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摘 要：随着天然气输气管网的日益扩大，输气管道和分输场站的冰堵问题日益突出。特别是在冬季气温降低更容易发生冰堵现象。如何采取有效措施预防冰堵以及冰堵后应采取哪些应急处理措施，是天然气输气行业亟待解决的生产实际问题。通過日常工作中的实际运行情况，总结冰堵产生的原因、防治对策及处理措施。
关键词：冰堵 防治
一、引言
随着我国天然气管网的不断扩大，输气管道及输送站场的冰堵问题日益突出，尤其到了冬季，由于外界环境温度低以及含硫量和天然气水露点等因素影响，再加上压力的波动变化等原因，致使各输气场站在降压分输过程中调压阀、流量调节阀陆续出现严重的冰堵现象，导致各场站不能安全平稳的向下游用户分输。因此，我们有必要根据冰堵经验教训，对冰堵的成因进行深入分析，并通过一系列的预防措施，防止输气设备冰堵现象的发生。
二、冰堵原因的分析
冰堵的形成较复杂，总的来说可以分为两种情况，其一是管道中存在大量的水，在低温环境下冻结成冰；其二，天然气水合物的形成。天然气形成水合物必须具备以下条件：
1.具有能形成水合物的气体分子，如小分子烃类物质和硫化氢、二氧化碳等酸性组分；
2.有液态水存在，天然气温度必须低于露点；
3.具有足够高的压力和足够低的温度；
4.其他辅助条件： 如气体压力波动、流速和流向突变产生的搅动和晶体的存在等。
根据近年来冀宁线冀鲁段的实际生产运行情况来看，冬季是输气管线和设备发生冰堵的高发期，产生水化物的影响因素较多，主要表现在以下方面：
一是天然气气质的原因，主要原因就是气源中的硫化氢含量高，提高了水合物形成温度
二是输气压力的影响，在分输站场中最容易产生冰堵的部位是调压撬，调压撬前的干线输送压力高，而分输给下游门站的压力通常较低，在调压过程中，压降会导致天然气温度降低，一般情况下天然气的压降每增加1MPa，天然气的温度要降低3-5℃。如果天然气水露点较高，在冬季低温下，调压系统易满足形成水合物的三个条件，最容易产生冰堵现象。
三是防冻剂加注工艺不完善，例如在冰堵发生之前，由于气质较好，且定期的工艺管网排污，各站冬季运行一直较为平稳，冰堵发生时各站没有正规的防冻剂加注装置，使防冻剂不能充分发挥作用。
三、天然气冰堵的危害
在天然气管道输送过程中，天然气冰堵现象的发生是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。当天然气通过节流阀、调压器、排污阀等阻力件时，天然气压力升高，气体温度下降。温度的降低会使管路、阀门、过滤器及仪表结霜或结冰降低管道的输送效率，严重时甚至会堵塞管道，以导致管道上游压力升高，引起不安全的事故发生，造成设备及人员的伤害，从而影响正常供气。天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的进一步形成，进而造成管道、阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安全运行。因此，研究和讨论天然气输送过程中冰堵现象的防治和处理，对保障天然气管道的安全运行具有十分重要的实际意义。
四、冰堵的防治对策
1.及时排污预防
根据气质情况制定分离器、过滤器、汇管等设备的排污频次，尤其是在寒冷季节来临前，及时地排出工艺管线、阀门和装置中存在的液态水，仪表阀和引压管通过仪表阀的排污口排出液态水。但是这种方法不能完全的防止低温下水合物的形成；
2.减小运行过程中压降
输气场站降低调压系统上游的压力，减小调压系统中天然气的压降，可以减小天然气温度下降幅度，是防止调压系统冰堵较为有效地方法。但是在通常情况下，降低上游压力，会影响干线管道的输送能力，所以降低上游压力也是有局限性的。如果下游分输管道具备一定的储气调峰能力，适当提高下游分输压力且间歇输送，既满足了下游用户的天然气用量需求，又降低了调压橇分输时的前后压差，从而避免调压橇后的天然气温度过低而产生冰堵。
3.提高天然气的运行温度
提高天然气的温度能有效防止水化物的形成，在输气站场中通常采用加装电伴热来提高天然气或工艺设备的温度。在天然气分输场站对容易发生冰堵的设备或管线加装电伴热是最常见的防止冰堵的方式，比如对调压阀及调压阀的引压管加装电伴热并用阻燃型保温材料进行包裹，可以防止调压阀和引压管发生冰堵。这种方式在天然气含水量不太高的情况下很有效。
4.加入化学抑制剂，抑制天然气水化物的形成
通过加入一定量的化学抑制剂，改变水合物形成的热力学条件、结晶速度或聚集形态，达到保持流体流动的目的。通过抑制剂或离子增加与水分子的竞争力，改变水和烃分子间的热力学平衡条件，避免水合物形成，或直接与水合物接触，使分解而得到清除。通过上述冰堵防治对策的综合应用，较好的预防了冰堵现象的发生，确保了冬季安全生产。
五、天然气管道冰堵的处理方法
天然气管道如在运行过程中已发生冰堵现象，要根据产生冰堵的不同部位采取不同的方法解决：
1.冰堵段放空降压，对冰堵段部位进行放空或降压，水合物的形成温度随压力下降而降低，当其降至低于管线内天然气温度时，已形成的水合物将发生分解，达到解除冰堵的目的。
2.加热解堵法，在已形成水合物的管段，利用热源加热天然气（如电伴热、热水） ，提高天然气的温度，破坏水合物的形成条件，使形成的水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段内的堵塞。在调压阀指挥器或引压管出现冰堵时，由于其流道直径较小，产生的水化物不是很多，可采取在指挥器或引压管上直接浇注开水的方法进行解决。
3.流量调节阀出现冰堵时，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。
4.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。
5.注入防冻剂解堵法。通过注入甲醇，利用其良好的亲水性，即能吸收大量水分，减少气体中的水分含量，使天然气露点降低、水合物分解，达到解除冰堵的
六、结论与认识
尽管经过多年的实践和摸索，天然气冰堵防治技术取得了重大进步，水合物堵塞情况得到遏制和好转，但由于目前天然气冰堵防治技术的针对性研究还不够，技术适用条件以及对下游天然气处理的影响还有待进一步考察。
参考文献
[1]李长俊. 天然气管道输送[M]. 北京： 石油工业出版社， 2000.
关键词：冰堵 防治
一、引言
随着我国天然气管网的不断扩大，输气管道及输送站场的冰堵问题日益突出，尤其到了冬季，由于外界环境温度低以及含硫量和天然气水露点等因素影响，再加上压力的波动变化等原因，致使各输气场站在降压分输过程中调压阀、流量调节阀陆续出现严重的冰堵现象，导致各场站不能安全平稳的向下游用户分输。因此，我们有必要根据冰堵经验教训，对冰堵的成因进行深入分析，并通过一系列的预防措施，防止输气设备冰堵现象的发生。
二、冰堵原因的分析
冰堵的形成较复杂，总的来说可以分为两种情况，其一是管道中存在大量的水，在低温环境下冻结成冰；其二，天然气水合物的形成。天然气形成水合物必须具备以下条件：
1.具有能形成水合物的气体分子，如小分子烃类物质和硫化氢、二氧化碳等酸性组分；
2.有液态水存在，天然气温度必须低于露点；
3.具有足够高的压力和足够低的温度；
4.其他辅助条件： 如气体压力波动、流速和流向突变产生的搅动和晶体的存在等。
根据近年来冀宁线冀鲁段的实际生产运行情况来看，冬季是输气管线和设备发生冰堵的高发期，产生水化物的影响因素较多，主要表现在以下方面：
一是天然气气质的原因，主要原因就是气源中的硫化氢含量高，提高了水合物形成温度
二是输气压力的影响，在分输站场中最容易产生冰堵的部位是调压撬，调压撬前的干线输送压力高，而分输给下游门站的压力通常较低，在调压过程中，压降会导致天然气温度降低，一般情况下天然气的压降每增加1MPa，天然气的温度要降低3-5℃。如果天然气水露点较高，在冬季低温下，调压系统易满足形成水合物的三个条件，最容易产生冰堵现象。
三是防冻剂加注工艺不完善，例如在冰堵发生之前，由于气质较好，且定期的工艺管网排污，各站冬季运行一直较为平稳，冰堵发生时各站没有正规的防冻剂加注装置，使防冻剂不能充分发挥作用。
三、天然气冰堵的危害
在天然气管道输送过程中，天然气冰堵现象的发生是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。当天然气通过节流阀、调压器、排污阀等阻力件时，天然气压力升高，气体温度下降。温度的降低会使管路、阀门、过滤器及仪表结霜或结冰降低管道的输送效率，严重时甚至会堵塞管道，以导致管道上游压力升高，引起不安全的事故发生，造成设备及人员的伤害，从而影响正常供气。天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的进一步形成，进而造成管道、阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安全运行。因此，研究和讨论天然气输送过程中冰堵现象的防治和处理，对保障天然气管道的安全运行具有十分重要的实际意义。
四、冰堵的防治对策
1.及时排污预防
根据气质情况制定分离器、过滤器、汇管等设备的排污频次，尤其是在寒冷季节来临前，及时地排出工艺管线、阀门和装置中存在的液态水，仪表阀和引压管通过仪表阀的排污口排出液态水。但是这种方法不能完全的防止低温下水合物的形成；
2.减小运行过程中压降
输气场站降低调压系统上游的压力，减小调压系统中天然气的压降，可以减小天然气温度下降幅度，是防止调压系统冰堵较为有效地方法。但是在通常情况下，降低上游压力，会影响干线管道的输送能力，所以降低上游压力也是有局限性的。如果下游分输管道具备一定的储气调峰能力，适当提高下游分输压力且间歇输送，既满足了下游用户的天然气用量需求，又降低了调压橇分输时的前后压差，从而避免调压橇后的天然气温度过低而产生冰堵。
3.提高天然气的运行温度
提高天然气的温度能有效防止水化物的形成，在输气站场中通常采用加装电伴热来提高天然气或工艺设备的温度。在天然气分输场站对容易发生冰堵的设备或管线加装电伴热是最常见的防止冰堵的方式，比如对调压阀及调压阀的引压管加装电伴热并用阻燃型保温材料进行包裹，可以防止调压阀和引压管发生冰堵。这种方式在天然气含水量不太高的情况下很有效。
4.加入化学抑制剂，抑制天然气水化物的形成
通过加入一定量的化学抑制剂，改变水合物形成的热力学条件、结晶速度或聚集形态，达到保持流体流动的目的。通过抑制剂或离子增加与水分子的竞争力，改变水和烃分子间的热力学平衡条件，避免水合物形成，或直接与水合物接触，使分解而得到清除。通过上述冰堵防治对策的综合应用，较好的预防了冰堵现象的发生，确保了冬季安全生产。
五、天然气管道冰堵的处理方法
天然气管道如在运行过程中已发生冰堵现象，要根据产生冰堵的不同部位采取不同的方法解决：
1.冰堵段放空降压，对冰堵段部位进行放空或降压，水合物的形成温度随压力下降而降低，当其降至低于管线内天然气温度时，已形成的水合物将发生分解，达到解除冰堵的目的。
2.加热解堵法，在已形成水合物的管段，利用热源加热天然气（如电伴热、热水） ，提高天然气的温度，破坏水合物的形成条件，使形成的水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段内的堵塞。在调压阀指挥器或引压管出现冰堵时，由于其流道直径较小，产生的水化物不是很多，可采取在指挥器或引压管上直接浇注开水的方法进行解决。
3.流量调节阀出现冰堵时，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。
4.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。
5.注入防冻剂解堵法。通过注入甲醇，利用其良好的亲水性，即能吸收大量水分，减少气体中的水分含量，使天然气露点降低、水合物分解，达到解除冰堵的
六、结论与认识
尽管经过多年的实践和摸索，天然气冰堵防治技术取得了重大进步，水合物堵塞情况得到遏制和好转，但由于目前天然气冰堵防治技术的针对性研究还不够，技术适用条件以及对下游天然气处理的影响还有待进一步考察。
参考文献
[1]李长俊. 天然气管道输送[M]. 北京： 石油工业出版社， 2000.