天然气设备冰堵原因及防治措施研究

曹振 孙凤

1．天津西马格特宝机械有限公司 天津 301700

2．天津市益斯达燃气设备有限公司 天津 301700

1 概述

天然气长输管道在运行中出现冰堵问题较为常见，分析当前天然气长途管道冰堵的实际发展原因：温度原因，天然气水分原因。另外，由于冰堵问题，分析天然气长输管道，主要危害是：不寻常的流量统计，安全问题。

天然气长输管道是天然气资源利用中常见的基础设施输电项目。天然气长输管道的建设和应用，将确保天然气资源应用的安全性和可靠性，提高用户资源的应用效果，对社会经济的稳定发展起着重要作用。其中，影响长距离天然气管道稳定运行的冰塞问题的分析引起了广泛的关注。

2 天然气设备冰堵原因

当压力和温度发生变化时，天然气中的水分和一些冷凝成分会形成固体，阻塞天然气管道和相应的设备。合成的材料是水合物，白色，形状为固体晶体，形态上类似冰雪结合，其本质为C，H化合物和多分子水合物，比重范围在0．88-0．90g/cm3。科研数据指出，水合物分子组成多面体晶体，H2O借助H键的结构生成多面结晶，天然气中的水合物晶体将CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S包围其中，当晶体中被分子形式的气体充满时，其中组成部分的分子 式 为 CH4•6H2O，C2H6•6H2O，C3H8•17H2O，C4H10•17H2O，H2S•6H2O，戊烷以上一般不形成水化物。

冰堵现象在天然气设备及相关试验设备上是非常常见的，目前解冰堵方案主要根据冰堵现象的出现地点、出现形式等分情况对待。对于大型实验装备外接注入机构，通常采用热水浇堵的方法促进冰堵消解；对于长管道及户外无人区域出现的管路冰堵，通常采用外接电热套的方法解冰堵；对于实验室小型设备及冰堵部位在装置内部的情况，往往采用水浴加热的形式将热量传送到冰堵区域促进解堵。根据水合物成藏实验装备而言，首先我们需要实现连续不断的注气注水过程，所以最好能够实现冰堵预防；其次冰堵现象往往出现在舱内，外界无法直接接触，而且处于天然气和液体环境，所以不能采用电热丝加热的形式进行解冰堵。综合以上分析结果，本文采用油浴加热的方法解决冰堵问题。

3 防治措施

3.1 减少天然气水含量

针对天然气水含量的控制，需要确保天然气是含量能够处于一个相对较低的水平，从而避免水蒸气出现冷凝的情况。在使用过滤分离器的时候，应该尽可能降低天然气的水含量，并且从天然气之中直接排出其中的水分。特别是在冬天低温的时候，其出现的节流部位有部分液态水的存在，这样的水就可能会出现结冰的情况，因此，就需要利用一系列有效的措施，才能够将其中存在的液态水直接排除，从而防止出现冰堵的情况。

3.2 降低气压

在天然气场站之中，调压系统是出现冰堵的高发地带，因此，就需要针对上游以及下游的气压进行调节，防范天然气温度带来过于明显的变化，这也是冰堵预防的一个有效措施。特别是在调压系统之中，这一种手段效果是非常明显的。

3.3 升高温度

当水温降低到一定程度的时候就会出现结冰的情况，同样，水蒸气也要降温，才能够达到液态水的要求。通过天然气温度的提升，一方面可以避免水化物的形成。在实际的操作之中，可以通过合适的加热装置以及水套炉装置来提升整个管道以及天然气的温度。就目前的情况来看，在脆弱的部位安置电伴热，就是目前最常用的防冰堵方式，如引压管、调压阀等，这样就可能会有脆弱部位冰堵的情况出现。在水套炉设备安装的时候，就可以选择直接进行内部天然气的加热，确保天然气的温度能够得以保护，从而避免其降低到水露点之下，也可以避免形成液态水，从而对冰堵进行有效的防范。

3.4 加入抑制剂

直接将甲醇、乙醇等化学抑制剂添加到天然气管道之中，这样就可以将水合物形成的温度降低，并且还可以减少天然气之中的水分含量，从而降低天然气的冰露点，直接抑制水合物的形成。

3.5 冰堵问题的解堵处理方法

（1）针对冰堵段，选择放空降压。通过冰堵部位的放空或者是进行降压处理之后，随着压力的降低，其水合物形成的温度也会逐渐的降低，并且一旦降低到管线之内的天然气温度的时候，就会将已经形成的水合物直接分解，这样就可以满足冰堵的处理。

（2）加热解堵法。在水合物已经形成的部位，就可以利用热源加热天然气的方式，从而帮助天然气提升其温度，这样会对水合物形成的条件产生破坏，导致水合物形成分解，并且还会直接带走天然气，将水合物局部的堵塞情况直接消除。

（3）注入防冻剂解堵法。通过甲醇的注入，就可以通过良好的亲水性有限以及水分子相互的结合，从而吸收大量的水分，这样就可以将气体之中的水分含量减少，直接破坏水合物形成需要的热力学条件，让水合物直接被分解，这样就可以达到冰堵解除的目的。

总之，出现冰堵现象，实际上就是在输送天然气的时候，出现了管道、设备以及仪表堵塞的安全隐患。所以，希望通过本文针对冰堵的原因以及实际的危害进行论述，能够降低压力，提升天然气的温度，能够脱除水分，添加抑制剂几个方面进行分析，这样就可以在冰堵出现之后，通过有效的措施来解决问题。通过多年以来的摸索与实践之后，虽然在技术方面取得了一定的突破，但是针对天然气冰堵防治技术的现象产生的原因进行分析，这样就可以针对性的提出预防性与处理措施，确保天然气输配场站本身的安全和平稳的运行。