天然氣管道干燥施工方法

自然氣管道干燥施工方法自然氣管道在投產(chǎn)試用前進(jìn)行干燥施工作業(yè)，主要是解決管道中積水問題。管道中含有水，不僅會(huì)腐蝕管道內(nèi)壁和附屬設(shè)備，影響自然氣質(zhì)量，而且在肯定溫度、壓力作用下，還會(huì)形成水合物，嚴(yán)峻影響自然氣管道的平安平穩(wěn)運(yùn)行。在以往的輸氣管道建設(shè)中，由于忽視輸氣管道的干燥問題，常常出現(xiàn)冰堵或損壞閥門附件事故，給管道運(yùn)營(yíng)帶來極大的平安隱患。目前，自然氣管道的干燥問題逐步被各施工、運(yùn)營(yíng)和運(yùn)用單位所重視，對(duì)管道干燥方法、工藝、施工技術(shù)的探討，必將有力推動(dòng)我國(guó)管道干燥技術(shù)的全面發(fā)展。

一、自然氣管道干燥的必要性

目前許多管道在投產(chǎn)前所進(jìn)行的管道試壓中，大部分采納的是水試壓，這也是最平安的一種試壓方式，但也為今后的管道運(yùn)行留下了肯定的平安隱患。在清管過程中，由于很難將管道內(nèi)的積水全部清理干凈，管道內(nèi)部積水，對(duì)長(zhǎng)輸管道而言，危害極大。管道內(nèi)殘留液態(tài)水會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的危害。

(1)管道中殘留的液態(tài)水是造成管道腐蝕的主要緣由。自然氣中的少量酸性氣體，如H2S、CO2等在有水的條件下能生成酸性物質(zhì)，使管道內(nèi)部產(chǎn)生危害較大的應(yīng)力腐蝕。內(nèi)部腐蝕是影響管道系統(tǒng)運(yùn)用壽命及其牢靠性的重要緣由，也是引發(fā)管道事故的重要緣由，因管道內(nèi)部腐蝕造成的事故在輸氣管道事故中占很大比例。有關(guān)資料表明，蘇聯(lián)在1981～1990年的10年間，因內(nèi)部腐蝕引起的事故有52次，占事故總數(shù)的6.9%；美國(guó)在1970～1984年的14年間，因內(nèi)部腐蝕引起的事故有428次，占事故總數(shù)的7.3%。

(2)管道中液態(tài)水是形成自然氣水合物的必要條件之一。自然氣水合物又稱固態(tài)甲烷，由自然氣與水組成，呈固體狀態(tài)，其外貌很像冰雪或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒，因此有人稱其為可燃冰、氣冰、固體瓦斯。自然氣水合物的結(jié)晶格架主要由水分子構(gòu)成，在不同的低溫高壓條件下，水分子結(jié)晶形成不同類型多面體的籠形結(jié)構(gòu)。形成水合物有兩個(gè)條件，一是管道內(nèi)有液態(tài)水或自然氣處于水蒸氣的過飽和狀態(tài)；二是管道內(nèi)的自然氣要有足夠高的壓力和足夠低的溫度。自然氣水合物一旦形成后，就會(huì)削減管道的流通面積，產(chǎn)生節(jié)流，加速水合物的進(jìn)一步形成，從而造成管道、閥門和一些設(shè)備的堵塞，嚴(yán)峻影響管道的平安運(yùn)行。

(3)自然氣含水量上升將降低自然氣質(zhì)量。管道內(nèi)液態(tài)水的存在會(huì)降低管道的輸送實(shí)力，還會(huì)使自然氣的含水量上升，從而導(dǎo)致自然氣的質(zhì)量下降，嚴(yán)峻影響用戶的正常運(yùn)用。

在自然氣管道投運(yùn)前，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自然氣管道試運(yùn)行投產(chǎn)規(guī)范》(GB50251—94)對(duì)自然氣管道進(jìn)行脫水、干燥處理，是管道內(nèi)空氣露點(diǎn)達(dá)到規(guī)定的要求。確保管道平安平穩(wěn)運(yùn)行，滿意客戶對(duì)自然氣質(zhì)量的要求。

二、自然氣管道干燥方法的比較

對(duì)輸氣管道進(jìn)行干燥的主要目的，是將清管掃線后殘存的液滴和氣態(tài)水清除掉。待管道干燥合格后還應(yīng)實(shí)行必要的措施，防止?jié)窨諝庵匦逻M(jìn)入管道。自然氣管道干燥合格的標(biāo)準(zhǔn)是水露點(diǎn)小于一20C。目前，對(duì)管道干燥處理有以下4種方法，干空氣干燥法(干空氣加清管干燥列車)、真空泵干燥法、氮?dú)飧稍锓ㄒ约懊撍骞芰熊嚫稍锓?自然氣驅(qū)動(dòng)甲醇等)。但應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管道干燥施工方法主要有3種，即干燥劑干燥法、真空泵干燥法和干空氣干燥法。

1、干燥劑干燥法

干燥劑干燥法一般用甲醇、乙二醇或三甘醇作為干燥劑，干燥劑和水可以隨意比例互溶，所形成的溶液中水的蒸氣壓大大降低，從而達(dá)到干燥的目的。殘留在管道中的干燥劑同時(shí)又是水合物抑制劑，能抑制水合物的形成。在應(yīng)用過程中，由于乙二醇或三甘醇的價(jià)格費(fèi)用較高，故一般選用甲醇作為干燥劑。隨著工業(yè)生產(chǎn)重視環(huán)境程度的不斷提高，干燥劑干燥法在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用受到肯定限制。

2、真空泵干燥法

真空泵干燥法是指采納真空泵通過減小管內(nèi)壓力，使附著在管內(nèi)壁上的水分沸騰汽化，達(dá)到除凈管內(nèi)自由水的一種方法。真空泵干燥法對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備的質(zhì)量要求較高，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣袤。

3、干空氣干燥法

干空氣干燥法是指將干燥空氣低壓進(jìn)入管道內(nèi)進(jìn)行吹掃，利用低露點(diǎn)空氣對(duì)水分的吸附實(shí)力，達(dá)到對(duì)管道進(jìn)行干燥的目的。在志向狀態(tài)下，管道內(nèi)的水會(huì)被低露點(diǎn)干燥空氣吸附，并被后面的干燥空氣吹出管道。但在實(shí)際中，干空氣不行能完全將已吸附水分的濕空氣吹出管道。盡管這種干燥方法的干燥效率并不高，但對(duì)于變徑管道和無(wú)法運(yùn)用清管器的管道，假如采納干空氣進(jìn)行管道干燥，是一種可行的施工方法。

三、干空氣通球干燥施工技術(shù)

西氣東輸工程采納的自然氣管道干燥方法主要是干空氣干燥法，干空氣干燥法主要有兩種施工方法，一種是干脆采納干燥空氣對(duì)管道進(jìn)行吹掃；另一種是結(jié)合運(yùn)用清管器對(duì)自然氣管道進(jìn)行干燥。從干燥效率和效果上，前者不如后者；從應(yīng)用范圍上，后者更適用于通徑管道，而前者適用于全部管道，包括變徑管道和自然氣場(chǎng)站。

干空氣通球干燥法的施工步驟為，在管道中預(yù)先放置1枚或數(shù)枚高密封機(jī)械清管器或泡沫清管器，以低露點(diǎn)干燥空氣為動(dòng)力推動(dòng)清管器前行，通過清管器的隔離作用，完成干空氣和濕空氣的置換過程(見圖1)。在末站設(shè)置一個(gè)水露點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)，通過干空氣與濕空氣的不斷置換，反復(fù)檢測(cè)干空氣的水露點(diǎn)，直至水露點(diǎn)達(dá)到規(guī)范要求為止，管道干燥過程見圖2。這種干燥方法適合于長(zhǎng)距離通徑管道的干燥。

1、干燥流程

高密封直板混合清管器主要由2片聚氨酯皮碗、4片密封板和2片支撐板組成。能夠有效地清除管道內(nèi)的積水，提高清管效率。高密封直板混合清管器見圖3。

泡沫型清管器外表光滑帶微孔，有肯定的吸水實(shí)力．可以推出管內(nèi)濕空氣，分散積水，能夠在管道內(nèi)行走100km。通過對(duì)泡沫清管器清管前后的稱重，可以確定管內(nèi)的含水量是否達(dá)到了干燥標(biāo)準(zhǔn)。若含水量過高，則須要用高密封直板清管器進(jìn)行清管，然后再用泡沫清管器清管檢測(cè)。或利用清管列車來提高清管效率和干燥質(zhì)量。清管列車見圖4。

2、干燥合格標(biāo)準(zhǔn)及留意事項(xiàng)

(1)清管、干燥的合格標(biāo)準(zhǔn)是管道內(nèi)水膜厚度不大于0.1mm。

(2)依據(jù)狀況可對(duì)泡沫清管器進(jìn)行稱重，如含水量偏高，可進(jìn)行一次高密封直板清管器清管。

(3)驗(yàn)收時(shí)如發(fā)覺與合格標(biāo)準(zhǔn)仍有肯定差距，可干脆用干空氣低壓吹掃，直至達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)為止(水露點(diǎn)小于-20℃)。

(4)為了收到更好的干燥效果，泡沫清管器的速度應(yīng)限制在0.5～1m/s。

(5)干燥合格后如不馬上進(jìn)行注氮或置換，應(yīng)采納0.02～0.05MPa的干空氣填充密封。

3、清管器的速度限制

依據(jù)規(guī)范，清管器的運(yùn)行速度宜限制在12～18km/h，詳細(xì)方法是依據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)告，計(jì)算清管須要的風(fēng)量和壓力，通過調(diào)整壓風(fēng)車排量來限制清管器的速度。

4、干燥須要的設(shè)備

管道干燥所需的設(shè)備有高壓風(fēng)機(jī)(奧地利生產(chǎn)的LMF-120/15、LMF-70/150和美國(guó)庫(kù)伯公司生產(chǎn)的40X-8-70/150)、清管器(高密封直板清管器、一般皮碗清管器、泡沫清管器信號(hào)放射機(jī)、清管器信號(hào)接收機(jī))以及便攜式指示儀。

四、結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)外任何一條高標(biāo)準(zhǔn)的管道，