淺談管線凍堵的預防和處理

淺談管線凍堵的預防和處理

1未提出解決方案目前，中國的大型燃氣公司多次出現(xiàn)管道封鎖引起的局部停工問題，并繼續(xù)研究處理方法，但未能改進有效的解決方案。解決這一問題有幾種方法:提高天然氣露點(國家要求溫度低于凍土層-5℃)、降壓、加熱和加防凍劑(如甲醇和乙二醇等)。2管線凍堵和管道安裝天然氣中水和水蒸氣能與氣態(tài)的C2、C3和C4生成結(jié)晶水化物。水化物能縮小管道的流通斷面,甚至堵塞管道、閥門以及儀表和設備,如安全閥、調(diào)壓器等。當溫度降低使天然氣低于其露點而生成水化物時,很容易凍成普通的冰,使管線凍堵。管線凍堵多發(fā)生在小區(qū)單元引入管、調(diào)壓箱和計量箱的引入管處,因為引入管部分處于地上,部分處于地下。在冬季,地下的溫度高于地上,地上的溫度低于0℃,以致在地表處形成凍堵。另外閥井的材質(zhì)多為鋼體,相當于地上的溫度,在閥井與地下接觸的管線也可能發(fā)生凍堵。在工程中,由于施工在雨季、地下上水或者管線吹掃不徹底,也容易在將來冬季管網(wǎng)系統(tǒng)運行時發(fā)生凍堵。水蒸氣還能加劇O2、H2S和SO2與管道、閥門及燃氣用具的金屬之間的化學反應,造成金屬腐蝕。特別是水蒸氣冷凝,并在管道和管件內(nèi)表面形成水膜時腐蝕更為嚴重。3預防凍鎖措施解決凍堵有兩個途徑,一是在形成凍堵之前進行預防;二是在凍堵形成后采用物理和化學的手段解決。3.1降低輸氣管道的溫度在入凍前,采集天然氣樣本進行測試,測定其含水量。加強天然氣的脫水處理,使氣體中水分含量降低到不致形成水化物的程度。為此要使露點降低到大約低于輸氣管道工作溫度5℃～7℃,這樣就使得在輸氣管道的最低溫度下,氣體的相對濕度接近于60%。另外,采用降低壓力和升高溫度措施,都可以緩解凍堵的形成。3.2排水器間距為排除燃氣管道中的冷凝水和石油伴生氣管道中的輕質(zhì)油,在工程施工時,對管道敷設應有一定坡度,管線坡度不小于0.003,以便在低處和閥井處設排水器,將匯集的水或油排出。排水器的間距,視水量和油量多少而定。由于管道中燃氣的壓力不同,排水器有不能自噴和自噴兩種。如管道內(nèi)壓力較低,水或油就要依靠手動抽水設備來排水。安裝在高、中壓管道上的排水器,由于管道內(nèi)壓力較高,積水(油)在排水管旋塞打開以后自行噴出。為防止剩余在排水管內(nèi)的水冬季凍結(jié),另設有循環(huán)管,使排水管內(nèi)水柱上、下壓力平衡、水柱依靠重力回到下部的集水器中。為避免燃氣中焦油及萘等雜質(zhì)堵塞,排水管與循環(huán)管的直徑應適加大。在管道上布置的排水器還可對其運行狀況進行觀測,并可作為消除管道堵塞的手段。3.3加強設備管理在冬季管線、設備巡護時,加強設備管理的力度,增加對過濾器、排水器的放水次數(shù)。加強對閥井和單元閥的觀察和管理。4氣體吹掃及去氣體法以往常規(guī)處理管線凍堵多用噴燈、熱水澆灌加熱的方式,把冰烤化后,再用氣體將水分吹掃出。無論哪一中常規(guī)手段,對管線防腐層都是一種損害,而且比較費力。正是基于上述原因的考慮。根據(jù)物理和化學原理,制定了渦流無損傷解凍技術和加入反應劑兩種解堵方案。4.1電纜設置的磁力線圈渦流解凍技術是將電能轉(zhuǎn)化為磁場,磁場轉(zhuǎn)化熱能的技術。將電纜纏繞在要解凍的管線上,于是電纜就形成了類似磁力線圈的裝置,磁場在中心位置強度最大,所以產(chǎn)生的熱量由管線中心沿管線徑向進行溫度梯度變化,在一定時間內(nèi)將管線內(nèi)部的冰融化排出。該技術不破壞保溫層,可使注汽凍堵管線解凍恢復正常。4.2醇類水溶液的絡合萃取最常用來作為分解水化物結(jié)晶的反應劑是甲醇(木精),其分子式為CH3OH。此外,還將甘醇(乙二醇)CH3CH2OH、二甘醇、三甘醇、四甘醇作為反應劑。醇類之所以能用來分解或預防水化物的產(chǎn)生,是因為它的蒸汽與水蒸氣可形成溶液,水蒸氣變?yōu)槟鏊?降低形成水化物的臨界點。醇類水溶液的冰點比水的冰點低得多,吸收了氣體中的水蒸氣,因而使氣體的露點降低很多。在使用醇類的地方,裝有排水裝置,將輸氣管中液體排出。特別是在冬季,需加反應劑,醇類注入量為所輸天然氣體積的0.1%～0.15%。已運行的小區(qū)具體做法為在單元閥或者調(diào)壓箱引入管閥門后栽DN15或者DN20的放散管,放散管長度約100mm,末端用生料帶纏繞,再用螺紋管堵封口。4.2.1單元閥的使用對于新建或改建的工程,在單元立管引入管處由兩個三通構(gòu)成,在三通的預留部分各留出8cm的管線,用管堵封好,這樣做有以下優(yōu)點:(1)當發(fā)生凍堵時,大多數(shù)在引入管地平面處結(jié)冰,可將單元閥上方的管堵打開,注入反應劑。在解凍后吹掃時可免去對立管的影響,而且使用硬制設備如鋼釬等也不會對立管造成影響。(2)有利于強度試驗、氣密性試驗和吹掃,兩個三通這樣的結(jié)構(gòu)就相當于將引入管和立管分開,在做上述試驗時,可不必拆卸單元閥。(3)如立管中含有水分或者灰塵雜物,可打開管堵將其輕易排出。(4)在置換投產(chǎn)時,引入管管堵部分可做為庭院管網(wǎng)的置換點。(5)關閉單元閥,可以做中壓級別的吹掃工作,不會影響到室內(nèi)的計量表。不足之處是比原方案多加了兩道管堵,增加了維護費用。4.2.2中小型醇類高壓旋流裝置的泵在注入反應劑時,由于在低壓管內(nèi)的壓力小于3kPa,中壓管內(nèi)的壓力在0.3MPa左右,所以需要使用醇泵連接膠管將反應劑注入管線。醇類對儀表有一定的影響,醇類積累過多,會在計量儀表的表膜處形成黑色的微粒,影響計量。所以始端在注入反應劑后,應在末段排放至清空,以防止醇類的微粒、水分子等進入儀表。(1)流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一,它直接關系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如工藝設計中能算出泵正常、最小和最大流量,選擇泵時,以最大流量為依據(jù),兼顧正常流量;在沒有最大流量時,通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量。(2)裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù),一般要用放大5%～10%余量后的揚程來選型。(3)液體