輸氣站場調壓后加熱方式研究

李旺 楊程博

Study on Heating Method of Gas Transmission Station after Pressure Adjustment

摘要：長輸天然氣管道在向下游用戶分輸時，需要將輸送壓力降低，通常降壓幅度為3-6MPa，由焦耳—湯姆森效應可知，在此過程中將產生大幅度的溫度降低，降溫幅度約5℃/MPa。這有可能造成調壓后的天然氣溫度極易降低至水露點下，產生水合物并有可能導致管道堵塞[1，2]。本文調研了現有的長輸天然氣管道加熱保溫方法，并對各種方法的優缺點進行了對比研究分析。

Abstract： Long-distance natural gas pipelines need to reduce the transmission pressure when its transmission to the downstream users. Usually， the pressure reduction amplitude is 3-6 MPa. It is known from the Joule-Thomson effect that a large temperature drop will occur in this process and the cooling rate is about 5°C/MPa， which may cause that natural gas temperature can be easily fall to the dew point of the water after pressure regulation， so that generating hydrates and possibly causing pipeline blockage[1，2]. This paper investigates the existing method of heating and heat preservation for long-distance natural gas pipelines， and compares the advantages and disadvantages of various methods.

關鍵詞：長輸天然氣管道；加熱保溫方法；優缺點

Key words： long-distance natural gas pipeline；heating and insulation method；advantages and disadvantages

中圖分類號：TE974 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0175-03

1 加熱法

加熱法是預防分輸天然氣冰堵的最好辦法之一，其具體做法是將調壓前的天然氣通過加熱爐或電加熱器加熱到一定溫度，確保調壓后溫度高于水露點。加熱法雖然耗能較高，卻是最為穩妥、有效的方法。

2 渦流管加熱法

渦流管，又稱蘭克-赫爾胥管，是一種結構簡單的能量分離裝置。自1931年研發面世以來，通過不斷改進，其制冷、制熱、抽真空、分離等多種功能趨于完善，已在很多行業中得到了應用。在輸氣領域，西氣東輸武漢西站采用雙通道渦流加熱器來取代電加熱器用以加熱引壓管。該雙通道渦流加熱器設計的使用壓力為6.9MPa，試驗壓力為10.3MPa，加熱功率隨上下游壓比的變化而變化。但是由于能量的守恒性，渦流管加熱法其只能用于加熱引壓管路和指揮器。

3 加醇法

向管道內加熱甲醇、乙二醇等水合物抑制劑，阻止水合物的生成[2]。

4 利用壓縮機出口熱天然氣沖刷

改造天然氣站場線路走向，將壓縮機出口的高溫高壓天然氣管線引入至調壓前，通過高溫天然氣來對已經冰堵的管道進行升溫，達到解堵的目的，但是此種方法改造工程量大，且只能應急時候使用，經濟效果差。

5 在調壓后的主管路上增加伴熱帶

為了防止指揮器和引壓管堵塞，經常使用加裝伴熱帶對其進行保溫，良好的效果。那如果在主管路上加熱伴熱帶，結果會如何？下面以某站為例來說明。

8 總結

①從第5部分的計算結果可見，在調壓后長度為30m的管線上，加裝恒定溫度為80℃的伴熱帶，才能讓氣體溫度升高4.56℃。而在實際的過程中，保溫帶外部保溫層不可能是絕熱的；且本計算忽略了保溫層與管道外部油漆之間的接觸熱阻和管道外側的油漆熱阻，實際升溫應遠遠小于4.56℃。

②從第5部分的計算結果可見，依靠管道外壁與外界大氣換熱，此種情況下的總傳熱系數比加裝保溫帶時的導熱系數更小，而環境溫度也要小于保溫帶溫度，所以換熱效果要比加裝保溫帶的效果還要差。

參考文獻：

[1]朱彤，嚴磊，吳家正，孫永康，鄭克敏.燃氣管道溫度場的分析與計[J].煤氣與熱力，2004，24（1）：5-8.

[2]吳錫合，張德慶，張爭偉.天然氣長輸管道冰堵的防治與應急處理[J].油氣儲運，2012，31（4）：292-294.

[3]章熙民，任澤霈，梅飛鳴.傳熱學[M].三版.北京：中國建筑工業出版社，1993.