淺析天然氣管道的冰堵原因及相應(yīng)解決策略

魯清友++張凱

摘 要：目前在我國(guó)，天然氣作為常規(guī)能源的一種，是我國(guó)工業(yè)、民生等多個(gè)領(lǐng)域的重要能源構(gòu)成。大多數(shù)情況下，天然氣都采用了長(zhǎng)輸管道輸送的方式，由于管道經(jīng)過(guò)的部分區(qū)域自然環(huán)境惡劣，再加上不同季節(jié)變化帶來(lái)的溫度下降問(wèn)題，導(dǎo)致天然氣長(zhǎng)輸管道很難避免冰堵問(wèn)題。一旦發(fā)生天然氣管道的冰堵不僅會(huì)導(dǎo)致天然氣的管道輸送故障，還會(huì)影響工業(yè)和民生用氣。因此，解決天然氣管道的冰堵問(wèn)題，是天然氣輸送管理部門的一個(gè)重要任務(wù)，也是一項(xiàng)作業(yè)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；管道冰堵；解決措施

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）20-0165-01

1 前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)建設(shè)的快速發(fā)展，能源供應(yīng)作為我國(guó)的重要發(fā)展動(dòng)力，是我國(guó)開展現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。天然氣作為常規(guī)能源的一種，是我國(guó)工業(yè)、民生等多個(gè)領(lǐng)域的重要能源構(gòu)成。目前我國(guó)天然氣輸送多是采用管道輸送的方式，在一些自然環(huán)境惡劣的地域或者由于某些環(huán)境和氣候變化很容易造成天然氣管道的冰堵問(wèn)題，從而導(dǎo)致天然氣的管道輸送故障，進(jìn)而影響工業(yè)和民生用氣。因此，解決天然氣管道的冰堵問(wèn)題，不僅是保障天然氣輸送順利的前提，也是確保我國(guó)以天然氣為能源的各項(xiàng)工業(yè)民生項(xiàng)目進(jìn)展順利的重要基礎(chǔ)。

2 天然氣管道的冰堵類型及成因分析

2.1 天然氣管道的冰堵類型

（1）天然氣管道完后交付使用時(shí)干燥不徹底引起的管道冰堵。這一類型的天然氣管道冰堵主要是在天然氣管道施工完成交付使用之前沒(méi)有按照嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)程序?qū)μ烊粴夤艿肋M(jìn)行干燥處理，使得在天然氣管道內(nèi)殘留部分的水分。由于管道的密封性良好，水分難以蒸發(fā)，同時(shí)在一些地勢(shì)起伏區(qū)域的低地勢(shì)區(qū)極易聚集水分，當(dāng)天然氣管道所處的環(huán)境溫度下降到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生冰堵問(wèn)題。（2）站場(chǎng)節(jié)流的焦耳湯姆遜冰堵。這一類型的天然氣管道冰堵主要是進(jìn)行站場(chǎng)節(jié)流時(shí)，管道內(nèi)的天然氣問(wèn)題急劇下降，部分水蒸汽摻雜在天然氣中，當(dāng)天然氣管道中的壓強(qiáng)達(dá)到一定閥值就會(huì)使得氣態(tài)的水分轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，造成天然氣管道的冰堵問(wèn)題。（3）天然氣管道清管作業(yè)造成的冰堵。這一類型的天然氣管道冰堵主要是進(jìn)行干線天然氣管道的清管作業(yè)時(shí)，未能進(jìn)行徹底的干燥處理，使得清管作業(yè)中的部分液態(tài)水殘留在天然氣管道內(nèi)，同樣的，當(dāng)在低地勢(shì)區(qū)，液態(tài)水會(huì)聚集，當(dāng)天然氣管道所在的區(qū)域溫度下降到一定程度后，液態(tài)水凝結(jié)為固態(tài)，進(jìn)而造成了天然氣管道的冰堵問(wèn)題。（4）天然氣水分比例過(guò)高造成的冰堵。部分地區(qū)開采的天然氣本身的水分殘留較多，如未經(jīng)處理直接進(jìn)入天然氣輸送管道，當(dāng)天然氣輸送管道路經(jīng)低溫區(qū)域時(shí)，其中的液態(tài)水往往會(huì)凝固，進(jìn)而造成天然氣管道的冰堵問(wèn)題。

2.2 天然氣管道的冰堵成因

從上述四種不同類型的天然氣管道冰堵的分析中可知，造成天然氣管道冰堵的主要成因即是天然氣管道內(nèi)的水分經(jīng)過(guò)低溫作用后在管道內(nèi)凝結(jié)為固態(tài)進(jìn)而造成管道冰堵。按照其中的水分不同狀態(tài)下的轉(zhuǎn)化，天然氣管道的冰堵成因又可以分為人為因素和自然因素兩種。

人為因素多是天然氣管道產(chǎn)生液態(tài)水的原因，例如在天然氣管道施工結(jié)束后，在交付使用之前未能進(jìn)行徹底的干燥處理，使得天然氣管道內(nèi)有液態(tài)水，當(dāng)天然氣管道在經(jīng)過(guò)低地勢(shì)區(qū)域時(shí)，液態(tài)水就會(huì)聚集，當(dāng)此區(qū)域的氣溫下降至冰點(diǎn)時(shí)，液態(tài)水就會(huì)凝固為固態(tài)，進(jìn)而造成天然氣管道的冰堵。因此，液態(tài)水的冰堵多是發(fā)生在天然氣管道施工完成交付使用的初期，同時(shí)液態(tài)水的聚集多是在低洼管道處以及天然氣管道的拐角處。

自然因素導(dǎo)致的天然氣管道冰堵，主要是其中的氣態(tài)水含量過(guò)高造成的。氣態(tài)水是伴隨著天然氣同時(shí)產(chǎn)生的，尤其是在一些氣態(tài)水含量較高的地區(qū)，當(dāng)天然氣進(jìn)入管道后，管道內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)增加，如果此時(shí)外界的汽溫降至冰點(diǎn)，那么其中的氣態(tài)水就會(huì)發(fā)生凝固，同時(shí)與天然氣成分進(jìn)行相互作用，形成一種固態(tài)的結(jié)晶體（可燃冰，由水、甲烷、乙烷等構(gòu)成的固態(tài)結(jié)晶），產(chǎn)生類似于冰堵的問(wèn)題。這種成因的天然氣管道冰堵問(wèn)題多是發(fā)生在天然氣的傳輸中轉(zhuǎn)站，同時(shí)由于可燃冰十分的不穩(wěn)定，因此在進(jìn)行排查時(shí)危險(xiǎn)程度往往也較高。

3 天然氣管道冰堵的解決措施

3.1 液態(tài)水引發(fā)冰堵問(wèn)題解決措施

對(duì)于由于天然氣管道中含有液態(tài)水造成的冰堵問(wèn)題，可以通過(guò)在較易產(chǎn)生聚集液態(tài)水，從而在低溫作用下凝固為冰的管道區(qū)域采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防。例如在天然氣管道的彎道處、天然氣管道的交戶口，以及低洼處的天然氣管道通過(guò)施加干燥劑進(jìn)行干燥。主要的干燥劑包括甲醇、乙二醇、三甘醇等，此外在有些天然氣管道的冰堵排查中，也可采用干空氣干燥法進(jìn)行冰堵的預(yù)防。主要的措施為，通過(guò)在管道內(nèi)通入干燥的空氣從而達(dá)到干燥天然氣管道的目標(biāo)。

3.2 氣態(tài)水引發(fā)冰堵問(wèn)題解決措施

對(duì)于由于天然氣管道中含有氣態(tài)水造成的冰堵問(wèn)題，也已通過(guò)對(duì)上述冰堵類型和成因的分析，采取針對(duì)性的措施，其中主要的預(yù)防措施包括以下幾項(xiàng)：其一，對(duì)于進(jìn)入天然氣管道內(nèi)的氣體進(jìn)行嚴(yán)格的準(zhǔn)入檢查，確保其中的含水量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行符合標(biāo)準(zhǔn)程序的干燥后方可進(jìn)入管道；其二，站場(chǎng)的傳輸設(shè)備要進(jìn)行及時(shí)有效的排污，降低設(shè)備上的雜質(zhì)，排除站場(chǎng)管道內(nèi)的積液，從而盡可能的降低可燃冰的凝固；其三，可以在一些防冰堵問(wèn)題嚴(yán)峻的區(qū)域，通過(guò)加入化學(xué)抑制劑的方式抑制類似可燃冰等天然氣水合物的形成。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣管道是涉及國(guó)家各項(xiàng)工業(yè)和社會(huì)民生的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于絕大多數(shù)的社會(huì)群體具有提供便捷、環(huán)保、安全的能源的功能。因此，徹底的解決天然氣管道的冰堵問(wèn)題，是保障上述功能的重要基礎(chǔ)。本文通過(guò)對(duì)天然氣管道冰堵的四種類型和各自成因的分析，進(jìn)而在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上提出了針對(duì)液態(tài)水和氣態(tài)水兩個(gè)不同天然氣管道冰堵成因類型下各自的防治措施，以便為一線的具體操作提供可參考的建議。

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