天然氣母站冰堵的預(yù)防與處理措施

程新求　黃紀(jì)偉

一、冰堵產(chǎn)生的原因

眾所周知，天然氣實(shí)質(zhì)上由多種組分組成的天然氣水合物。冰堵現(xiàn)象的產(chǎn)生需要滿足一定的條件。經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，所謂的“冰”實(shí)質(zhì)上是天然氣水合物，這種水合物是在一定壓力和溫度條件下，由天然氣中某些氣體組分和液態(tài)水生成的一種不穩(wěn)定的、具有非化合性質(zhì)的晶體，外觀類似松散的冰或致密的雪。這些水合物的在場站設(shè)備內(nèi)大量聚集，堵塞管道設(shè)備，形成冰堵。由于北方冬季溫度普遍較低，如果場站天然氣含水量滿足條件，加之由于調(diào)壓、變徑等產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)造成的溫降，氣體在高壓高速并伴有晶核的輸氣狀態(tài)下，冰堵事故極易發(fā)生。

二、冰堵的危害

冰堵一般發(fā)生在調(diào)壓、變徑、分離器、管束車匯管等設(shè)備。冰堵對以上所述設(shè)備危害較大，可能導(dǎo)致調(diào)壓閥皮膜穿孔，高壓氣體未經(jīng)減壓輸送到下游，易引起下游管道超壓運(yùn)行，造成泄露甚至火災(zāi)、爆炸事故。同時(shí)水合物可能堵塞過濾器濾芯，造成前后壓差增大，造成濾芯破壞，起不到過濾雜質(zhì)的作用。在脫水過程中，如果脫水裝置運(yùn)行過程中，變徑處或者冷卻管發(fā)生冰堵，極易造成溫升突然增大，影響傳感器、變送器使用壽命，如果控制系統(tǒng)失效，極易可能發(fā)生爆炸。因此冰堵危害巨大，需要采取一定的措施進(jìn)行預(yù)防和控制。

三、冰堵的預(yù)防措施

針對冰堵，一般可以采取以下幾種預(yù)防措施：

（一）及時(shí)脫除天然氣中的水分，降低天然氣水露點(diǎn)

目前，天然氣母站基本配有脫水裝置，一定要發(fā)揮脫水裝置的作用，定期檢測水露點(diǎn)，一旦水露點(diǎn)升高到-33℃，就需要及時(shí)開啟脫水裝置，對天然氣進(jìn)行脫水，使氣態(tài)水冷卻為液態(tài)水，通過排污系統(tǒng)排出。脫水裝置中分子篩也需要根據(jù)環(huán)境及使用條件定期更換，確保脫水效果。

（二）采取多次減壓的方式進(jìn)行減壓

母站最易發(fā)生冰堵的是調(diào)壓系統(tǒng)，采用多級減壓可以減少去壓降的幅度，可以減少冰堵的發(fā)生。因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，降低壓力會(huì)影響管道的輸送能力，因此在天然氣傳輸?shù)倪^程中幾乎不采用調(diào)壓系統(tǒng)來進(jìn)行降壓。但在天然氣輸送完后，利用天然氣母站的調(diào)壓系統(tǒng)來處理管道中的液態(tài)水，可以有效的避免冰堵的情況發(fā)生。具體的做法是在下部分輸管道具備一定的儲氣調(diào)峰能力的情況下，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)調(diào)壓系統(tǒng)，提升下部分屬管的壓力，促使液態(tài)水在壓力的作用下從下部分輸管道中排除。另外，天然氣母站中調(diào)壓系統(tǒng)的運(yùn)用，會(huì)發(fā)生能源轉(zhuǎn)換，而能源轉(zhuǎn)換又會(huì)產(chǎn)生熱量，其散發(fā)在天然氣母站中，可以提升天然氣母站抗寒能力，避免天然氣母站發(fā)生冰堵情況。

（三）采用伴熱的方式對管道進(jìn)行保溫

天然氣母站之所以會(huì)發(fā)生冰堵的情況，與天然氣母站溫度較低有很大關(guān)系，而采用伴熱的方式來對管道進(jìn)行保溫，可以提高天然氣管道抗寒能力，如此有利于降低天然氣管道冰毒情況的發(fā)生。這里所說的利用伴熱方式來保溫管道是指通過對排污系統(tǒng)及調(diào)壓系統(tǒng)采取伴熱帶方式提高天然氣的溫度，可以有效減少冰堵的發(fā)生。因?yàn)樵诶锰烊粴夤艿垒斔屯晏烊粴夂?，通常?huì)利用排污系統(tǒng)對天然氣母站中的分離器、過濾器、匯管等設(shè)備進(jìn)行多次排污，而排污系統(tǒng)運(yùn)作會(huì)產(chǎn)生大量熱能，這會(huì)使天然氣管受到熱量的作用，使其保溫效果增強(qiáng)。而調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)作能夠?qū)μ烊粴夤艿榔鸬降谋刈饔茫衔囊呀?jīng)說明，在此就不做過多的重復(fù)說明。

（四）加氣過程中，控制天然氣流速

通過修改加氣機(jī)的參數(shù)，降低天然氣流速，可以避免管束車在初期充裝時(shí)，匯管處發(fā)生冰堵。具體來說，就是在天然氣母站輸送天然氣的過程中，工作人員要觀察天然氣管道中液態(tài)水積流情況，進(jìn)而適當(dāng)?shù)男薷募託鈾C(jī)的參數(shù)，促使加氣機(jī)的加氣程度得以調(diào)整，如此便可以有效的控制天然氣輸送速度，而天然氣管道中生成的液態(tài)水就會(huì)被及時(shí)的排出，從而有效的避免液體水積留在天然氣管道中，那么即便室外溫度降低，天然氣母站的管道也不會(huì)發(fā)生冰堵。

四、冰堵發(fā)生后的處理措施

（一）冰堵段放空降壓

通過放空使水合物的形成溫度隨壓力的降低而降低，當(dāng)其降至低于管線內(nèi)天然氣溫度時(shí)，已形成的水合物將發(fā)生分解，達(dá)到解除冰堵的目的。具體的做法是：明確天然氣拇戰(zhàn)冰堵段的管道，對冰堵段部位進(jìn)行放空或降壓，天然氣水合物會(huì)受到壓力的作用，使其形成溫度隨壓力下降而降低，當(dāng)溫度降至低于管線內(nèi)天然氣溫度時(shí)，此時(shí)的溫度點(diǎn)便是天然氣水合物分解的溫度點(diǎn)，天然氣水合物便會(huì)分解，如此便可以達(dá)到解除冰堵的目的。

（二）通過提高溫度的方式解凍

這里所說的通過提高溫度來解凍天然氣母站冰堵段是采用熱源的方式對已形成冰堵的管段進(jìn)行加熱，如熱開水，電伴熱帶。具體的做法是在已形成天然氣水合物冰堵的管段，利用熱源加熱天然氣（如電伴熱、熱水）來對冰堵段進(jìn)行加熱處理，提高天然氣的溫度，進(jìn)而會(huì)使天然氣水合物的形成條件被破壞，相應(yīng)的天然氣水合物便會(huì)分解，分解后的天然氣會(huì)隨著管道傳輸?shù)教烊粴庋b置中，而對于天然氣水合物分解產(chǎn)生的液態(tài)水，可以利用排污的方式將液態(tài)水排出去。在此需要說明是如若在調(diào)壓閥指揮器或引壓管出現(xiàn)冰堵時(shí)，利用加熱方式分解天然氣水化物，產(chǎn)生大量的液態(tài)水難以通過直徑小的流道流出，此時(shí)可采取在指揮器或引壓管上直接澆注開水的方法進(jìn)行解決。

結(jié)束語

在天然氣母站傳輸天然氣的過程中生成的液態(tài)水如若積流在天然氣管道中，那么在室外溫度降低的情況下天然氣管道容易發(fā)生冰堵現(xiàn)象，這會(huì)給天然氣母站帶來一定危害。為了避免此種情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的預(yù)防措施，如及時(shí)脫除天然氣中的水分，降低天然氣水露點(diǎn)、采取多次減壓的方式進(jìn)行減壓、采用伴熱的方式對管道進(jìn)行保溫、加氣過程中，控制天然氣流速等，如此可以有效預(yù)防天然氣母站冰堵現(xiàn)象發(fā)展。當(dāng)然如若不幸發(fā)生天然氣母站冰堵情況，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在冰堵段放空降壓或提高溫度來處理冰堵情況?？傊?，天然氣母站工作人員應(yīng)當(dāng)對天然氣母站冰堵的危害予以了解，并明確預(yù)防冰堵現(xiàn)象的措施和處理冰堵現(xiàn)象的措施，如此可以有效避免天然氣母站冰堵現(xiàn)象的發(fā)生。

（作者單位：1.中石油昆侖燃?xì)庥邢薰咎K里格分公司，2.中石油昆侖燃?xì)庥邢薰旧轿鞣止荆?/p>

作者簡介

程新求（1988.10），男，中石油昆侖燃?xì)庥邢薰咎K里格分公司安全副總監(jiān)，助理工程師，遼寧石油化工大學(xué)，從事天然氣安全生產(chǎn)工作。