天然气施工中对真空中干燥法管网应用的研究
宋孟哲
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宋孟哲,. 天然气施工中对真空中干燥法管网应用的研究[J]. 天然气进展,2023.4. DOI:10.12721/ccn.2023.157039.
摘要: 天然气管道干燥作为管网施工中的一项重要环节,主要消除管网内的液态水,使其内部保持干燥状态。真空干燥法是一种新兴干燥技术,能够更加彻底的进行内部干燥,同时也具有安全环保等特点。要想实现这一技术的高效运用,则需掌握干燥原理,明确干燥流程,了解技术应用中的影响因素和注意事项,根据天然气施工要求进行规范操作,保证这项技术的应用效果,为天然气管网干燥处理提供技术支撑。
关键词: 天然气管网;真空干燥法;沸腾蒸发
DOI:10.12721/ccn.2023.157039
基金资助:

天然气施工中管网工艺流程相对复杂,在进行水压试验后若没有进行充分干燥处理则会导致内部受到水的侵蚀,在寒冷季节还会出现结冰情况,影响天然气管网的使用寿命。为了保证管道内部干燥质量,则可以使用真空干燥技术进行干燥处理,能够使露点对应的水蒸气饱和压力一直处于达标状态,可靠性和实效性比较强,将其应用到天然气施工中对管网工艺流程优化有着重要意义。

1.真空干燥法

真空干燥法作为一种先进干燥技术,在许多发达国家管线干燥中得到广泛应用,与传统干燥方法相比应用效果较为显著。我国这项技术还处于初级发展阶段,但是在天然气管道工程中也取得了良好效果。

在压力较低的环境条件下,水的沸点也随之降低,当压力下降到一定数值后水会出现沸腾汽化现象。真空干燥过程也是根据这一原理,将管道中的空气抽出,使其内部处于真空状态,不断降低管道中压力使其达到管道内部的饱和蒸气压,在这种环境条件下水会出现沸腾蒸发现象形成水蒸气,在真空泵的作用下也会抽出管道外,使管道内部充分干燥。

一般对天然气管道进行真空干燥后会在较短时间内输入天然气,因为在真空处理后管道内部含氧量非常低可以达到能源安全输送要求,若需要等待较长时间才能投入使用,则可以使用氮气或干空气对管道进行填充以便后续使用。

2.真空干燥法在天然气管道施工中的优势

这项技术在实际应用中的优势特点主要体现在以下方面:①可靠性高,管道内部干燥彻底;②使管道达到较低露点,内部没有多余杂质;③只在管道一端就能完成干燥处理,无需占用较多空间;④在天然气站场施工中作用效果更为明显,能改善空气干燥法应用中的不足,不会存在干燥死角,也可以提高整个操作流程安全,与使用干燥剂进行干燥的方法相比产生的杂物比较少;⑤可根据天然气实际施工情况调整操作进度,方便后续管道投入使用;⑥实用性比较强,干燥效果可达到施工要求标准;⑦干燥过程自动化水平比较高,不会受到野外环境影响,环保性强。

3.天然气管网施工中真空干燥法的应用过程

真空干燥法应用的具体流程可分为以下三个阶段:

3.1降压阶段

该阶段主将管道内部空气抽出,使管道内部压力快速下降,达到管内水的饱和蒸气压,水蒸气也会被抽出。降压操作环节可及时发现管道表面存在的缺陷并及时修复,对于质量良好的天然气管道可以在较短时间内完成管道内部空气抽空工作任务。

3.2沸腾阶段

该阶段要保证管道处于空气持续抽出状态,让管道内部压力保持最低值。沸腾蒸发阶段是真空干燥法中的关键关节,需要重复抽空,整个阶段持续时间比较久。实际操作过程中管道内部压力逐渐下降并低于水的饱和蒸气压,管道内部水分在这种条件下会快速蒸发。真空泵一直处于运转状态,内部压力持续下降,水分随之蒸发,若内部残留的水分比较少,在沸腾蒸发时不会使管道内部温度发生较大变化,内部压力也一直处于低于饱和蒸气压的状态,待管内水全部蒸发后会将水蒸气抽出管道外,排出时要对其进行压缩处理以免出现结冰情况。

3.3深度干燥状态

其是真空干燥技术应用的最后阶段,该阶段天然气管道内部水分已全部蒸发,真空泵的持续运转会导致管内压力继续下降,内部几乎处于真空状态,压力与所需露点对应的水蒸气饱和压力一致,则需要对管道进行密封隔离处理并做好内部压力检测工作,确定压力不会出现上升情况时则说明管道真空干燥任务完成。

4.干燥检验

使用真空干燥技术对天然气施工管道进行干燥处理后,要对技术应用效果进行检验,确定达到施工要求标准后才能将管道应用到实际施工中,常用检验方法主要有:①露点法:要在正常空气环境条件下进行露点测量,根据测量结果检验干燥效果。②压力法:将管道内部压力控制在水的饱和蒸气压以下,但是这种方法需要在管道内部没有结冰的状态下使用,否则会影响最终结果。③压力稳定法:要将检验管道与其他管道隔离开,对不同温度条件下的管道压力进行控制,如出现压力平稳不变的情况则表明干燥完成。但是这种方法对操作技术和专业度有着严格要求。

5.真空干燥技术应用中的影响因素及注意事项

5.1影响因素

天然气管道在进行真空干燥处理时也会受到多方面因素的影响,真空泵速率是一个重要影响因素,不能出现过快或者过慢的情况,否则会导致管道内部结冰或者干燥速度较慢,必须要对真空泵抽真空速度进行合理调控;环境温度也会对真空干燥效果产生影响,若周围环温度比较高则有助于水分蒸发,能够提高干燥效果,管内温度越高工作也更容易开展;管道内水分含量会对真空干燥效果和速率产生影响,水分越少工作完成时间越短。

5.2注意事项

若采用真空干燥和干空气干燥相结合的方式,要对整个管网系统进行压力试验,低点排水完成后再使用干空气干燥法,在此过程要保证密封性达标。

根据露点温度情况调整抽气速率,在不超过0℃时可采用间歇操作方法,促进热交换,保证蒸发压力的同时便于吸收热量,以免出现管道结冰情况。

待管道内部压力达到干燥指标(露点-40℃)后,在此状态下保持一段时间测试管道内部压力是否处于平衡稳定状态,若出现压力回升的情况则说明管道内部水分没有完全干燥,需继续进行抽空干燥处理。

真空干燥结束后使用氮气填充天然气管道,氮气温度需超过5℃,让整个天然气管道压力处于微正压状态。

结语:将真空干燥技术应用到天然气管网施工中可以改善传统干燥技术应用中存在的不足,实现对管道内部的充分干燥处理,不会存在死角,干燥效果能够得到保障,为后续天然气管网的安全稳定运行奠定基础。真空干燥技术的应用优势较为明显,在天然气施工中的应用前景较为广泛,通过对这项技术的持续探究和优化,能够将其应用到更多领域,提高技术水平。

参考文献:

[1]李辉,方海明,殷俊娴.城市天然气施工中对真空中干燥法管网中应用[J].中国科技期刊数据库科研,2015(13):1.

[2]刘凯,王波,杨硕林.天然气场站管道干燥方法研究[J].化工管理,2020,(16):152-153.

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