管道冰堵预防与紧急应对

摘 要

随着管网压力的提高,冰堵现象出现的频率也随之增加,影响管道安全运行和正常供气,那如何能预防冰堵的出现呢?

 随着管网压力的提高,冰堵现象出现的频率也随之增加,影响管道安全运行和正常供气,那如何能预防冰堵的出现呢?

冰堵的出现条件应当同时具备:有一定的水分和低分子量的气体或挥发性液体和相应的温度、压力条件。具体原因由专家去研究吧,知道基本原因就可以有针对性地预防。

冰堵预防措施

1 气质符合标准要求

从根本上而言,避免管道发生冰堵的最直接办法是降低管道输送天然气的水露点,保证管道输送的是清洁、干燥天然气,管道内无工程遗留积水。

在天然气进入管道前,对其进行干燥处理。通常采用的天然气干燥方法有两种:液体吸收法和固体吸附法。

典型管道气源含水量和各压力条件下对应的水露点

典型管道气源含水量和各压力条件下对应的水露点.png

具体的不同压力和水露点下水含量的计算方法见:《天然气水含量与水露点之间的换算》GB/T 22634-2008,点击打开网站提供下载。

 

2 清管

新建管道投产初期或因特殊原因,管道内工程遗留积水较多,管道接收的天然气水露点不达标,在下游都不可避免冰堵问题的发生。由此必须加强管道建设工程期间水试压后的清管、干燥质量监管,在管道置换投产过程中增加站内设备和阀室球阀的排污、吹扫作业。

清管的目的是清除管道内积物、积液,注意在清管器运动过程中,由于前后压差的存在,清管球射流孔会产生节流效应,温度随之降低,天然气水露点较高时析出水分,在管道的弯头和起伏段会产生侧漏及管道焊接处积水,同时,管壁会有附着的水膜,并在一定条件下形成天然气水合物,进而造成冰堵,增加清管作业的难度和风险。西气东输二线清管作业时,某段就出现过多次冰堵。

 

3 加抑制剂

通常采用甲醇、乙二醇或三甘醇等干燥剂与水以任意比例互溶,使水的蒸汽压大大降低,从而达到干燥管道的目的,部分残留在管道中的干燥剂同时又能够抑制天然气水合物的形成。该方法在实际使用过程中,一般采用选择较为便宜的甲醇作为干燥剂。人体有低毒,操作人员在工作时,应注意保护自身不受侵害。

注醇装置的安装位置:若向主干线管道注醇,装在出站阀后压力表接口处;若向分输管道注醇,安装在计量橇后调压橇前的压力表接口处,可选择临时拆除仪表接口,连接注醇装置接口。

 

4 提高输送温度

A 使用加热装置

通过使用电加热器、水套炉等装置加热所输送的天然气,提高输送天然气的温度,使调压节流后天然气的温度仍高于水合物生成温度,从而防止水合物生成。这种方法也通常作为天然气管道冻涨的预防和治理措施。

在管输天然气水露点不确定的情况下,加热装置的投用功率以调压后天然气温度仍能达到5℃为宜。通常,天然气压力每升高1 MPa,温度升高10℃左右;压力每降低1 MPa,温度降低4.5℃左右。电加热器和水套炉都属于大能耗设备,从经济上考虑,需求加热功率低于300 kW时选用电加热器,高于300kW 时选用水套炉。

B 缠绕电伴热带

在天然气站场分离器、调压橇及其后管段、引压管、排污集液包等位置缠绕电伴热带并做保温,可在一定程度上缓解冰堵或冻结问题的发生,但对天然气流动量较大的分离器、调压橇及其后管段的作用不大。在发生冰堵后,及时关断冰堵设备两端阀门,通过电伴热带的加热可作为解堵措施。电伴热带的选用功率一般为30~60 W/m,对所需伴热部位做螺旋包裹缠绕,必须采用安全保温材料以做到有效保温,长时问投用,需安装温控装置。

C 利用高温气进行调压分输

对于分输压气站,如果流程上许可,利用压缩机出口近50℃、10 MPa的高温高压天然气进行分输,即使调压至4 MPa,温度仍能保持20℃以上。在流程满足的情况下,该方法也可做为解堵吹扫措施使用。

 

冰堵的紧急应对措施:

①降压解堵法。

在形成水合物的输气管段,利用特设支管暂时将部分天然气放空,以降低输气管道的压力和温度,当水合物的形成温度低于输气管道的气体温度时,水合物立即分解。实践证明,水合物的分解速度很快,整个过程仅需要10 min,这是由于当水合物的结晶壳开始液化时,水合物立即从管壁脱落,并被排出的气流从输气管道带出。

②向冰堵管段注入防冻剂

利用防冻剂大量吸收水分,降低水合物形成的平衡温度,破坏水合物的形成条件,使已形成的水合物分解。注入防冻剂解堵后,管道内留有凝析水和防冻剂,需要及时通过排水设施将其排出管外。

③对冰堵管段浇淋热水或者采用蒸汽加热车进行蒸汽加热解堵,若是埋地管道则需对该管段进行开挖。

④放空吹扫冰堵管段,并利用下游分输管道进行反吹扫。

⑤提高分输压力,减小调压撬的前后压差(低于1 MPa)。在干线管道上利用上游截断阀室的旁通管道进行压力调节,降低分输站的进站压力。

在实际生产中,天然气加热和注醇是最常用的冰堵处理方法,而向管道冰堵部位喷淋热水和蒸汽加热是最简便易行的冰堵处理方法。


管道结冰.png

结冰的管道

(图为:徐州站结冰的管道,用保温棉和胶带给管道穿上厚棉衣,为管道定期用温水、涂盐巴除冰;与下游用户的沟通,尽量减小进出站管道压力差,严防管道冰堵冻胀)