黨西平

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量在不斷提高，對(duì)于生活配套設(shè)施要求逐步提高，為了保證人們天然氣的使用，本文根據(jù)冬季天然氣管網(wǎng)從預(yù)防、保溫、消除3個(gè)方面分析計(jì)算了各項(xiàng)保障措施的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：注醇；電伴熱；排水；推廣應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ421.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-3178（2018）19-0308-01

引言

在天然氣管道輸送過(guò)程中，天然氣水合物是威脅輸氣管道安全

運(yùn)行的一個(gè)重要因素，能否生成水合物與天然氣組份（包含水含量）、壓力、溫度等條件有關(guān)。當(dāng)氣體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于局部阻力，如遇到縮口和調(diào)節(jié)閥門(mén)時(shí)，其壓力若顯著下降，這種現(xiàn)象叫做節(jié)流。實(shí)際氣體節(jié)流前后的溫度一般將發(fā)生變化。氣體在節(jié)流過(guò)程中的溫度變化叫做焦耳-湯姆遜效應(yīng)（簡(jiǎn)稱(chēng)焦-湯效應(yīng)）。大多數(shù)實(shí)際氣體室溫下的節(jié)流過(guò)程中都有冷卻效應(yīng)，即通過(guò)節(jié)流元件后溫度降低，這種溫度變化叫做正焦耳-湯姆遜效應(yīng)。本論文主要針對(duì)此問(wèn)題發(fā)生后，通過(guò)防凍劑注入、電伴熱保溫恢復(fù)、排水措施3個(gè)方面的防范工作，消除了管網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患，保障整個(gè)冬季白堿灘區(qū)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1凍堵形成的可能原因

多種原因形成凍堵，大致有兩種情況，一種是是管道中存在大

量的氣態(tài)或者液態(tài)水，在溫度低的情況下容易凍結(jié)成冰；其二，天然氣水合物（可燃冰）的形成。第一種主要是因?yàn)橛捎诜N種原因在管道施工過(guò)程當(dāng)中有氣態(tài)或者液態(tài)水進(jìn)入管道，例如在管道接口部位由于下雨沒(méi)來(lái)及做好有效防范或者尚未焊接好的管段的管口處封堵不徹底，致使管溝內(nèi)的雨水混雜著污水流入管道內(nèi)，在后來(lái)的吹掃中，又沒(méi)有吹掃干凈，從而使部分水留在了施工未驗(yàn)收通氣的管道中；再者，目前一般天然氣帶壓管線在投產(chǎn)前所進(jìn)行的管道試壓中。有一部分強(qiáng)壓試驗(yàn)采用的是清水試壓（強(qiáng)壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)），

這是最有效的試驗(yàn)手段，但這為管理單位今后的管線運(yùn)行管理留下了一定的隱患。在用空氣或者氮?dú)獯祾吖艿肋^(guò)程中，不能全部將管道內(nèi)的氣態(tài)或者液態(tài)水清除，管線里的存留水，在長(zhǎng)距離的管道內(nèi)大量積累，不容忽視，但是就一小段管線來(lái)講，管道中存在的雨水或者污水很快會(huì)被干的天然氣稀釋帶走，可以忽略不計(jì)。所以冬季低溫寒冷的時(shí)候管道內(nèi)的存留水會(huì)形成冰堵。

2凍堵產(chǎn)生后的危害

在天然氣管道中，氣體水合物是在輸送過(guò)程中威脅安全運(yùn)行的

一個(gè)重要因素，輸送過(guò)程中天然氣組分、溫度、壓力等條件決定能不能形成氣體水合物。天然氣通過(guò)局部阻力大的管道附屬設(shè)備（例如：調(diào)節(jié)閥、調(diào)壓器、信號(hào)管、變徑三通等）時(shí)，天然氣壓力突然下降，導(dǎo)致氣體溫度降幅很大。溫度的大幅度降低也會(huì)使管路、閥門(mén)、過(guò)濾器及儀表表面結(jié)霜或結(jié)冰，影響管道中燃?xì)獠荒苡行ㄟ^(guò)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)舛鹿艿溃詫?dǎo)致燃?xì)夤艿郎嫌螇毫μЦ?，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會(huì)發(fā)生責(zé)任事故，甚至?xí)性O(shè)備及人員的傷害，因而影響下游用戶正常用氣。當(dāng)氣體水合物牢固地結(jié)合到金屬管道表面時(shí)，會(huì)降低管道的流動(dòng)面積，進(jìn)一步加速水合物的形成，并導(dǎo)致堵塞管道，閥門(mén)或其他供氣設(shè)備的，嚴(yán)重影響管道的安全運(yùn)行。因此，研究和討論天然氣水合物的預(yù)防和消除方法，對(duì)保護(hù)天然氣管道的安全運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3防范措施理論分析

3.1凍堵形成機(jī)理

天然氣水合物是一種籠形晶格包絡(luò)物，即水分子籍氫鍵結(jié)合成

籠形晶格，而氣體分子則在范德華力作用下，被包圍在晶格的籠形孔室里。在水合物中，與一個(gè)氣體分子結(jié)合的水分子數(shù)不是恒定的，這與氣體分子的大小和性質(zhì)以及晶格中孔室被氣體分子充滿的程度等因素有關(guān)。天然氣水合物形成的必要條件是：

①氣體處于水汽的飽和或過(guò)飽和狀態(tài)并存在游離水；

②有足夠高的壓力和足夠低的溫度。在具備上述條件時(shí)，水合

物有時(shí)尚不能形成，還必須具有一些輔助條件，如壓力的脈動(dòng)，氣體的高速流動(dòng)，節(jié)流效應(yīng)，因流向突變產(chǎn)生的攪動(dòng)，水合物晶種的存在及晶種停留的特定物理位置如彎頭、孔板、閥門(mén)、粗糙的管壁等。

由于水合物是一晶狀固體物質(zhì)，天然氣中一旦形成水合物，極易在調(diào)壓裝置、管線彎頭及三通等處形成堵塞，嚴(yán)重時(shí)影響天然氣的輸送，因此必須采取措施防止其生成。

3.2防凍方法

（1）注抑制劑法：可以用于防止天然氣水合物生成的抑制劑分

為有機(jī)抑制劑和無(wú)機(jī)抑制劑兩類(lèi)。有機(jī)抑制劑有甲醇和甘醇類(lèi)化合物，無(wú)機(jī)抑制劑有氯化鈉、氯化鈣及氯化鎂等。而城鎮(zhèn)燃?xì)獾姆纼鲆种苿┲饕怯袡C(jī)抑制劑，并以甲醇最為常用。抑制劑的主要作用是使氣流中水分子溶于加入的防凍劑，改變水分子之間的相互作用，

從而降低天然氣的露點(diǎn)，進(jìn)而抑制管道中天然氣水合物的生成。甲醇的沸點(diǎn)低（67.4℃），揮發(fā)性強(qiáng)，故防凍效果較好；甲醇的冰點(diǎn)也較低（-97.8℃），所以甲醇在較低溫度時(shí)不易凍結(jié)，適用于要求低溫的場(chǎng)合，由于甲醇沸點(diǎn)低蒸汽壓力高，故更適用于較低的操作溫度，若在較高溫度下使用則蒸發(fā)損失較大。但甲醇具有中等程度的毒性，因此使用甲醇作抑制劑時(shí)應(yīng)注意采取相應(yīng)的安全措施。

（2）加熱法：提高天然氣節(jié)流前的溫度，或敷設(shè)平行于采氣管線的熱水伴熱管線，使氣體流動(dòng)溫度保持在天然氣的水露點(diǎn)以上，是防止水合物生成的有效方法。常用的是應(yīng)用電伴熱系統(tǒng)。

（3）排水和干燥氣體法

結(jié)語(yǔ)

城市天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)在入冬前應(yīng)提前做好防凍方案計(jì)劃，嚴(yán)格

落實(shí)冬季保溫防凍措施，甲醇做為最經(jīng)濟(jì)、最有效的抑制劑，在進(jìn)入冬季運(yùn)行前即可在各個(gè)區(qū)域注入一定比例的量，通過(guò)注醇泵配氣站的注入、壓差注入器在管線閥井的注入、人工在調(diào)壓裝置的注入這3種方式，有效增強(qiáng)甲醇與水溶液的融合，降低水的冰點(diǎn)；入冬前，完善市區(qū)內(nèi)調(diào)壓箱體的伴熱恢復(fù)，采用10mm的巖棉帶進(jìn)行聚熱包裹，并選擇合適的電伴熱功率；同時(shí)，增加科技調(diào)研，將太陽(yáng)能電池板做為伴熱系統(tǒng)的供電來(lái)源，進(jìn)一步解決接電困難、經(jīng)濟(jì)糾紛等問(wèn)題；制定排水計(jì)劃，單次排水時(shí)間不宜超過(guò)3min，制作專(zhuān)用軟管排水工具，重點(diǎn)區(qū)域每天排水并加入0.5L甲醇，次要區(qū)域每周至少進(jìn)行一次排水監(jiān)測(cè)。

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