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天然氣含水量大對增壓站設備的五點影響

作者: 來源: 發布時間:2017-10-11 10:57:59

 摘要:通過對天然氣中含水量的分析,結合國內某天然氣長輸管道投產后,因天然氣中含水量造成設備損壞、計量不準、離心式壓縮機運行工況不穩和管線冰堵等一系列影響,論述預防與解決措施并在實際中進行應用。

 
1 天然氣中水分的主要來源
        天然氣中的水分主要來源于3種途徑,分別以游離的水和氣相組分中水分子形式兩種形態存在。較前種途徑是地下開采的天然氣本身就帶水分,經過凈化后,不能保證100%把水分排除掉;第二種途徑是管線施工加壓干燥之后部分管線低洼或拐彎處殘留有水分,雖然經過管線吹掃和干燥,但是在特殊地段還是會有大量的水存在,管線距離越長,所經地形越復雜,殘留在管線中的水分就會越多;第三種途徑是個別地段管線檢修時,由于管線切開暴露在空氣中,造成潮濕的空氣進入管線,當再次投運時,空氣中所含的水分就留在管線中。
 
2 天然氣中含水量大對增壓站設備的影響
        我國管輸天然氣的氣質標準在GB50251—2003《輸氣管道設計規范》中作了明確的規定,天然氣的水露點在zui大輸送壓力下應低于輸送氣體zui低環境溫度5℃,按照我國商品天然氣中有關標準規定商品天然氣中沒有水,但是在管線的實際運行水露點監測中,投入運行中含有一定量的水。通過以下五方面來分析天然氣中含水量對設備的影響。
 
2.1 對計量設備的影響
        一是含水量流過超聲波流量計時,水分會逐漸堆積在流量計管道內壁以及附著在超聲波探頭上,會影響超聲波的發射與接收,從而影響超聲波流量計計量的準確度;二是含水量會附著在溫度和壓力測量引壓管內,嚴重時會堵塞引壓管,從而影響超聲波流量計計量的準確度。
 
2.2 對調壓撬的影響
        一是由于氣體中含水使得調壓撬安全切斷閥、監控調壓閥指揮器失靈,下游壓力達到給定值,監控調壓閥無法關斷,使得下游壓力超高安全切斷閥關斷,進而影響下游輸氣。二是由于積水結冰堵塞調壓撬引壓管,導致誤關斷閥門。調壓撬引壓管閥門是剛性連接,為了保證在運行中不被損壞或發生連接點泄漏,所以有一定的彎曲度,氣體中含有水分,非常容易在這些彎曲處集結,再加上北方氣溫較低,進而形成冰堵,使得控制系統不能及時準確的監測到信號,發出錯誤的指令,導致閥門誤動作。
 
2.3 對壓縮機的影響
        一是對壓縮機進口孔板流量計的影響:(1)由于在孔板流量計上下游之間產生壓差,對孔板產生腐蝕與損壞;(2)在孔板流量計上下游產生壓差的條件下,形成節流進而形成冰堵;(3)孔板流量計引壓管發生堵塞或冰堵,導致差壓變化,影響離心式壓縮機運行工況,觸發喘振信號,引起防喘閥誤動作,引起機組回流停輸。二是錐形過濾器發生冰堵,使大量含水氣流經過濾器濾網孔,發生截流,造成天然氣溫度降低,在網孔上析出水分,甚至于結霜凍堵,引起錐形過濾器壓差增大,壓縮機進氣量減小,機組喘振停機;三是對壓縮機本體的影響:含水量大時,是對壓力比較大的熱備機組的干氣密封過濾器產生影響。出口壓力9MPa,要經過干氣密封調壓閥調壓至4MPa左右,才能作為干氣密封的介質氣,此時會有將近30℃的溫降。如果此時溫度降至天然氣水露點以下,就會在過濾器上析出水,遇低溫就會結成冰,造成濾芯凍堵,讓濾芯失去作用,使含有大量水的氣體進入干氣密封動靜環密封面,嚴重時引起密封產生泡疤、損傷;而天然氣含水在壓縮機高速轉動時,容易損壞葉輪、軸等內部各部件。
 
2.4 對場站閥門及儀表產生的影響
        一是天然氣中游離水會附著在壓力表、壓變、溫度表、溫變等儀表引壓管內,影響數據測量,極端環境條件下甚至造成儀表引壓管線凍堵現象;二是天然氣中游離水會對閥門及損壞閥門密封面造成沖蝕,同時腐蝕閥門密封結構,造成密封失效;三是液態水的存在會使得閥門處節流加劇,嚴重時可能造成閥門凍堵,積水結冰,體積膨脹造成閥門及管線破裂,影響安全生產。
 
2.5 對輸氣管道產生的影響
        一是管線中游離水的存在會影響管線輸送效率;二是北方地區冬季平均氣溫都在零下10℃以下,偏低的氣溫為水合物的產生奠定了基礎,并且對天然氣管道堵塞提供了便利的條件,管線中的游離水在壓力較高、溫度較低的情況下管道中的游離水會生成一種白色結晶固體,外觀類似冰一樣,對管道發生冰堵。三是由于管線中游離水會產生電化學和其他形式的腐蝕,加速管道老化,影響安全生產,同時管線中的硫化氫及二氧化碳氣體和水反應形成硫氫酸和碳氫酸,對管線產生強烈的腐蝕,縮短管線使用壽命。
 
3 預防天然氣中含水量產生的措施
        1)降低天然氣中的含水量,使管道內的天然氣符合輸送標準,是避免含水生成的zui直接辦法,也就是天然氣從氣井中采出后,需經過除沙、凈化、脫水、脫氫等一系列過程將氣體處理完成以后,再由管道輸送到各個用戶;
        2)加強場站對過濾分離器、匯管、閥門、壓縮機等設備監測,及時進行排污,并按現場設備需求定期更換過濾器濾芯;
        3)在場站允許的情況下,可以提高輸氣溫度和降低輸氣壓力,也可以避免水合物的生成;
        4)對計量裝置、調壓撬、儀表引壓管、孔板流量計等設備做好冬季保溫并增加鋪設電伴熱帶,加強設備保溫;
        5)向管道內注入水合物抑制劑,降低水合物生成,常用的水合物抑制劑有甲醇、乙二醇或者二甘醇。甲醇對已形成的水合物有解凍作用,而其他的醇類沒有此性能。
 
4 解決場站設備堵塞的辦法
        1)儀表引壓管堵塞解除辦法:一是關閉儀表根部閥,打開放空閥進行放空及用熱水敷熱進行排堵,二是在較前步無法解除的情況下,拆下引壓管在室內解除堵塞,嚴重時需要更換引壓管。
 
        2)管線堵塞解決方法:一是抑制法,冬季寒冷條件下,向堵塞點內注入化學抑制劑(甲醇、乙二醇等)解除堵塞;二是停產放空,采用放空法對管線進行解堵,利用管線凍堵處兩側壓差將水合物排出;三是其他方法解堵,通過提高輸氣溫度、降低輸氣壓力解除堵塞,可以選用電伴熱、電磁加熱、蒸汽吹掃、堵塞點敷熱的方法解除堵塞。
 
5 結束語
        近年來,隨著我國經濟的進步和社會的快速發展,天然氣能源快速崛起,其開采與輸送技術也在逐步完善,而伴隨著需求量的不斷攀升面臨著新的挑戰。天然氣長輸管道首站作為一條管線的起始站,它具有緊急切斷、過濾、計量、分輸、增壓、清管等功能。本文主要對實際生產運行過程中天然氣中含水量產生原因及對場站各設備的危害進行分析,提出預防與處理方法,在實際生產中具有較大的指導意義。

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