天然气管道干燥施工方法

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1、天然气管道干燥施工方法天然气管道在投产试用前进行干燥施工作业，主要是解决管道中积水问题。管道中含有水，不仅会腐蚀管道内壁和附属设备，影响天然气质量，而且在一定温度、压力作用下，还会形成水合物，严重影响天然气管道的安全平稳运行。在以往的输气管道建设中，由于忽视输气管道的干燥问题，经常出现冰堵或损坏阀门附件事故，给管道运营带来极大的安全隐患。目前，天然气管道的干燥问题逐步被各施工、运营和使用单位所重视，对管道干燥方法、工艺、施工技术的研究，必将有力推动我国管道干燥技术的全面发展。一、天然气管道干燥的必要性目前很多管道在投产前所进行的管道试压中，大部分采用的是水试压，这也是最安全的一种试压方式，但也

2、为今后的管道运行留下了一定的安全隐患。在清管过程中，由于很难将管道内的积水全部清理干净，管道内部积水，对长输管道而言，危害极大。管道内残留液态水会产生以下几个方面的危害。(1) 管道中残留的液态水是造成管道腐蚀的主要原因。天然气中的少量酸性气体，如H2S、CO2等在有水的条件下能生成酸性物质，使管道内部产生危害较大的应力腐蚀。内部腐蚀是影响管道系统使用寿命及其可靠性的重要原因，也是引发管道事故的重要原因，因管道内部腐蚀造成的事故在输气管道事故中占很大比例。有关资料表明，苏联在19811990年的10年间，因内部腐蚀引起的事故有52次，占事故总数的6.9%；美国在19701984年的14年间，因

3、内部腐蚀引起的事故有428次，占事故总数的7.3%。(2) 管道中液态水是形成天然气水合物的必要条件之一。天然气水合物又称固态甲烷，由天然气与水组成，呈固体状态，其外貌很像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，因此有人称其为可燃冰、气冰、固体瓦斯。天然气水合物的结晶格架主要由水分子构成，在不同的低温高压条件下，水分子结晶形成不同类型多面体的笼形结构。形成水合物有两个条件，一是管道内有液态水或天然气处于水蒸气的过饱和状态；二是管道内的天然气要有足够高的压力和足够低的温度。天然气水合物一旦形成后，就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，从而造成管道、阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安

4、全运行。(3) 天然气含水量上升将降低天然气质量。管道内液态水的存在会降低管道的输送能力，还会使天然气的含水量升高，从而导致天然气的质量下降，严重影响用户的正常使用。在天然气管道投运前，应严格按照国家标准天然气管道试运行投产规范(GB5025194)对天然气管道进行脱水、干燥处理，是管道内空气露点达到规定的要求。确保管道安全平稳运行，满足客户对天然气质量的要求。二、天然气管道干燥方法的比较对输气管道进行干燥的主要目的，是将清管扫线后残存的液滴和气态水清除掉。待管道干燥合格后还应采取必要的措施，防止湿空气重新进入管道。天然气管道干燥合格的标准是水露点小于一20C。目前，对管道干燥处理有以下4种方

5、法，干空气干燥法(干空气加清管干燥列车)、真空泵干燥法、氮气干燥法以及脱水清管列车干燥法(天然气驱动甲醇等)。但应用于工业现场的管道干燥施工方法主要有3种，即干燥剂干燥法、真空泵干燥法和干空气干燥法。1、干燥剂干燥法干燥剂干燥法一般用甲醇、乙二醇或三甘醇作为干燥剂，干燥剂和水可以任意比例互溶，所形成的溶液中水的蒸气压大大降低，从而达到干燥的目的。残留在管道中的干燥剂同时又是水合物抑制剂，能抑制水合物的形成。在应用过程中，由于乙二醇或三甘醇的价格费用较高，故一般选用甲醇作为干燥剂。随着工业生产重视环境程度的不断提高，干燥剂干燥法在工业现场的应用受到一定限制。2、真空泵干燥法真空泵干燥法是指采用真

6、空泵通过减小管内压力，使附着在管内壁上的水分沸腾汽化，达到除净管内自由水的一种方法。真空泵干燥法对系统、设备的质量要求较高，在实际工业生产中应用前景广阔。3、干空气干燥法干空气干燥法是指将干燥空气低压进入管道内进行吹扫，利用低露点空气对水分的吸附能力，达到对管道进行干燥的目的。在理想状态下，管道内的水会被低露点干燥空气吸附，并被后面的干燥空气吹出管道。但在实际中，干空气不可能完全将已吸附水分的湿空气吹出管道。尽管这种干燥方法的干燥效率并不高，但对于变径管道和无法使用清管器的管道，如果采用干空气进行管道干燥，是一种可行的施工方法。三、干空气通球干燥施工技术西气东输工程采用的天然气管道干燥方法主要

7、是干空气干燥法，干空气干燥法主要有两种施工方法，一种是直接采用干燥空气对管道进行吹扫；另一种是结合使用清管器对天然气管道进行干燥。从干燥效率和效果上，前者不如后者；从应用范围上，后者更适用于通径管道，而前者适用于所有管道，包括变径管道和天然气场站。干空气通球干燥法的施工步骤为，在管道中预先放置1枚或数枚高密封机械清管器或泡沫清管器，以低露点干燥空气为动力推动清管器前行，通过清管器的隔离作用，完成干空气和湿空气的置换过程（见图1）。在末站设置一个水露点检测点，通过干空气与湿空气的不断置换，反复检测干空气的水露点，直至水露点达到规范要求为止，管道干燥过程见图2。这种干燥方法适合于长距离通径管道的干

8、燥。2蓉站发球装置末姑收球装置图！干燥过理示意图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片支撑板组成。能够有效地清除管道内的积水，提高清管效率。高密封直板混合清管器见图3。图3高密封自板混合清管器泡沫型清管器外表光滑带微孔，有一定的吸水能力.可以推出管内湿空气，分散积水，能够在管道内行走100km。通过对泡沫清管器清管前后的称重，可以确定管内的含水量是否达到了干燥标准。若含水量过高，则需要用高密封直板清管器进行清管，然后再用泡沫清管器清管检测。或利用清管列车来提高清管效率和干燥质量。清管列车见图4。2、干燥合格标准及注意事项清管、干燥的合格标准是管道内水膜厚度不大于

9、0.1mm。(2) 根据情况可对泡沫清管器进行称重，如含水量偏高，可进行一次高密封直板清管器清管。(3) 验收时如发现与合格标准仍有一定差距，可直接用干空气低压吹扫，直至达到合格标准为止(水露点小于-20C)。(4) 为了收到更好的干燥效果，泡沫清管器的速度应控制在0.51m/s。干燥合格后如不立即进行注氮或置换，应采用0.020.05MPa的干空气填充密封。3、清管器的速度控制根据规范，清管器的运行速度宜控制在1218km/h，具体方法是根据各监测点的数据报告，计算清管需要的风量和压力，通过调节压风车排量来控制清管器的速度。清管器运行遽度估算:240FP5式中v-一清管器运行速度#P清管器疳

10、的平均压力卫P盯管道内径截面积密m#4、干燥需要的设备管道干燥所需的设备有高压风机（奥地利生产的LMF-120/15、LMF-70/150和美国库伯公司生产的40X-8-70/150）、清管器（高密封直板清管器、普通皮碗清管器、泡沫清管器信号发射机、清管器信号接收机）以及便携式指示仪。四、结束语目前国外任何一条高标准的管道，无论是气压试验还是水压试验，都要经过干燥处理。由于管道干燥方法很多，欧洲公司大都采用真空干燥法，美国、加拿大等都采用干空气干燥法，天然气管道干燥技术在国内刚刚起步，但已经越来越受到重视，特别是在西气东输管道上采用干燥工艺，必将会促进国内天然气管道干燥施工理论和实践的不断完善。向苍义整理编制2010年8月6日#