回升之后重新氣化，并不會在管道中形成積液。

（3）提高輸送溫度 ①使用加熱裝置。電加熱器、水套爐等裝置可以用來加熱所輸送的天然氣，被提高后的天然氣溫度高于水合物生成溫度，進而防止了水合物的生成。在難以確定管輸天然氣水露點的情況下，可以利用加熱裝置的投用功率對其進行調壓處理，以溫度仍能達到5℃為宜。一般而言，壓力每升高1MPa，溫度則升高10℃左右，而壓力每降低1MPa，溫度則降低4.5℃左右。②纏繞電伴熱帶。纏繞電伴熱帶并作保溫能夠在一定程度上緩解冰堵或凍結問題的發生，但這一預防措施對天然氣流動量較大的分離器、調壓撬以及其后管段不會產生較大的作用。冰堵現象出生后，需將冰堵設備兩端的閥門及時關斷。③利用高溫氣進行調壓分輸。如果流程上許可，可利用壓縮機出口將近50℃、10MPa的高溫高壓天然氣進行分輸，此時即使調壓至4MPa，天然氣溫度仍然能夠保持在20℃以上。④清管。為了清除管道內的積物、積液，需對管道進行清管操作。為了保證清管作業的安全性，需在不能生成水合物的壓力和溫度下進行，如果在管道運行壓力溫度高于水合物生成條件下清管，此時清出的積物與積水會比較少，但這并不能說明管道內沒有積液，僅僅能夠說明管道的水量并不是非常大，不足以在管道內形成比較大的水段塞。管道長、管徑大的長輸管道會造成積水在管道的彎頭和起伏段側漏以及管道焊接處產生，同時會有水膜附著在管壁，因此，高于水合物溫度壓力下進行清管比較難以清除管道內的全部積水。

3 解決分輸站場冰堵過程

（1）判斷站場發生冰堵位置 為了判斷冰堵的具體位置，可以通過局部空段截斷防空來觀察放空情況。分輸站場可以從計量撬開始放空，將計量撬出口閥門截斷并進行計量撬放空點火，如果火炬一直保持穩定的狀態則說明沒有冰堵，如果火炬很快變小則說明計量撬存在冰堵。將調壓撬出口閥依次關斷以放空調壓撬，關閉出站閥并放空調壓撬至出站間管段之后對放空火炬情況加以觀察可以判斷是否存在。

（2）截斷發生冰堵管段并放空 將發生冰堵的管段截斷，放空降低壓力之后將水合物的平衡狀態破壞能夠有效分解水合物。

（3）加熱冰堵管段 ①纏繞電伴熱帶。將大功率電伴熱帶纏繞在發生冰堵管段，并對其進行整體保溫。在冰堵發生之后還要將上下游閥門關閉，在切換至備用路的同時開啟電伴熱加熱，進而加速水合物的分解。②蒸汽車加熱。蒸汽車可以對冰堵管段進行充分加熱以達到加速水合物分解的目的，其中蒸汽車可以采用高溫蒸汽的方式來噴射管道外壁，該方式同時還可以對加熱管段做封閉空間進行保溫。③高溫氣反吹冰堵管段。聯絡站或分輸壓氣站調整工藝之后可利用高溫氣反吹冰堵管段的方式來加速水合物分解。④反向充填易發生冰堵管段。對于分輸站場調壓撬及調壓撬后出站管段這樣極其容易出現冰堵的管段，需在解除冰堵后充壓時將進站閥門先行關閉，待站內壓力降至與調壓后分輸壓力相平衡之后將調壓閥全開，為了避免再次通過調壓閥調節節流發生冰堵現象，需再次打開進站閥門的旁通閥進行調壓。

4 結語

本文從天然氣管道冰堵發生的原因出發，分析了預防冰堵出現的措施以及解決分輸站場冰堵的過程，以期能夠為相關領域工作人員提供一定的啟示與參考。

參考文獻：

［1］王志方，李波，吳巖.天然氣管道冰堵發生原因及解堵措施［J］.天然氣與石油，2014，32（1）：43-46.

作者簡介：潘長滿（1978-），男，講師，從事油氣儲運工程專業教學工作。