天然氣設備冰堵原因及防治措施研究

曹振 孫鳳

1．天津西馬格特寶機械有限公司 天津 301700

2．天津市益斯達燃氣設備有限公司 天津 301700

1 概述

天然氣長輸管道在運行中出現冰堵問題較為常見，分析當前天然氣長途管道冰堵的實際發展原因：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：不尋常的流量統計，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設施輸電項目。天然氣長輸管道的建設和應用，將確保天然氣資源應用的安全性和可靠性，提高用戶資源的應用效果，對社會經濟的穩定發展起著重要作用。其中，影響長距離天然氣管道穩定運行的冰塞問題的分析引起了廣泛的關注。

2 天然氣設備冰堵原因

當壓力和溫度發生變化時，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的設備。合成的材料是水合物，白色，形狀為固體晶體，形態上類似冰雪結合，其本質為C，H化合物和多分子水合物，比重范圍在0．88-0．90g/cm3。科研數據指出，水合物分子組成多面體晶體，H2O借助H鍵的結構生成多面結晶，天然氣中的水合物晶體將CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S包圍其中，當晶體中被分子形式的氣體充滿時，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。

冰堵現象在天然氣設備及相關試驗設備上是非常常見的，目前解冰堵方案主要根據冰堵現象的出現地點、出現形式等分情況對待。對于大型實驗裝備外接注入機構，通常采用熱水澆堵的方法促進冰堵消解；對于長管道及戶外無人區域出現的管路冰堵，通常采用外接電熱套的方法解冰堵；對于實驗室小型設備及冰堵部位在裝置內部的情況，往往采用水浴加熱的形式將熱量傳送到冰堵區域促進解堵。根據水合物成藏實驗裝備而言，首先我們需要實現連續不斷的注氣注水過程，所以最好能夠實現冰堵預防；其次冰堵現象往往出現在艙內，外界無法直接接觸，而且處于天然氣和液體環境，所以不能采用電熱絲加熱的形式進行解冰堵。綜合以上分析結果，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相對較低的水平，從而避免水蒸氣出現冷凝的情況。在使用過濾分離器的時候，應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候，其出現的節流部位有部分液態水的存在，這樣的水就可能會出現結冰的情況，因此，就需要利用一系列有效的措施，才能夠將其中存在的液態水直接排除，從而防止出現冰堵的情況。

3.2 降低氣壓

在天然氣場站之中，調壓系統是出現冰堵的高發地帶，因此，就需要針對上游以及下游的氣壓進行調節，防范天然氣溫度帶來過于明顯的變化，這也是冰堵預防的一個有效措施。特別是在調壓系統之中，這一種手段效果是非常明顯的。

3.3 升高溫度

當水溫降低到一定程度的時候就會出現結冰的情況，同樣，水蒸氣也要降溫，才能夠達到液態水的要求。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、調壓閥等，這樣就可能會有脆弱部位冰堵的情況出現。在水套爐設備安裝的時候，就可以選擇直接進行內部天然氣的加熱，確保天然氣的溫度能夠得以保護，從而避免其降低到水露點之下，也可以避免形成液態水，從而對冰堵進行有效的防范。

3.4 加入抑制劑

直接將甲醇、乙醇等化學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，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的天然氣溫度的時候，就會將已經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生破壞，導致水合物形成分解，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條件，讓水合物直接被分解，這樣就可以達到冰堵解除的目的。

總之，出現冰堵現象，實際上就是在輸送天然氣的時候，出現了管道、設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際的危害進行論述，能夠降低壓力，提升天然氣的溫度，能夠脫除水分，添加抑制劑幾個方面進行分析，這樣就可以在冰堵出現之后，通過有效的措施來解決問題。通過多年以來的摸索與實踐之后，雖然在技術方面取得了一定的突破，但是針對天然氣冰堵防治技術的現象產生的原因進行分析，這樣就可以針對性的提出預防性與處理措施，確保天然氣輸配場站本身的安全和平穩的運行。