角关联
2019-10-28
摘要：天然⽓场站在冬季运⾏时，部分关键设备如调压阀、流量调节阀等由于节流原因易产⽣冰堵现象。通过输⽓管道在冬季运⾏时调压阀、流量调节阀等关键设备发⽣的冰堵现象，总结设备冰堵产⽣的原因以及处理措施。 关键词：天然⽓设备节流冰堵
天然⽓场站在冬季运⾏时，部分关键设备如调压阀、流量调节阀等由于节流原因易产⽣冰堵现象，严重影响着输⽓场站的安全平稳供⽓。通过输⽓管道在冬季运⾏时调压阀、流量调节阀等关键设备发⽣的冰堵现象，总结设备冰堵产⽣的原因以及处理措施。输⽓管道投产后，末站在采取加强分离器、汇管、阀门等设备排污密度的措施下，供⽓⼀直⽐较稳定，但是进⼊冬季运⾏后，由于管线运⾏压⼒波动、外界环境温度降低以及复线刚投产含有⽔、较多杂质等原因造成了调压阀、流量调节阀出现了严重的冰堵现象。 ⼀、冰堵原因分析
冰堵是由于⽔⽓和天然⽓的某些组分在⼀定的压⼒和温度下⽣成了⽔化物，堵塞管道、设备和仪表的⼀
种现象。⽔化物⼜称⽔合物，是⼀种⽩⾊结晶物质，外状类似冰和微密的雪，是由碳氢化合物和⼏分⼦⽔组成，密度为0.88～0.90g/cm3。研究表明，⽔化物是⼀种笼形晶体包络物，⽔分⼦借氢键组合形成笼形结晶，天然⽓中的甲烷、⼄烷、丙烷、丁烷、硫化氢⽓体分⼦被包围在晶格中，当⽓体分⼦全部充满晶格的孔室时，天然⽓各组分的⽔化物的分⼦式为
CH4·6H2O，C2H6·6H2O，C3H8·17H2O，C4H10·17H2O，H2S·6H2O，戊烷以上⼀般不形成⽔化物。在冬季运⾏时，⽔化物在天然⽓输⽓场站节流处极易形成，造成⼯艺管线和设备的冰堵，即节流效应：⽓体遇到压⼒突变（例节流阀）引起温度急剧降低，甚⾄产⽣冰冻的现象。
节流膨胀是⽓体通过多孔塞或阀门从⾼压到低压作不可逆绝热膨胀时温度发⽣变化的现象。在常温下，许多⽓体在膨胀后温度降低，称为冷效应或正效应。对于理想⽓体，经绝热节流过程后，温度应不变。对于实际⽓体，经绝热节流过程后，温度可能降低、升⾼或不变，分别称为正的、负的或零焦⽿-汤姆孙效应。焦⽿-汤姆孙效应是实际⽓体偏离理想⽓体的结果。节流效应是由于压⼒突降引起温度降低产⽣冰冻的现象，属于正的焦⽿-汤姆逊效应。节流过程中温降的⼤⼩与节流前的温度、节流前后的压差有关。
在场站输⽓中，管线天然⽓温度与外界环境有关，节流前后的压差⼤⼩由于调压阀阀后压⼒恒定故与管线输送介质压⼒有关。因此，在冬季运⾏过程中，管线输送介质温度低，在输送压⼒⾼的情况下极
易产⽣节流效应，由于某些设备流道直径过⼩（RMG调压阀指挥器流道直径1～2mm，MOKVELD RZD型流量调节阀笼筒⼩孔直径3～5mm），加之复线投⽤不久管线中含有较多杂质，导致出现了严重的冰堵现象。非法请求
⼆、天然⽓管道冰堵的危害
天然⽓⽔合物形成后，会对输⽓⽣产产⽣显著影响：①天然⽓⽔合物在输⽓⼲线或输⽓场站某些管段（如弯头、阀门、节流装置等部位）形成后，易造成流通⾯积减⼩，形成局部堵塞，其上游压⼒增⼤，流量减⼩，下游压⼒降低，从⽽影响正常输⽓和平稳供⽓；②天然⽓⽔合物在节流孔板处形成，直接影响天然⽓流量的计量准确性；③天然⽓⽔合物在⽓液联动截断阀的引压管处形成，将导致控制单元⽆法及时准确地检测到信号，造成阀门误关断；④⽔合物若在关闭阀门的阀腔或“死⽓段”内形成，易因体积膨胀造成设备或管道冻裂，该情况多发⽣在投产初期和冬季⽓温较低的地区。
三、冰堵预防及处理措施
对于因管道进⽔⽽导致的冰堵问题，应从源头上进⾏防范。⾸先要提⾼施⼯队伍的整体素质，加强施⼯⼈员和监理⼈员的责任⼼，争取做到防范于未然，从根源上杜绝此类问题的发⽣。⼀旦发现管道中已经进⽔，应尽早采取措施进⾏处理。先确定进⽔管段位置，切断⽓源，在管道埋深较深处进⾏开挖，并进⾏打压吹扫，放散时宜采⽤通径放散，尽量避免异径放散。对于因注⽔试压⽽产⽣的管内积
⽔问题，可采⽤管道⼲燥的施⼯⽅法，⼤致主要有三种，即：⼲燥剂⼲燥法、真空⼲燥法、⼲空⽓⼲燥法。其中⼲燥剂⼲燥法⼀般⽤甲醇、⼄⼆醇或三⽢醇作为⼲燥剂，⼲燥剂和⽔可以任意⽐例互溶，所形成的溶液中⽔的蒸汽压⼤⼤降低，从⽽达到⼲燥的⽬的。残留在管道中的⼲燥剂同时⼜是⽔合物抑制剂，能抑制⽔合物的形成。真空⼲燥法主是在控制条件下应⽤真空泵通过减⼩管内压⼒⽽除去管内⾃由⽔的⽅法。其原理是创造与管内温度相应的真空压⼒，以使附着在管内壁上的⽔分沸腾汽化。⽬前在我国⼴泛使⽤的是⼲空⽓⼲燥法，⼲空⽓⼲燥法有两种施⼯⽅法：第⼀就是直接应⽤⼲燥空⽓对管道进⾏吹扫，第⼆就是⽤通球法对管道进⾏⼲燥。从⼲燥效率和效果上讲，前者不如后者；从应⽤范围上讲，后者适⽤于通径管线，⽽前者适⽤于所有管线，包括变径管线。对于因天然⽓⽔合物⽽形成的冰堵，⽬前尚⽆⼗分有效的处理办法，可尝试从以下⼏⽅⾯考虑：⾸先是对天然⽓进⾏脱⽔处理，当天然⽓的含⽔量低于⼀定范围时，在相同条件下，冰堵现象会被有效遏制。
1.天然⽓场站冰堵预防
1.1加密分离器、过滤器、聚结器、汇管等设备的排污频次，及时排出⼯艺管⽹中天然⽓所含带的液态⽔，降低⽔露点；
1.2提⾼天然⽓的运⾏温度，在易冰堵设备位置缠绕电伴热带或安装涡漩加热器；粉底原料
1.3降低调压系统前运⾏压⼒。可采取降低长输管线运⾏压⼒或通过调压系统前进⼝球阀节流降低调压
系统进出⼝差压；
气泵接头1.4向天然⽓管线中注⼊化学抑制剂，降低⽔化物的形成温度。因此，在冬季运⾏前，针对冰堵需要进⾏检查电伴热系统、棉毯包裹排污管线、球阀排污等⼀些必要冬防保温⼯作。如在运⾏过程中已发⽣冰堵现象，要针对不同设备采取不同的⽅法解决。
提拉下水2.天然⽓冰堵处理措施
2.1调压阀指挥器出现冰堵时，由于其流道直径较⼩，产⽣的⽔化物不是很多，可采取在指挥器上直接浇注⼀壶开⽔的⽅法进⾏解决。
2.2流量调节阀出现冰堵时，由于其⾃⾝结构为内外两个阀体，且壁厚⾮常厚，浇注热⽔或加缠电伴热的作⽤甚微，如果⽆法降低管线输⽓压⼒，可临时采取调压阀上游球阀节流的措施，减⼩调压阀前后压差，降低节流效应，待冰堵消失后再恢复。当然，如果调压计量⽀路满⾜运⾏的话，可以采取切换分输⽀路的措施解决冰堵问题。
2.3分离器、汇管排污管线出现冰堵时，可采取在线排污的⽅式冲开冰堵部位，切记要缓慢打开阀套式排污阀。如果条件允许，可停⽤分离器，待冰堵消去后恢复，此外可采取棉毯加缠电伴热带的⽅式防⽌管线冰堵。
四、结论与认识
数控卧式滚齿机天然⽓场站在冬季运⾏期间，⼯艺管线及设备冰堵是重要安全隐患，因此，对调压、节流设备和排污管线采取保温措施对稳定下游⽤户供⽓有着重要的意义。⽬前，调压设备多采取缠绕恒功率电伴热带或⾃控温电伴热带的保温措施。恒功率电伴热带需要温控器进⾏调节温度，温控器出现故障后，易造成电伴热带过热现象，不利于管线的安全运⾏；国产⾃控温电伴热带使⽤寿命较短（约3～4年），且易出现故障，虽其⽆需维护，但电伴热带⽇常检查显得尤为重要，因此建议安装涡漩加热器利⽤其⾃⾝涡流效应产⽣的热量解决调压设备的冰堵问题。
参考⽂献
[1] 杨川东.采⽓⼯程.北京：⽯油⼯业出版社，2000.
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