天然氣設(shè)備冰堵原因及防治措施研究

曹振 孫鳳

1．天津西馬格特寶機(jī)械有限公司 天津 301700

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1 概述

天然氣長輸管道在運(yùn)行中出現(xiàn)冰堵問題較為常見，分析當(dāng)前天然氣長途管道冰堵的實(shí)際發(fā)展原因：溫度原因，天然氣水分原因。另外，由于冰堵問題，分析天然氣長輸管道，主要危害是：不尋常的流量統(tǒng)計(jì)，安全問題。

天然氣長輸管道是天然氣資源利用中常見的基礎(chǔ)設(shè)施輸電項(xiàng)目。天然氣長輸管道的建設(shè)和應(yīng)用，將確保天然氣資源應(yīng)用的安全性和可靠性，提高用戶資源的應(yīng)用效果，對社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展起著重要作用。其中，影響長距離天然氣管道穩(wěn)定運(yùn)行的冰塞問題的分析引起了廣泛的關(guān)注。

2 天然氣設(shè)備冰堵原因

當(dāng)壓力和溫度發(fā)生變化時(shí)，天然氣中的水分和一些冷凝成分會形成固體，阻塞天然氣管道和相應(yīng)的設(shè)備。合成的材料是水合物，白色，形狀為固體晶體，形態(tài)上類似冰雪結(jié)合，其本質(zhì)為C，H化合物和多分子水合物，比重范圍在0．88-0．90g/cm3?？蒲袛?shù)據(jù)指出，水合物分子組成多面體晶體，H2O借助H鍵的結(jié)構(gòu)生成多面結(jié)晶，天然氣中的水合物晶體將CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S包圍其中，當(dāng)晶體中被分子形式的氣體充滿時(shí)，其中組成部分的分子 式 為 CH4?6H2O，C2H6?6H2O，C3H8?17H2O，C4H10?17H2O，H2S?6H2O，戊烷以上一般不形成水化物。

冰堵現(xiàn)象在天然氣設(shè)備及相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備上是非常常見的，目前解冰堵方案主要根據(jù)冰堵現(xiàn)象的出現(xiàn)地點(diǎn)、出現(xiàn)形式等分情況對待。對于大型實(shí)驗(yàn)裝備外接注入機(jī)構(gòu)，通常采用熱水澆堵的方法促進(jìn)冰堵消解；對于長管道及戶外無人區(qū)域出現(xiàn)的管路冰堵，通常采用外接電熱套的方法解冰堵；對于實(shí)驗(yàn)室小型設(shè)備及冰堵部位在裝置內(nèi)部的情況，往往采用水浴加熱的形式將熱量傳送到冰堵區(qū)域促進(jìn)解堵。根據(jù)水合物成藏實(shí)驗(yàn)裝備而言，首先我們需要實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷的注氣注水過程，所以最好能夠?qū)崿F(xiàn)冰堵預(yù)防；其次冰堵現(xiàn)象往往出現(xiàn)在艙內(nèi)，外界無法直接接觸，而且處于天然氣和液體環(huán)境，所以不能采用電熱絲加熱的形式進(jìn)行解冰堵。綜合以上分析結(jié)果，本文采用油浴加熱的方法解決冰堵問題。

3 防治措施

3.1 減少天然氣水含量

針對天然氣水含量的控制，需要確保天然氣是含量能夠處于一個(gè)相對較低的水平，從而避免水蒸氣出現(xiàn)冷凝的情況。在使用過濾分離器的時(shí)候，應(yīng)該盡可能降低天然氣的水含量，并且從天然氣之中直接排出其中的水分。特別是在冬天低溫的時(shí)候，其出現(xiàn)的節(jié)流部位有部分液態(tài)水的存在，這樣的水就可能會出現(xiàn)結(jié)冰的情況，因此，就需要利用一系列有效的措施，才能夠?qū)⑵渲写嬖诘囊簯B(tài)水直接排除，從而防止出現(xiàn)冰堵的情況。

3.2 降低氣壓

在天然氣場站之中，調(diào)壓系統(tǒng)是出現(xiàn)冰堵的高發(fā)地帶，因此，就需要針對上游以及下游的氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，防范天然氣溫度帶來過于明顯的變化，這也是冰堵預(yù)防的一個(gè)有效措施。特別是在調(diào)壓系統(tǒng)之中，這一種手段效果是非常明顯的。

3.3 升高溫度

當(dāng)水溫降低到一定程度的時(shí)候就會出現(xiàn)結(jié)冰的情況，同樣，水蒸氣也要降溫，才能夠達(dá)到液態(tài)水的要求。通過天然氣溫度的提升，一方面可以避免水化物的形成。在實(shí)際的操作之中，可以通過合適的加熱裝置以及水套爐裝置來提升整個(gè)管道以及天然氣的溫度。就目前的情況來看，在脆弱的部位安置電伴熱，就是目前最常用的防冰堵方式，如引壓管、調(diào)壓閥等，這樣就可能會有脆弱部位冰堵的情況出現(xiàn)。在水套爐設(shè)備安裝的時(shí)候，就可以選擇直接進(jìn)行內(nèi)部天然氣的加熱，確保天然氣的溫度能夠得以保護(hù)，從而避免其降低到水露點(diǎn)之下，也可以避免形成液態(tài)水，從而對冰堵進(jìn)行有效的防范。

3.4 加入抑制劑

直接將甲醇、乙醇等化學(xué)抑制劑添加到天然氣管道之中，這樣就可以將水合物形成的溫度降低，并且還可以減少天然氣之中的水分含量，從而降低天然氣的冰露點(diǎn)，直接抑制水合物的形成。

3.5 冰堵問題的解堵處理方法

（1）針對冰堵段，選擇放空降壓。通過冰堵部位的放空或者是進(jìn)行降壓處理之后，隨著壓力的降低，其水合物形成的溫度也會逐漸的降低，并且一旦降低到管線之內(nèi)的天然氣溫度的時(shí)候，就會將已經(jīng)形成的水合物直接分解，這樣就可以滿足冰堵的處理。

（2）加熱解堵法。在水合物已經(jīng)形成的部位，就可以利用熱源加熱天然氣的方式，從而幫助天然氣提升其溫度，這樣會對水合物形成的條件產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致水合物形成分解，并且還會直接帶走天然氣，將水合物局部的堵塞情況直接消除。

（3）注入防凍劑解堵法。通過甲醇的注入，就可以通過良好的親水性有限以及水分子相互的結(jié)合，從而吸收大量的水分，這樣就可以將氣體之中的水分含量減少，直接破壞水合物形成需要的熱力學(xué)條件，讓水合物直接被分解，這樣就可以達(dá)到冰堵解除的目的。

總之，出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，實(shí)際上就是在輸送天然氣的時(shí)候，出現(xiàn)了管道、設(shè)備以及儀表堵塞的安全隱患。所以，希望通過本文針對冰堵的原因以及實(shí)際的危害進(jìn)行論述，能夠降低壓力，提升天然氣的溫度，能夠脫除水分，添加抑制劑幾個(gè)方面進(jìn)行分析，這樣就可以在冰堵出現(xiàn)之后，通過有效的措施來解決問題。通過多年以來的摸索與實(shí)踐之后，雖然在技術(shù)方面取得了一定的突破，但是針對天然氣冰堵防治技術(shù)的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，這樣就可以針對性的提出預(yù)防性與處理措施，確保天然氣輸配場站本身的安全和平穩(wěn)的運(yùn)行。