城鎮(zhèn)天然氣管道注入甲醇防凍技術(shù)

城鎮(zhèn)天然氣管道注入甲醇防凍技術(shù)劉德青;許朝霞;劉金坤;趙加洪【摘要】分析城鎮(zhèn)天然氣管道發(fā)生凍堵的原因以及防凍技術(shù)的適用性,結(jié)合工程實(shí)例,介紹在城鎮(zhèn)天然氣管道及CNG汽車(chē)加氣站注入甲醇的防凍方法、應(yīng)用效果.【期刊名稱】《煤氣與熱力》【年(卷),期】2015(035)009【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P86-88)【關(guān)鍵詞】天然氣管道;凍堵;防凍;注入甲醇;CNG汽車(chē)加氣站【作者】劉德青;許朝霞;劉金坤;趙加洪【作者單位】中國(guó)石油新疆油田分公司燃?xì)夤?新疆克拉瑪依834000;中國(guó)石油新疆油田分公司燃?xì)夤?新疆克拉瑪依834000;中國(guó)石油新疆油田分公司燃?xì)夤?新疆克拉瑪依834000;中國(guó)石油新疆油田分公司燃?xì)夤?新疆克拉瑪依834000【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】TU996.8概述新疆克拉瑪依市天然氣入戶工程建設(shè)2010年步入快車(chē)道。輸配系統(tǒng)工藝為，城市門(mén)站接收準(zhǔn)噶爾盆地天然氣管網(wǎng)的高壓天然氣，調(diào)至中壓后輸往市區(qū)管道，經(jīng)居民區(qū)調(diào)壓箱調(diào)至低壓后輸入戶內(nèi)。中壓管道運(yùn)行壓力為0.36MPa，低壓入戶壓力為2～3kPa。但在工程投產(chǎn)后，中壓管道末端調(diào)壓箱天然氣入口處，冬季頻繁出現(xiàn)凍堵。起初，采用車(chē)載蒸汽鍋爐加熱解凍，但能耗高，操作不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著新開(kāi)通天然氣用戶的增加，凍堵事故數(shù)量逐步增加，蒸汽加熱解凍法已難以應(yīng)對(duì)。特別是2012年12月，白堿灘區(qū)管道設(shè)施出現(xiàn)大面積凍堵，促使管理人員改變思路，采用向天然氣中加注甲醇的方法，將被動(dòng)解凍改為主動(dòng)防凍。水的來(lái)源凍堵是由于管道內(nèi)存在水而引起的，當(dāng)管道運(yùn)行中溫度降低到一定值時(shí)，這些水就會(huì)發(fā)生凍堵。水的來(lái)源分析如下。上游天然氣中帶來(lái)的水GB17820—2012《天然氣》規(guī)定，天然氣在交接點(diǎn)壓力下，水露點(diǎn)應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5℃。該標(biāo)準(zhǔn)適用于埋設(shè)在凍土層以下的長(zhǎng)輸管道。城鎮(zhèn)天然氣輸送到末端室外明設(shè)的管道設(shè)備后，雖然壓力降低，但是由于冬季環(huán)境氣溫較低(例如克拉瑪依市近兩年，最低環(huán)境氣溫達(dá)到－29℃)，天然氣水露點(diǎn)高于環(huán)境氣溫，就會(huì)形成液態(tài)水。人為帶入的水管道施工過(guò)程中，管溝開(kāi)挖，地下水灌入管道;雨季施工，雨水進(jìn)入管道;水壓試驗(yàn)后未能徹底清除殘存的水;空氣試壓后的冷凝水。防凍技術(shù)研究依據(jù)理論，選擇降低門(mén)站天然氣的水露點(diǎn)、提高天然氣溫度、注防凍劑三種方法進(jìn)行分析［1］。降低門(mén)站天然氣的水露點(diǎn)理論上，可以采用分子篩或甘醇等對(duì)天然氣進(jìn)行吸附脫水，處理過(guò)的天然氣水露點(diǎn)降低，但吸附裝置造價(jià)高，吸附劑再生能耗高［2］。提高天然氣溫度提高天然氣溫度的方法有直接給天然氣加熱、增設(shè)管道設(shè)備的外保溫層輔以電熱帶取電不便，存在用電安全問(wèn)題。注防凍劑法常用的防凍劑有乙二醇和甲醇。①乙二醇和甲醇的物理化學(xué)性質(zhì):C2H6O2)197.4℃(101.325kPa:CH3OH)64.7℃(101.3255～10mL［1］。因此，使用甲醇時(shí)必須采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。②乙二醇和甲醇的防凍性能測(cè)定SH/T0091—1991醇、甲醇水溶液的冰點(diǎn)(101.325kPa12。表1乙二醇水溶液冰點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)表2甲醇水溶液冰點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)③防凍劑的優(yōu)選1268%1300/t4好安全防護(hù)工作的前提下，推薦使用甲醇?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用天然氣管道中的應(yīng)用①現(xiàn)狀200mm6km0.36MPa1.8×1041)。圖1調(diào)壓器入口的白色凍堵物②天然氣中含水量的分析含水量的測(cè)算對(duì)防凍技術(shù)的選擇至關(guān)重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，凍堵一般發(fā)生在環(huán)境氣溫低于－150.36MPa、水露點(diǎn)為－1510g/m3［1］。天然氣溫度低于－15這些水可能會(huì)逐漸析出，形成凍堵。③甲醇用量的計(jì)算根據(jù)近兩年－29℃的歷史最低環(huán)境氣溫，按注入甲醇后，天然氣管道內(nèi)形成的甲醇水溶液冰點(diǎn)不高于－30℃計(jì)算甲醇用量。查表2，用插值法求得體積分?jǐn)?shù)為33%的甲醇水溶液能達(dá)到此要求。按天然氣含水量為10g/m3，計(jì)算每10000m3天然氣，甲醇用量為49.3L。④注入工藝設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝臨時(shí)注入工藝設(shè)備。甲醇儲(chǔ)罐內(nèi)的甲醇由吸入管到達(dá)柱塞泵增壓，經(jīng)注入管后，臨時(shí)利用管道壓力表接口，將甲醇注入到天然氣管道內(nèi)(見(jiàn)圖2)。管道運(yùn)行壓力為0.36MPa，注入壓力為0.8MPa。調(diào)節(jié)柱塞泵工作參數(shù)，控制甲醇注入速度。⑤實(shí)施效果在該區(qū)中壓管道起點(diǎn)，按每10000m3天然氣注入50L甲醇。不久凍堵局面得到了緩解，調(diào)壓箱凍堵數(shù)量由316個(gè)減少到84個(gè)，后來(lái)減少到45個(gè)，直至凍堵消除，累計(jì)注入甲醇約1000L。圖2甲醇注入工藝設(shè)備在采取臨時(shí)措施注入甲醇的同時(shí)，協(xié)調(diào)上游供氣單位加強(qiáng)天然氣質(zhì)量管理。后來(lái)測(cè)得天然氣在運(yùn)行壓力為0.36MPa下，水露點(diǎn)由－24.6℃降低到－31.6℃。由于消除了上游天然氣中帶來(lái)的水的影響，近幾年來(lái)，天然氣管道未發(fā)生凍堵。CNG汽車(chē)加氣站的應(yīng)用①存在問(wèn)題2013年10月28日，新建的一座CNG汽車(chē)加氣站投入試運(yùn)行，但不久加氣機(jī)工作就不正常，檢查發(fā)現(xiàn)加氣機(jī)過(guò)濾網(wǎng)有白色凍堵物。②原因分析3］，產(chǎn)生凍堵。③防凍方案測(cè)算殘留于井底的水量，向井內(nèi)加入甲醇，使其形成甲醇水溶液，降低冰點(diǎn)，防止凍堵。④甲醇用量計(jì)算加氣機(jī)中天然氣的壓力為20MPa，溫度為10℃左右，而在加氣開(kāi)始時(shí)，汽車(chē)車(chē)載氣瓶壓力較低，天然氣流動(dòng)過(guò)程中的節(jié)流效應(yīng)最大，溫度可降低到－50℃左右。247.1%370～150m14mm通向井底的排污管?？紤]到排污管彈性伸縮等因素，安裝時(shí)，末端與井底留有一定間距，這樣井底少部分液體就不易排出。根據(jù)井筒直徑、排污管離井底的間距等參數(shù)測(cè)算，每口井的殘余水量約為9L。若要把這些水配成體積分?jǐn)?shù)為47.1%的甲醇水溶液，則每口井需要加入甲醇約8L。⑤加入方式加氣站生產(chǎn)運(yùn)行中，儲(chǔ)氣井的最高工作壓力為22MPa，高壓注入甲醇，對(duì)注入設(shè)備要求高，操作時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)大。因此，選擇全站停產(chǎn)，將儲(chǔ)氣井壓力降至常壓后，在井口以灌注的方式加入甲醇。本次選擇將井口安全閥拆除，在安全閥接口處向井內(nèi)灌注甲醇。⑥實(shí)施效果加氣站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施注入甲醇后，凍堵情況得到好轉(zhuǎn)，一周后徹底消除凍堵。5結(jié)語(yǔ)注入甲醇是城鎮(zhèn)天然氣防凍的一種實(shí)用技術(shù)。防凍工作要超前，宜在管道設(shè)施投產(chǎn)前加入防凍劑，尤其是做過(guò)水壓試驗(yàn)的管道。用空氣進(jìn)行管道試壓，要考慮攜入水在管道中冷凝，冬季投產(chǎn)時(shí)做好防凍措施。高寒地區(qū)城鎮(zhèn)天然氣入戶工程宜避開(kāi)冬季投產(chǎn)。如果天然氣含水量較大，應(yīng)預(yù)先排水，或邊注防凍劑邊排水，防止水在管道內(nèi)形成堵塞。新建的CNG加氣站，