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涡流管技术应用到输气站场加热消除“冰堵”分析

本站 2018-01-10

关键字:涡流管技术,冰堵,天然气

油气长输管道作为国家能源大动脉,输送石油、天然气的同时,也消耗了大量能源以保证动力供给。仅以2010年中石油管道分公司为例,2010年累计消耗燃料综合能耗达到52.4万吨标准煤。

涡流管分离天然气技术

2000-2009年,中国天然气消费量由245亿立方米增至887亿立方米,并呈加快增长态势。未来20年中国仍处于工业化和乡村化发展双加速时期,为优化能源结构,实现减排目标,推动多种清洁能源加快发展,天然气发展前景广阔。随同着天然气需求激增,天然气长输管道的能耗也将大幅度提高。

天然气是粘度比较低的气态流体,从气矿采出后,先经过脱水、脱硫、除尘等净化流程,然后通过管道高压运输,再采用逐级降压的方式将压力降到平安范围内,最后送达下游用户。高压天然气在沿线分输站场的减压过程近似为一个绝热膨胀的过程,通过输气站调压设备减压时,因“焦耳-汤姆森效应”导致温度急剧降低,天然气中含有的水蒸气及因高压形成的水化物在低温下容易冷凝结冰,导致“冰堵”现象,这不但降低了天然气的输送效率,同时在天然气分输站场这产生了巨大的平安隐患,威胁着正常的平安生产。

输气站场还是将输气高压管线和乡村燃气门站联系起来的纽带,近年来,随着我国天然气行业的蓬勃发展,高压长输天然气管道里程逐年递增,沿线分输站场也急剧增多。输气站场接收来自高压管线的天然气,然后采用逐级降压的方式将压力降到乡村燃气门站可以承受的平安范围内(一般情况下,压降在2.5~4MPa左右)完成分输任务。国范围内,天然气分输调压装置以橇装调压装置为主。橇装调压装置主要有三部分组成:紧急切断阀、先导式监控阀及先导式工作阀,一种三级调压方式,但是对进站高压气体降压主要是工作阀完成。通常我所说的冰堵”现象发生在工作阀的先导气管里面。先导气冻堵后,工作阀调节的压力不可控,从而影响调压正常进行。更为严重的情况是经工作阀降压后,因前后压差较大,焦耳-汤姆森效应”使得工作阀后的气体发生冷凝结冰,导致下输管线冻堵,这样会形成憋压。

以我国东北地区为例,输气站场的冰堵”现象每年都会继续近半年时间,而且在每年的12月份到下一年的2月份,冰堵”现象非常严重,除了调压设备出现“冰堵”现象外,经调压后的气体在下输干线也发生了冰堵”现象。为了解决这一问题,需要采用外加热方式或加剂输送。外加热防止“冰堵”需要消耗电能、燃气等能源,还会形成电伴热带、保温资料等耗材消耗。沈阳输油气分公司调研过程中,发现,仅沈阳末站在2011年冬季到2012年春季的5个多月时间里,外加热最大单日耗电量达3000度,加剂输送装置及乙醇费用总计达55万元左右,运行本钱巨大。

如前所述,保守的外加热方式或加剂输送方法技术幼稚,但具有能耗大、稳定性不好、维护繁琐等缺点;涡流管加热技术应用于天然气管道系统是一种新方法,应用范围小、配套成型也没有保守方法那样幼稚,但是具有不需消耗电、气等能源、免维护及加热效果好等优点。目前,这种涡流管加热技术在德令哈、武汉西站及西宁南门站等输气站场已经得到应用,效果良好。

天然气分输站场,天然气在调压前后的压差范围在2-4MPa有的甚至高达5-6MPa压缩气体的压力降低,会释放出大量的能量,即“压差能”而橇装调压装置是利用阀内调压弹簧给流经其中的气体增加阻力,达到降压的目的因此,气体在降压过程中的能量被橇装调压装置“吸收”或者说“消耗”造成了大量压差能的浪费涡流管的工作原理可以适用于天然气的降压,利用涡流管技术替代橇装调压装置,能够在气体降压过程中,从气体中分离出热能和冷能,采用适当的附属设备可以将热能或冷能收集利用,从而达到节能、降耗的目的。

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