在線天然氣管線除冰裝置技術原理及其應用研究

高海豐

(中海油江蘇天然氣有限責任公司,江蘇 鹽城 224500)

天然氣的廣泛應用,促使氣管線的安全運營問題越來越受到關注。其中,天然氣管道結冰,是影響管道安全運營的主要因素之一。傳統的除冰方法需要停止輸氣并加熱管道,造成生產和供氣中斷,嚴重影響了社會經濟發展。為此,開展在線天然氣管線除冰裝置技術原理及其應用研究具有重要意義。希望通過本文的闡述,能夠進一步推廣在線天然氣管線除冰技術,促進管道行業的可持續發展。

1 天然氣管線安全運行的重要性

天然氣管線是將天然氣從產地輸送到使用地的重要基礎設施,其安全運行,對于保障國家能源供應和經濟發展至關重要。第一,天然氣管線事故可能會造成人員傷亡和財產損失。天然氣是一種易燃易爆氣體,如果管線出現泄漏或爆炸等意外情況,將會對周圍的居民和建筑物造成巨大危害,甚至引發火災等嚴重后果。第二,天然氣管線的安全運行,直接關系到國家能源供應的穩定性。天然氣是現代工業化社會中重要的能源之一,其需求量越來越大。如果天然氣管線出現事故導致供應中斷,將會給國家能源供應帶來極大影響,甚至威脅到國家能源安全。第三,天然氣管線的安全運行還涉及環境保護問題。天然氣是一種清潔能源,相比于煤炭和石油等傳統能源更加環保,但如果管線泄漏,則可能會對周圍的自然環境造成污染和破壞[1]。

2 在線天然氣管線除冰裝置技術的創造性及先進性

研究設計的一款針對在線天然氣管線維修除冰的裝置,在解決這一難題方面做出了突出的成就,通過設計一個獨特的裝置,能夠在不停輸管線及其附屬設備上進行除冰操作,并且可以在防爆區域內工作,有效保障天然氣管線運行安全,降低帶病運行風險。該技術采用的是高質量的不銹鋼材質管線,這種材料具有耐腐蝕和高溫等特性,非常適合用于沿海地區LNG接收站以及區域管線的需要。此外,此裝置還能夠根據冰層厚度情況,進行吹掃氣源技術要求的調節,例如吹掃壓力和溫度等參數。這些優秀的特性使得裝置,能夠有效應對在線天然氣管線維修除冰的需求,確保管線的正常運行。除此之外,本裝置還使用了先進的科技手段,來保證裝置的穩定性和可靠性。此裝置不僅能夠精準控制氣體流量和壓力,從而實現快速而精確的除冰操作。同時,還針對不同運行需求開發了多種使用模式,能夠滿足不同場合的需要。

3 在線天然氣管線除冰裝置技術原理

為了滿足生產需要,需要設計并制造直徑為480 mm的閥門防爆除冰裝置。該裝置包括五個部分:供電、加熱、供氣、吹掃和支撐。設計需要考慮管線及維修附屬設施,并確保現場不會產生易燃易爆物質,以確保生產環境的安全。在制造過程中,需要嚴格按照設計要求進行操作,以確保防爆除冰裝置能夠完全滿足生產需要(如圖1所示)[1]。

圖1 組成裝置圖

3.1 供氣裝置

這個供氣裝置由一個直徑為25 mm,壁厚5 mm的不銹鋼管作為主管路,其上方安裝了可調節氣體流量的閥門。高溫氮氣被用作氣源,并且其壓力在0.8～1.0 MPa之間。由于系統使用不銹鋼材料和高壓氮氣,必須確保系統有足夠的耐壓性和穩定性。因此,在安裝和使用過程中,必須遵循相關安全規范,以確保系統正常運行并防止任何事故發生。

3.2 吹掃裝置

吹掃裝置是一種專門設計用于清洗管道內部的設備,其結構是根據管徑而設計的。該裝置采用直徑為580 mm的圓弧形狀,并均勻分布了氮氣噴頭,每隔150 mm就設置一個噴頭。噴頭的位置和數量是經過計算和確定的,以確保其覆蓋范圍和清潔效果最佳。整個裝置的設計和制造,都充分考慮了管道內的復雜情況,可以有效地清潔管道內的污垢和異物,提高管道的運行效率和安全性。

3.3 支撐裝置

支撐裝置是為了滿足管線和相關設施的設計要求而制作的框架結構,主要用于確保吹掃裝置的穩定性和可移動性,并且可以根據具體需求進行定制制作。制作過程包括選擇適合的材料、制作支撐結構和安裝支撐部件等環節。通過支撐裝置的使用,不僅可以有效提高吹掃裝置的工作效率和準確性,還可以降低相關設備的損壞風險,從而提高生產效益[3]。

3.4 性能指標及制作具體流程

這個裝置具備持續供氣和吹掃的能力,可以同時滿足在線維修、改造、保養和保冷方面的需求。它可以根據管線和設施的需要,在整體或局部范圍內自由調整吹掃位置,無任何限制。此外,該裝置還能夠在天然氣在線運行狀態下,進行施工,節約大量人力資源和物力資源,同時降低了維護成本。該裝置可持續供氣,并且可以進行吹掃操作,以確保管道系統的正常運行。使用該裝置可以極大地提高工作效率,減少停機時間,并且減少了風險和安全隱患。該裝置不僅可以在整體范圍內進行吹掃操作,還可以在局部范圍內進行調整,以適應不同設施和管道的需求。這種靈活性非常有用,可以幫助用戶,更好地控制管道系統的運行和維護。此外,該裝置還可以在天然氣在線運行狀態下進行施工,無需停機或關閉系統,進一步提高了工作效率,降低了操作成本[4]。因此,該裝置是一種非常實用的裝備,可以在復雜的工業環境中發揮巨大作用,具體的制作流程如圖2所示。

圖2 制作流程圖

根據施工方案,制作吹掃裝置需要合理安排資源、選定適當的設備和材料,并組織人員進行具體的施工工作。在制作過程中,技術人員負責設備的組裝和調試。在現場應用該裝置時,技術人員需要記錄統計時間,并確保裝置的使用效果。使用該裝置能夠快速有效地清除閥門表面的冰霜,同時為閥門保冷作業預留足夠的施工時間,從而提高在線管線及其附屬設備的運行安全性。制作吹掃裝置需要選擇合適的材料和設備,包括風機、電機、傳動裝置、控制系統等。組裝時需要嚴格按照設計圖紙進行,確保每個部件的尺寸、位置都符合要求。調試時,需要測試各項功能是否正常,確保裝置能夠穩定運行。現場使用該裝置時,需要將裝置放置于閥門所在位置,并打開風機開關,使空氣流入裝置內部產生高速流動,從而將閥門表面的冰霜快速清除干凈。同時,需要記錄操作時間和效果,并進行必要的維護保養。

4 在線天然氣管線除冰裝置的應用研究

4.1 技術成熟程度

這個裝置具備在易燃易爆環境下使用的能力,同時擁有高水平的技術。其管道和相關設施的吹掃工藝經過優化,可以提高使用效率。此外,合理完善氣源、固定裝置等配套資源,充分挖掘設備設施的合理使用方式,也是該裝置的特點之一。該裝置具有長時間的使用壽命,并且維護維修成本非常低。針對易燃易爆場所的需求,該裝置采用了特殊材料和技術,確保了安全性和穩定性。該裝置還進行了多項安全測試和驗證,以確保其在使用過程中,不會出現任何故障或意外情況。為了提升使用效率,該裝置優化了管道和相關設施的吹掃工藝,有效地減少了設備停機時間和維護成本。同時,配備了合理的氣源和固定裝置等配套資源,可根據不同的使用情景實現靈活配置。這些措施不僅提高了設備的整體性能,還極大降低了使用成本,使得該裝置在市場上具有很高的競爭力。

除了以上優勢,該裝置還具有長時間的使用壽命和低維護維修成本。其材料和技術質量保證了設備能夠持久穩定地運行,減少了更換和維修的頻率和費用。考慮到這些因素,該裝置是一個非常可靠和經濟實惠的選擇,適合在易燃易爆場所進行使用[5]。

4.2 適用范圍及安全性

這種除冰裝置可以廣泛用于接收站、戰場閥室和附屬管道的在線維護和維修,以滿足其日常需求。這種設備不會產生電火花或易燃易爆物質,并且對天然氣管線的運行,不會產生任何影響,因此非常安全可靠。雖然市場上有類似的除冰裝置,但由于無法進行尺寸定制,使用不當或選擇不合適的型號可能會導致施工失敗,從而使在線設備無法正常運行。

與其他除冰設備相比,這種裝置能夠在防爆環境下安全工作,不存在電火花或易燃易爆物質產生的風險。此外,根據現場情況可以適當調整吹掃氮氣的流量,以縮短除冰時間,并為后續作業提供時間保障。

4.3 具體應用情況

該裝置是專門設計用于在線液化天然氣管線和相關設施的日常維護、緊急修理和升級改造工作。其主要功能包括吹掃、保養和保冷處理等。在進行施工時,可以根據具體情況靈活調整吹掃設備數量、氣體溫度和壓力等參數,以確保施工順利進行。此外,該裝置還能夠對管道進行保養和保冷處理,以確保管道和附屬設施的正常運行。為了保障施工安全,使用該裝置時需要注意安全措施,并遵循操作規程。其中需要特別注意的是,操作人員必須接受專業培訓,具備相關技能和經驗,并嚴格遵守相關的安全規定和操作指南。同時,還需要對施工現場進行全面安全檢查,排除潛在的安全風險,確保施工過程中的安全性。在實際應用中,該裝置可以提高施工效率和質量,減少設備故障和停工時間,降低成本和風險,以下以480 mm閥門保冷施工為例,分析裝置成本和經濟效益(如下表1所示)。因此,它在液化天然氣行業中具有廣泛的應用前景[6]。

表1 裝置成本及經濟效益分析(480 mm閥門保冷施工)

5 結束語

在線天然氣管線除冰技術的應用,不僅可以保證管道的正常運行,也可以減少對環境造成的負面影響。隨著天然氣的廣泛運用,天然氣管線的安全和穩定運行成為重要問題。其中,冬季低溫天氣可能會導致天然氣管線結冰,影響管線的正常運行。因此,研究和應用在線天然氣管線除冰裝置技術具有重要意義。未來,隨著科技的不斷發展和創新,相信在線天然氣管線除冰技術將會得到更廣泛的應用和推廣。