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【摘要】我国东北地区冬季寒冷，天然气管道容易出现冻堵问题，严重的影响了用户的正常用气。为了解决冻堵问题，保证用户的正常用气，本文简单分析天然气管道冻堵现象出现的原因，并归纳总结一些常用处理天然气管道冻堵方法及预防措施。
【关键词】天然气管道 冻堵
1 冻堵原因分析
天然气管道冻堵主要是由于管道内形成了天然气水化物。天然气水化物会减小管道的流通面积，甚至会堵塞管道、阀门及其它附属设备。管道内天然气水化物形成条件主要有以下几点：
（1）天然气必须处于适当的温度和压力条件下。
（2）天然气必须处于或低于水汽的露点，出现“自由水”。
（3）气体处于脉动、紊流等激烈扰动。
2 预防天然气水化物形成的基本措施
2.1 天然气管道及设备的保温
天然气水化物形成的一个必要条件就是天然气必须处于或低于水汽的露点，所以在管道输送天然气时对气体进行有效的保温也是预防天然气水化物形成的一个有效措施。在设计施工时，低压燃气管道一般应敷设在土层冰冻线以下（北纬45度的土层冰冻线一般为2米）；在调压计量撬等设施内使用电伴热来预防天然气水化物的形成；在条件允许的情况下，给土层冰冻线以上及进户的低压燃气管道制作外保温以达到保温防冻的效果。
2.2 气源的气质处理
减少天然气中的水分，对天然气进行脱水处理，使天然气中水分含量降低至不能够形成天然气水化物的含量。根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）中规定：水露点应比输送条件下最低环境温度低5 ℃进行确定；和《天然气》（GB17820-1999）中所规定：在天然气交接点的压力和温度条件天然气的水露点应比最低环境温度低5 ℃，这样就使得在输气管道的最低温度下，气体的相对湿度为60%。
2.3 增设排水器
为排除燃气管道中的液体，在工程施工时，对管道敷设应有一定坡度，管线坡度不小于0.003，以便在低处和阀井处设置排水器，将汇集的液体排除。排水器的间距，视液体的量而定。由于管道中天然气的压力不同，排水器有自喷和非自喷两种。如管道内压力较低，液体就需要手动抽水设备来排除。安装在高中压管道的排水器，由于管道内压力较高，液体在排水管旋塞打开以后自行喷出。为防止液体在排水管内冻结，排水器应设有循环管，使排水管内水柱上下压力平衡，水柱依靠重力回到下部的集水器中。
2.4 加强设备的管理
在冬季管线、设备巡护时，增加对过滤器和排水器的排水次数。加强对阀井和单元阀的观察和管理。
3 处理管道冻堵的方法
天然气水化物形成的一个必要条件就是管道内气体处于脉动、紊流等激烈扰动。这种激烈的扰动多发在管道内径突变的区域，例如阀门、管道变径处等。解决这些区域冻堵时一般采用两种方法：加入反应剂或者加热。
3.1 加入反应剂
通常用甲醇作为分解天然气水化物的反应剂。醇类能用来分解天然气水化物或者预防天然气水化物的形成，是因为醇类挥发的气体和水蒸气可以形成溶液，水蒸气变成凝析水，使天然气的露点降低。醇类水溶液的冰点比水的冰点低很多，吸收气体中的水蒸气，降低形成天然气水化物的临界点。此外，甘醇（乙二醇）、二甘醇、三甘醇和四甘醇都可以作为反应剂。
但是，值得注意的是在注入反应剂时，由于在低压管道内的压力小于3KPa，中压管道内的压力一般在0.3MPa左右，所以需要使用醇泵连接橡胶软管将反应剂注入管道。醇类对仪表有一定的影响，醇类积累过多，会在计量仪表的膜处形成黑色的微粒，影响计量。所以始端在注入反应剂后，应在末端排放至清空，以防止醇类的微粒和水分子等进入仪表。此外，醇泵的选择应参考以下几点：
（1）流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的生产能力和运输能力。如工艺设计中能算出正常、最小和最大流量，选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量；在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。
（2）装置系统所需泵的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%—10%余量后的扬程来选型。
（3）液体性质。包括液体介质名称、物理性质、化学性质和其它性质。物理性质有温度、密度、粘度、介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效汽蚀余量计算和合适泵的类型。化学性质主要是指液体介质的化学腐蚀性和毒性是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。
3.2 涡流无损伤解冻技术
以往常规处理管线冻堵多用喷灯、热水浇灌的方式，把冰融化、化后，再用气体将水吹扫出来。这两种方法对管道的防腐层是一种损害。根据电磁原理将电能转换为磁场，在由磁场转换成热能衍生出了涡流无损伤解冻技术。将电缆绕在解冻管线上，通电后电缆就形成了一个磁力线圈，磁场中心位置的磁力最大产生的热量也最大，热量沿着磁力线圈的径向进行梯度变化。在一定时间内，将管道内的冰融化。这种方法的好处在于不破坏管道的防腐涂层。
参考文献
[1] 刘文阳. 燃气管道冻堵的处理方法研究[J]. 油气田地面工程，2009，28（6）
[2] 胡文成. 语言科学研究中的伦理因素——以美国的IRB制度为例[J]. 甘肃科技 ，2008，24（5）
[3] 丁乙，刘骁. 长输天然气管道冬季冻堵防治实例[J]. 油气储运，2012，31（4）
[4] 梁政，兰洪强，邓雄，刘继银，李莲明. 大管径天然气管道预装冻芯局部冷冻封堵[J]. 油气储运，2011，30（10）
【关键词】天然气管道 冻堵
1 冻堵原因分析
天然气管道冻堵主要是由于管道内形成了天然气水化物。天然气水化物会减小管道的流通面积，甚至会堵塞管道、阀门及其它附属设备。管道内天然气水化物形成条件主要有以下几点：
（1）天然气必须处于适当的温度和压力条件下。
（2）天然气必须处于或低于水汽的露点，出现“自由水”。
（3）气体处于脉动、紊流等激烈扰动。
2 预防天然气水化物形成的基本措施
2.1 天然气管道及设备的保温
天然气水化物形成的一个必要条件就是天然气必须处于或低于水汽的露点，所以在管道输送天然气时对气体进行有效的保温也是预防天然气水化物形成的一个有效措施。在设计施工时，低压燃气管道一般应敷设在土层冰冻线以下（北纬45度的土层冰冻线一般为2米）；在调压计量撬等设施内使用电伴热来预防天然气水化物的形成；在条件允许的情况下，给土层冰冻线以上及进户的低压燃气管道制作外保温以达到保温防冻的效果。
2.2 气源的气质处理
减少天然气中的水分，对天然气进行脱水处理，使天然气中水分含量降低至不能够形成天然气水化物的含量。根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）中规定：水露点应比输送条件下最低环境温度低5 ℃进行确定；和《天然气》（GB17820-1999）中所规定：在天然气交接点的压力和温度条件天然气的水露点应比最低环境温度低5 ℃，这样就使得在输气管道的最低温度下，气体的相对湿度为60%。
2.3 增设排水器
为排除燃气管道中的液体，在工程施工时，对管道敷设应有一定坡度，管线坡度不小于0.003，以便在低处和阀井处设置排水器，将汇集的液体排除。排水器的间距，视液体的量而定。由于管道中天然气的压力不同，排水器有自喷和非自喷两种。如管道内压力较低，液体就需要手动抽水设备来排除。安装在高中压管道的排水器，由于管道内压力较高，液体在排水管旋塞打开以后自行喷出。为防止液体在排水管内冻结，排水器应设有循环管，使排水管内水柱上下压力平衡，水柱依靠重力回到下部的集水器中。
2.4 加强设备的管理
在冬季管线、设备巡护时，增加对过滤器和排水器的排水次数。加强对阀井和单元阀的观察和管理。
3 处理管道冻堵的方法
天然气水化物形成的一个必要条件就是管道内气体处于脉动、紊流等激烈扰动。这种激烈的扰动多发在管道内径突变的区域，例如阀门、管道变径处等。解决这些区域冻堵时一般采用两种方法：加入反应剂或者加热。
3.1 加入反应剂
通常用甲醇作为分解天然气水化物的反应剂。醇类能用来分解天然气水化物或者预防天然气水化物的形成，是因为醇类挥发的气体和水蒸气可以形成溶液，水蒸气变成凝析水，使天然气的露点降低。醇类水溶液的冰点比水的冰点低很多，吸收气体中的水蒸气，降低形成天然气水化物的临界点。此外，甘醇（乙二醇）、二甘醇、三甘醇和四甘醇都可以作为反应剂。
但是，值得注意的是在注入反应剂时，由于在低压管道内的压力小于3KPa，中压管道内的压力一般在0.3MPa左右，所以需要使用醇泵连接橡胶软管将反应剂注入管道。醇类对仪表有一定的影响，醇类积累过多，会在计量仪表的膜处形成黑色的微粒，影响计量。所以始端在注入反应剂后，应在末端排放至清空，以防止醇类的微粒和水分子等进入仪表。此外，醇泵的选择应参考以下几点：
（1）流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的生产能力和运输能力。如工艺设计中能算出正常、最小和最大流量，选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量；在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。
（2）装置系统所需泵的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%—10%余量后的扬程来选型。
（3）液体性质。包括液体介质名称、物理性质、化学性质和其它性质。物理性质有温度、密度、粘度、介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效汽蚀余量计算和合适泵的类型。化学性质主要是指液体介质的化学腐蚀性和毒性是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。
3.2 涡流无损伤解冻技术
以往常规处理管线冻堵多用喷灯、热水浇灌的方式，把冰融化、化后，再用气体将水吹扫出来。这两种方法对管道的防腐层是一种损害。根据电磁原理将电能转换为磁场，在由磁场转换成热能衍生出了涡流无损伤解冻技术。将电缆绕在解冻管线上，通电后电缆就形成了一个磁力线圈，磁场中心位置的磁力最大产生的热量也最大，热量沿着磁力线圈的径向进行梯度变化。在一定时间内，将管道内的冰融化。这种方法的好处在于不破坏管道的防腐涂层。
参考文献
[1] 刘文阳. 燃气管道冻堵的处理方法研究[J]. 油气田地面工程，2009，28（6）
[2] 胡文成. 语言科学研究中的伦理因素——以美国的IRB制度为例[J]. 甘肃科技 ，2008，24（5）
[3] 丁乙，刘骁. 长输天然气管道冬季冻堵防治实例[J]. 油气储运，2012，31（4）
[4] 梁政，兰洪强，邓雄，刘继银，李莲明. 大管径天然气管道预装冻芯局部冷冻封堵[J]. 油气储运，2011，30（10）