試述天然氣管道冰堵發生原因及解堵措施

賈衛衛

摘要：我國天然氣的使用越來越普及，加快了天然氣工程建設的發展。由于天然氣具有較高的危險性，需要做好日常的管理與維護工作。管道冰堵問題在天然氣生產與輸送過程中越來越突出，如何有效解決管道冰堵，是當前天然氣工程中亟待解決的問題。

關鍵詞：天然氣；管道；冰堵

當冬季來臨氣溫下降的時候，天然氣輸送管道工程中的調節閥等錄入部位會出現冰堵現象，對于安全供氣有著重要影響。為了保證天然氣工程安全，需要對引起冰堵的各種原因進行分析，并制定相應的措施，為天然氣輸送工作提供安全保障。

1、引起冰堵的原因

冰堵其實就是天然氣工程中的管道、儀表、設備等等部位出現堵塞，主要原因有兩個方面：

1.1形成水合物

水氣與天然氣中的一些組分受到一定條件的影響出現結晶，其外觀好像一種水合物，密度通常在0.88～0.90g/cm3，主要成分是碳氫化合物與幾分子水。通過專家的研究發現，這種水合物其形態為籠形晶體包絡物，是由水分子借氫鍵組合而成，而天然氣中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、硫化氫等氣體被包含在籠形晶格內，造成堵塞。引起水合物的原因主要是高壓、低溫與水分，一般在節流閥門等區域更容易形成水合物。

1.2節流效應

當冬季來臨的時候，天然氣輸送工程中的管道、節流閥等設備管件會因氣體遭遇壓力，導致溫度驟然降低造成冰堵，一般被稱之為節流效應。從高壓到低壓，氣體通過閥門或多孔塞作不可逆絕熱膨脹時會引起溫度變化，這就是節流膨脹。正效應是說大量的氣體在出現膨脹后溫度快速降低的現象，在實際氣體中，溫度往往因絕熱節流而出現升高、降低或不變。其中影響溫差急劇變化的主要原因是節流前后的壓差以及節流前的溫度這兩個方面。在天然氣輸送過程中，外界環境對輸送管道形成直接的影響，而天然氣又具備較高的壓力，因調壓閥閥后壓力恒定，因此引起節流前后壓差的驟然變化。所以，當前冬季來臨時采用高壓送氣的方法容易出現節流效應，從而導致冰堵現象發生。

2、天然氣冰堵在危險性分析

在天然氣工程發生冰堵后，會給天然氣輸送工作帶來很大影響：

首先，當形成水合物后，一般聚集在管道的彎頭、閥門、節流閥等位置，引起天然氣流通面積減小，造成堵塞，使得上游的壓力不斷增加，流量越來越小，而下游的壓力變低，對于安全供氣產生重要影響。

其次，如果水合物在節流孔板位置形成，則會造成天然氣計量不準確。

再次，如果堵塞出現在氣液聯動截斷閥的引壓管等部位，會造成控制單元不能準確的獵取到信號，容易出現閥門誤操作。

最后，假若堵塞情況出現在關閉閥門的閥腔或“死氣段”區域內，會因為體積膨脹引起設備與管道的破裂，這種情況在冬季或氣溫較低的地區會經常發生。

3、針對冰堵問題的有效措施

3.1管道干燥

為了防止在注水試壓時出現管內積水現象，在管道工程建設中可以采取干燥處理的方法，具體操作方法主要有有三種：干燥劑干燥法、真空干燥法和干空氣干燥法。

其中干燥劑干燥法大多是使用甲醇、乙二醇或三甘醇等物質，干燥劑能與水以任意比例互溶，當水與這些物質形成溶液后，水的蒸汽壓力會大大減小，以此來起到干燥管道的作用。剩余在管道內部的干燥劑還可以作為水合物抑制劑，能夠起到有效抑制水合物形成的作用。

真空干燥法主要是使用真空泵抽真空的方式除掉管道內部的水分，其原理是制造出和管道內部同樣溫度條件的真空壓力，使管道內部的水分變成蒸汽。

干空氣干燥法在現階段使用較多，可以分成兩類：直接將干燥空氣對管道內壁進行吹掃或是利用通球法對管道進行干燥。利用干燥空氣的的方法在效率與效果方面都要好于通球法，而且可以適用于所有管道，而通球法只能使用在通徑管道上面。

3.2針對冰堵防治措施

針對因天然氣水合物而形成的冰堵，目前還沒有成熟有效的防滲措施，不過在施工過程中可以采用以下方法：

其一，對管道內壁進行干燥處理，保證管道內壁水分的含量滿足工程要求。一般可以采用液體吸收法和固體吸附法。液體吸收法中使用甘醇等親水性較好的液體作為脫水劑，使天然氣水露點降低，保證其在輸送壓力下低于輸氣溫度5～10℃；固體吸附法是使用分子篩、氧化鋁、活性碳、硅膠等一些吸附能力較強的物質來吸收天然氣中存在的水分，使天然氣水露點降低。用這兩種方法進行吸附后，再利用蒸餾或加熱的方法去除。

其二，在剛剛建設的天然氣管道中，要對閥門、各種儀器、等部位采取多次排污的方法，使內部存在的積液盡快排出。在進行日常檢查的時候，做好各種儀器的檢查工作，比如在過濾器差壓大于40～50kPa時，要及時更換濾芯。

其三，增加天然氣輸送過程中的溫度，在調壓橇前采取加溫的方式，或是在容易出現冰堵的部位加裝伴熱帶，使得天然氣的流動溫度或者調壓橇后的氣體溫度能夠處于天然氣水露點以上，阻止水合物的形成。在我國西氣東輸二線建設中，多數都安裝了伴熱帶，并對管道進行保溫處理。

其四，使用化學制劑，對天然氣中水使我起到抑制作用，阻止其形成。

其五，如果下游的分輸管道具有較高的儲氣調峰能力，可以采取提高下游分輸壓力、間歇輸送的方法，這樣既可以滿足下游用戶的需求，同時也有效降低了前后壓差，這一方法也可能有效避免冰堵發生。

4、結束語

現階段，天然氣的使用越來越廣泛，對于管道建設也提出了更高的要求，針對管道工程中存在的冰堵問題，我們需要認真分析其原因，制定相應的策略，不斷完善天然氣工程建設，為天然氣的安全輸送提供保障。

參考文獻：

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