天然气设备结冰原因及改善措施

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摘要：天然气加气站的管道和气化器在冬天的运行过程中，易出现冰冻现象，产生结冰，进而影响设备的正常进行。加之天然气站中的加气站的管道和气化器因为节流等原因，也会造成其在低温环境下出现结冰现象。因此，工作人员应对天然气加气站的管道和气化器出现结冰原因进行仔细分析，并针对结冰出现的原因提出具体的解决办法，进而使天然气加气站的管道和气化器在低温条件下仍能正常运行。

关键词：天然气;设备结冰;改善

前言：由于LNG的低温特性，当LNG泄漏或溢流时会急剧气化，其周围大气中的水蒸汽会被冷凝成“雾团”，形成的LNG蒸汽云团能使人窒息，低温会发生冻伤;冬季，加气站气化器和管道因环境温度低，运行过程中无法及时化霜而出现“结冰”现象。“结冰”现象不仅阻碍了气化器的换热效果，影响当前设备配置下达不到输气效率，影响加气能力和供气能力。而低温管道安装碰口前排水不干净、施工过程防护不当导致雨水进入、被洪水淹没、低温管道维修拆开后没有及时覆盖遮挡导致空气中水份进入管道、吹扫打压不充分、LNG储运过程中带入系统的水份，这些都会在设备运行过程中影响输气效率。

一、“结冰”现象产生原因分析

在日常生活中，天然气在输送过程中会出现一些水分子，在压力和温度的影响下遇冷就会凝结成水珠，进而产生固体物质，导致天然气加气站的管道和气化器在运输气体的过程中发展堵塞现象，这种现象就是人们口中的“结冰”。它产生的固体物质大都是一种水的合成物，颜色为白色。尤其是天然气在低温环境下运输中，它由于对天然气站输送的流速变化位置不能及时迅速反应，在遇到冷气体之后极易善生“结冰”现象，进而导致天然气在运输过程中压力增大，严重时会出现设备损坏或泄露的问题【1】。例如铜仁第三加油加气站（三站），该天然气站于2013年10月投营，每天需要运输的天然气高达3吨，在设备运行初期时设备基本正常。而且随着市场的进一步发展，2015年日均需要运输的天然气达到10吨，但这个时候设备运行突然开始出现问题，气化器及基础大量积冰，严重影响LNG—CNG转化，造成CNG打压困难。具体来说，天然气设备中的出现的水分主要来自以下几个方面：第一，天然气设备外部的水蒸气。据了解，一般的天然气设备并不会安装相关的空气干燥设备，这就易导致天然气在进入设备后不能及时得到控干，加之工作人员会经常对天然气加气站的管道和气化器进行吹扫工作，也会带来一定的水气。同时工作人员未树立良好的安全意识，不重视天然气中的水分对天然气设备的影响，也会导致天然气设备在低温条件下出现“结冰”现象;第二，天然气设备在施工时带来的水汽。这些水汽主要是从天然气加气站的管道和气化器在安装过程中带来的水汽，比如从管道中的管沟带来的水分。虽然施工人员在施工过程中会通过在排风口抽气排水这样的方式阻止水分进入管道，但对于一些长途运输的管道而言，它们之间的弯曲部分较多，水分很容易进来，这样也会出现“结冰”现象;第三，低温天气产生的水化物。在温度比较低的情况下，管道内部又比较封闭，这些水化物就易在水分和温度的相互作用下凝结而成，并且随着温度的慢慢降低，水化物也慢慢从液体转化固体，产生“结冰”现象。最后，“结冰”现象的产生原因除了有自然因素之外，人文因素也不可避免。例如在节流过程中，温度的降低会使天然气设备中的温度和气压成反比，进而导致天然气加气站的管道和气化器在运输天然气的过程中产生节流效应，使一些管径较小的天然气设备出现很多杂质和残余的水分，最终导致“结冰”现象的发生【2】。

二、“结冰”问题改善的具体措施

（一）进行定期的除冰工作

天然气加气站的管道和气化器残留的水分是影响“结冰”现象产生的主要因素，所以做好定期的除冰工作显得十分重要。可用常温水淋浴结冰部位化冰; 或者停机检查，待冰化掉后重新开启设备检查管道是否有冒气，若有需停止使用补漏;排液阀不要全开;液相管道进行保温处理;若以上都排除，需考虑更换更大换热面积的气化器。像上文中所提到的天然气站，在仔细分析过后，发现三站LNG储罐区的深度为5米，且罐区内空气流通性较低，且日照时间还达到3小时，罐区内包括柱塞泵、LNG储罐及气化器等设备，设备及管道均处于-140℃以下低温，进而造成罐区内水和水蒸气遇冷结冰。为此，工作人员应该在罐区最低点设置一个集水井和抽水泵，及时排除罐区内积水。比如在白天可以对气化器淋水除冰，底部冰块采用人工破除，从而减少管道的运输压力。

（二）增加气化器的数量

一般而言，一些站点结冰严重多发生在冬天，本身外界温度低，容易结冰，如果再加上站上加气量很大的话，气化器设计的气化量小了的话，也会导致气化器结冰严重。解决的办法是增加一个气化器或者更换更大气化量大的气化器。或者采取像贵阳中石油白云南路站在气化器旁边加几个防爆风机，加速气化器周围的空气流动，减缓气化器结冰速度。除此之外，工作人员还应该加强巡逻，发现结冰及时除冰。采取的方式可以是用水管直接冲和喷洒。也可以做个喷淋，从上往下浇水。

（三）在槽内填充卵石

气化器撬底部做硬化及排水管布设后，槽内填卵石，有助于互换气化器后，从气化器上掉下的冰或霜，在卵石上化霜化冰速度非常快，且化的冰水可以顺利流走，卵石间有间隙，与空气接触充分，换热效果好，确保从气化器上掉下的冰很快融化并将相对低温的水排走，良性循环，确保底部温度不会太低，也不会对基础造成影响，同时，为了给天然气加气站的管道和气化器提供一个合适的温度，还可以安装放爆风机，加强对冬季和量大的站点通风换热，以此化冰效果。

三、结束语

综上所述，天然气加气站的管道和气化器在低温条件下很容易出现由于气温和气压的影响出现“结冰”现象，进而影响天然气加气站的管道和气化器设备的正常运行。因此，在实际的运输工作中，工作人员要对天然气加气站的管道和气化器设备的温度和气压采取科学的方式进行调节，使其能够稳定、安全的运行。