天然氣設備結冰原因及改善措施

陳可

摘要：天然氣加氣站的管道和氣化器在冬天的運行過程中，易出現冰凍現象，產生結冰，進而影響設備的正常進行。加之天然氣站中的加氣站的管道和氣化器因為節流等原因，也會造成其在低溫環境下出現結冰現象。因此，工作人員應對天然氣加氣站的管道和氣化器出現結冰原因進行仔細分析，并針對結冰出現的原因提出具體的解決辦法，進而使天然氣加氣站的管道和氣化器在低溫條件下仍能正常運行。

關鍵詞：天然氣;設備結冰;改善

前言：由于LNG的低溫特性，當LNG泄漏或溢流時會急劇氣化，其周圍大氣中的水蒸汽會被冷凝成“霧團”，形成的LNG蒸汽云團能使人窒息，低溫會發生凍傷;冬季，加氣站氣化器和管道因環境溫度低，運行過程中無法及時化霜而出現“結冰”現象。“結冰”現象不僅阻礙了氣化器的換熱效果，影響當前設備配置下達不到輸氣效率，影響加氣能力和供氣能力。而低溫管道安裝碰口前排水不干凈、施工過程防護不當導致雨水進入、被洪水淹沒、低溫管道維修拆開后沒有及時覆蓋遮擋導致空氣中水份進入管道、吹掃打壓不充分、LNG儲運過程中帶入系統的水份，這些都會在設備運行過程中影響輸氣效率。

一、“結冰”現象產生原因分析

在日常生活中，天然氣在輸送過程中會出現一些水分子，在壓力和溫度的影響下遇冷就會凝結成水珠，進而產生固體物質，導致天然氣加氣站的管道和氣化器在運輸氣體的過程中發展堵塞現象，這種現象就是人們口中的“結冰”。它產生的固體物質大都是一種水的合成物，顏色為白色。尤其是天然氣在低溫環境下運輸中，它由于對天然氣站輸送的流速變化位置不能及時迅速反應，在遇到冷氣體之后極易善生“結冰”現象，進而導致天然氣在運輸過程中壓力增大，嚴重時會出現設備損壞或泄露的問題【1】。例如銅仁第三加油加氣站（三站），該天然氣站于2013年10月投營，每天需要運輸的天然氣高達3噸，在設備運行初期時設備基本正常。而且隨著市場的進一步發展，2015年日均需要運輸的天然氣達到10噸，但這個時候設備運行突然開始出現問題，氣化器及基礎大量積冰，嚴重影響LNG—CNG轉化，造成CNG打壓困難。具體來說，天然氣設備中的出現的水分主要來自以下幾個方面：第一，天然氣設備外部的水蒸氣。據了解，一般的天然氣設備并不會安裝相關的空氣干燥設備，這就易導致天然氣在進入設備后不能及時得到控干，加之工作人員會經常對天然氣加氣站的管道和氣化器進行吹掃工作，也會帶來一定的水氣。同時工作人員未樹立良好的安全意識，不重視天然氣中的水分對天然氣設備的影響，也會導致天然氣設備在低溫條件下出現“結冰”現象;第二，天然氣設備在施工時帶來的水汽。這些水汽主要是從天然氣加氣站的管道和氣化器在安裝過程中帶來的水汽，比如從管道中的管溝帶來的水分。雖然施工人員在施工過程中會通過在排風口抽氣排水這樣的方式阻止水分進入管道，但對于一些長途運輸的管道而言，它們之間的彎曲部分較多，水分很容易進來，這樣也會出現“結冰”現象;第三，低溫天氣產生的水化物。在溫度比較低的情況下，管道內部又比較封閉，這些水化物就易在水分和溫度的相互作用下凝結而成，并且隨著溫度的慢慢降低，水化物也慢慢從液體轉化固體，產生“結冰”現象。最后，“結冰”現象的產生原因除了有自然因素之外，人文因素也不可避免。例如在節流過程中，溫度的降低會使天然氣設備中的溫度和氣壓成反比，進而導致天然氣加氣站的管道和氣化器在運輸天然氣的過程中產生節流效應，使一些管徑較小的天然氣設備出現很多雜質和殘余的水分，最終導致“結冰”現象的發生【2】。

二、“結冰”問題改善的具體措施

（一）進行定期的除冰工作

天然氣加氣站的管道和氣化器殘留的水分是影響“結冰”現象產生的主要因素，所以做好定期的除冰工作顯得十分重要。可用常溫水淋浴結冰部位化冰; 或者停機檢查，待冰化掉后重新開啟設備檢查管道是否有冒氣，若有需停止使用補漏;排液閥不要全開;液相管道進行保溫處理;若以上都排除，需考慮更換更大換熱面積的氣化器。像上文中所提到的天然氣站，在仔細分析過后，發現三站LNG儲罐區的深度為5米，且罐區內空氣流通性較低，且日照時間還達到3小時，罐區內包括柱塞泵、LNG儲罐及氣化器等設備，設備及管道均處于-140℃以下低溫，進而造成罐區內水和水蒸氣遇冷結冰。為此，工作人員應該在罐區最低點設置一個集水井和抽水泵，及時排除罐區內積水。比如在白天可以對氣化器淋水除冰，底部冰塊采用人工破除，從而減少管道的運輸壓力。

（二）增加氣化器的數量

一般而言，一些站點結冰嚴重多發生在冬天，本身外界溫度低，容易結冰，如果再加上站上加氣量很大的話，氣化器設計的氣化量小了的話，也會導致氣化器結冰嚴重。解決的辦法是增加一個氣化器或者更換更大氣化量大的氣化器。或者采取像貴陽中石油白云南路站在氣化器旁邊加幾個防爆風機，加速氣化器周圍的空氣流動，減緩氣化器結冰速度。除此之外，工作人員還應該加強巡邏，發現結冰及時除冰。采取的方式可以是用水管直接沖和噴灑。也可以做個噴淋，從上往下澆水。

（三）在槽內填充卵石

氣化器撬底部做硬化及排水管布設后，槽內填卵石，有助于互換氣化器后，從氣化器上掉下的冰或霜，在卵石上化霜化冰速度非常快，且化的冰水可以順利流走，卵石間有間隙，與空氣接觸充分，換熱效果好，確保從氣化器上掉下的冰很快融化并將相對低溫的水排走，良性循環，確保底部溫度不會太低，也不會對基礎造成影響，同時，為了給天然氣加氣站的管道和氣化器提供一個合適的溫度，還可以安裝放爆風機，加強對冬季和量大的站點通風換熱，以此化冰效果。

三、結束語

綜上所述，天然氣加氣站的管道和氣化器在低溫條件下很容易出現由于氣溫和氣壓的影響出現“結冰”現象，進而影響天然氣加氣站的管道和氣化器設備的正常運行。因此，在實際的運輸工作中，工作人員要對天然氣加氣站的管道和氣化器設備的溫度和氣壓采取科學的方式進行調節，使其能夠穩定、安全的運行。

參考文獻：

[1]吳云鵬. 天然氣設備結冰原因分析與改善措施研究[J]. 石化技術， 2019， 026（002）：283，307.

[2]曹振， 孫鳳. 天然氣設備結冰原因及防治措施研究[J]. 商品與質量， 2019， 000（009）：247.