國(guó)內(nèi)外天然氣長(zhǎng)輸管道干燥技術(shù)(二)

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(2)根據(jù)情況可對(duì)泡沫清管器進(jìn)行稱重,如含水量偏高,可進(jìn)行一次高密封直板清管器清管。
(3)驗(yàn)收時(shí)如發(fā)現(xiàn)與合格標(biāo)準(zhǔn)仍有一定差距,可直接用干空氣低壓吹掃,直至達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)為止(水露點(diǎn)小于-20℃)。
(4)為了收到更好的干燥效果,泡沫清管器的速度應(yīng)控制在0.5～1ｍ/ｓ。
(5)干燥合格后如不立即進(jìn)行注氮或置換,應(yīng)采用0.02～0.05ＭＰａ的干空氣填充密封。
3.2干空氣干燥法工藝[3]
干空氣干燥法有兩種工藝，（1）在通干空氣吹掃的同時(shí)間隔一定時(shí)間通泡沫清管器輔助干燥；（2）只用干空氣連續(xù)低壓吹掃。前一種工藝由于泡沫清管器的輔助作用，干燥速度較快，但由于泡沫清管器較易磨損，一般只適用于干燥距離較短的管段，一次可干燥的最長(zhǎng)距離在150km左右；后一種工藝可干燥很長(zhǎng)的管道，目前為止采用此工藝干燥的距離最長(zhǎng)的管道是Europipe，距離長(zhǎng)達(dá)620km，但要求空壓機(jī)和制取干空氣設(shè)備的規(guī)模很大。從干燥效率和效果上講，后者不如前者；從應(yīng)用范圍上講，前者適用于通徑管線，而后者適用于所有管線，包括變徑管線。
典型的干空氣干燥工藝如下：[4]
首先是水蒸發(fā)引起最初的降溫（一般為0.5~2℃）；當(dāng)溫降一定時(shí)，干燥平衡被打破，空氣不再飽和，表明管道內(nèi)大部分或全部的液態(tài)水已經(jīng)蒸發(fā)完畢，繼續(xù)干空氣吹掃將很迅速地降低管道內(nèi)的露點(diǎn)；達(dá)到一定溫降后，停止干空氣吹掃，如果管道內(nèi)的某些地段還存在液態(tài)水，液態(tài)水會(huì)蒸發(fā)補(bǔ)充到管道內(nèi)的空間，導(dǎo)致露點(diǎn)上升；間隔一段時(shí)間后重新開(kāi)始干空氣吹掃，在較短的時(shí)間內(nèi)就能將露點(diǎn)將下來(lái)。經(jīng)過(guò)幾次間隔吹掃，最終能達(dá)到完全清除管道內(nèi)存在的液態(tài)水，并將露點(diǎn)降至-20℃以下。
從理論上講，隨著時(shí)間的推移，管道出口處的空氣露點(diǎn)可達(dá)到-40℃以下，這是最理想的狀態(tài)。但在實(shí)際施工中，除了對(duì)干燥要求較高的管道（如輸送酸性天然氣管道）外，干燥終點(diǎn)沒(méi)有必要達(dá)到-40℃以下，一般達(dá)到-20℃就足夠了。因?yàn)樵谝粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，-20℃露點(diǎn)的空氣含水量?jī)H為0.8835g/m3，相當(dāng)于在管道內(nèi)壁上的殘留水為1.3-2.1mg/m2。在管道投產(chǎn)前10個(gè)月內(nèi)對(duì)管道沒(méi)有腐蝕，干燥后即使不馬上投產(chǎn)也不會(huì)腐蝕管道內(nèi)壁。
3.3干空氣制取[3]
制取干空氣的主要方法有直接冷卻法,冷卻后加壓法,干燥劑吸收法和分子篩法等.由于水在零度就要結(jié)冰,而且隨空氣溫度降低,通過(guò)降溫除水蒸汽的效率將成倍下降,因此制冷的方法常用于制取常露點(diǎn)的空氣,一般不用于直接制取管道干燥所需露點(diǎn)為低于-20℃的超干空氣,但該方法可以作為干燥劑吸收工藝的一部分對(duì)空氣進(jìn)行初步干燥.
使用干燥劑除水是比較陳舊但有效的方法.干燥劑是指具有親水力的固體或液體.常用的固體干燥劑有硅膠,氧化鋁,分子篩,氯化鋰,溴化鋰,氯化鈣等.常用的液體干燥劑有三甘醇,乙二醇等.其中硅膠, 氧化鋁,分子篩, 三甘醇可將空氣分別干燥到露點(diǎn)-60℃,-73℃,-90℃,-60℃.由于采用液體干燥劑具有腐蝕性,重量大,需要控制的液體晃動(dòng)和飛濺等缺點(diǎn),因此常用固體干燥劑進(jìn)行干燥.
3.4干空氣干燥法的優(yōu)點(diǎn)[2] [3] [4]
目前在我國(guó)廣泛使用的是干空氣干燥法。干空氣干燥是采用經(jīng)過(guò)除油、過(guò)濾和脫水的干燥純凈壓縮空氣吹掃管線，由于其低露點(diǎn)的特點(diǎn)使管道內(nèi)壁附著的水分蒸發(fā)，并利用后繼干空氣將管道內(nèi)的濕空氣排出管外，達(dá)到干燥管道的目的。干空氣干燥法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）干燥效果均勻一致，露點(diǎn)可達(dá)到-25℃以下，且干燥時(shí)間相對(duì)較短；
（2）經(jīng)濟(jì)實(shí)用,設(shè)備費(fèi)用低,可充分利用現(xiàn)有設(shè)備加快干燥進(jìn)度.工藝簡(jiǎn)單,容易控制,有完整的干燥檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),能保證管道在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)標(biāo),對(duì)操作技術(shù)要求不高.干燥成本低，適用范圍廣，既適用于陸地管道，也適用于海底管道，既適用于通徑管道，也適用于變徑管道，且受管徑、管道長(zhǎng)度的影響相對(duì)最小；
（3）干燥同時(shí)如果采用除塵工藝，可使管道到達(dá)很高的清潔水平；
（4）空氣來(lái)源廣不受地區(qū)限制，空氣可以任意排放，無(wú)毒、無(wú)味、不燃、不爆、無(wú)安全隱患；
（5）易與管道建設(shè)和水壓試驗(yàn)相銜接。
在海底管道方面，干空氣干燥法應(yīng)用成功的例子：
第一條是1995年建成的Europipe是目前為止采用干空氣干燥的距離最長(zhǎng)的天然氣管道，管徑1016mm，全長(zhǎng)620km；另一條是剛建成的藍(lán)色氣流工程（Blue Stream Project Pipeline），兩條24〃，深1000m的海底管道，每條350km，全線采用了干空氣干燥。在國(guó)內(nèi)，干空氣干燥法成功應(yīng)用于京石、澀寧蘭、滄淄、西氣東輸?shù)忍烊粴廨斔凸艿馈＿€有東方1—1氣田生產(chǎn)管道實(shí)際干燥操作時(shí),干空氣氣量介于1200～1300ｍ3/ｈ之間,末端測(cè)得的空氣露點(diǎn)至-40℃用時(shí)18.2ｈ;吸水階段進(jìn)行約4ｈ后,測(cè)得的空氣露點(diǎn)為-33.4℃,之后空氣露點(diǎn)基本不變。
這種方法的缺點(diǎn)是對(duì)于大口經(jīng)管道,設(shè)備占地面積很大,需消耗大量燃油或電力來(lái)智取干空氣.
3.5影響干空氣干燥法干燥效果的因素[4] [5]
   （1）空氣的最初含水量。理論上使用的干空氣越干，干燥時(shí)間越短。但實(shí)際干燥施工是一般采用露點(diǎn)為 –40℃~-50℃的干空氣，很少采用更低的露點(diǎn)。因?yàn)槁饵c(diǎn)低于-50℃的干空氣對(duì)縮短干燥時(shí)間的能力越來(lái)越小，而相應(yīng)的制取費(fèi)用越來(lái)越高。
（2）環(huán)境溫度。管線所處的環(huán)境溫度越高。越有利于水分的蒸發(fā)，同時(shí)干空氣的吸水能力越大，干燥效果越好。
（3）管道內(nèi)的殘留水量。沒(méi)有內(nèi)涂層的管道，用清管器掃水后，可以使管內(nèi)殘留水量減小至相當(dāng)于管道內(nèi)壁只有一層0.05~0.1mm厚度的水膜。
（4）干空氣的流量。干空氣流量越大，干燥時(shí)間越短，5~8m/s的干空氣流速在效果和經(jīng)濟(jì)上都比較好，再增加干空氣的流速對(duì)于干燥的效果影響不大。
（5）液態(tài)水的分布狀態(tài)。在干燥初期，管道內(nèi)的液態(tài)水聚集在管子的較低部位，如間歇發(fā)送泡沫清管器，可以將水推成薄膜，增大了與干空氣的接觸面積，提高干燥效果。
(6) 氣量的增加在一定程度上可以縮短干燥所需的時(shí)間,但投入費(fèi)用與干燥時(shí)間之比也會(huì)相應(yīng)下降。因此,在實(shí)際操作時(shí)須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、時(shí)間要求等具體條件來(lái)決定氣量的大小。　
　(7)降低管道末端的壓力、保持持續(xù)低壓吹掃可以縮短干燥所需的時(shí)間。
在西氣東輸東段的干燥過(guò)程中，由于地勢(shì)起伏較大，水壓試驗(yàn)后管線低洼處的積水并不能完全清除干凈，中國(guó)石油天然氣管道第四工程公司采用的是前面介紹的第一種干燥工藝，即泡沫清管器輔助干空氣吹掃，同時(shí)摸索出了“慢送清管器空氣置換法”。取得了非常理想干燥效果，每段干燥均取得了-25℃以下的干燥效果。
4幾種干燥方法的比較[4]
由于管道干燥方法多，歐洲公司大都采用真空干燥，美國(guó)、加拿大等采用干空氣法，多種方法不分伯仲，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，以下是各種干燥方法的比較。

        比較項(xiàng)目
干燥方法干燥成本干燥時(shí)間干燥效果適應(yīng)范圍應(yīng)用情況
干燥劑法比較高較短較好海底管道居多趨于淘汰
流動(dòng)氣體蒸發(fā)法干空氣干燥法最低最短很好不受區(qū)域限制，受管徑、長(zhǎng)度的影響相對(duì)較小應(yīng)用最多、最廣
氮?dú)飧稍锓?nbsp;昂貴較短很好只適用與小范圍的管道干燥受氣源限制
天然氣干燥法低極長(zhǎng) 較差不受任何限制長(zhǎng)距離大口徑、高壓、溫度較低管道不適用
真空干燥法較低較短最好適用于較大管徑海底管道、較大口徑管道應(yīng)用較多
5結(jié)束語(yǔ)
綜合比較國(guó)內(nèi)外的干燥技術(shù)，可以看出，國(guó)外在發(fā)展較早的基礎(chǔ)上已達(dá)到了一定的水平，并且干燥方法多種多樣。相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)干燥還剛剛起步，很多技術(shù)被運(yùn)用的時(shí)間很短，有待進(jìn)一步完善。通過(guò)對(duì)國(guó)外干燥技術(shù)的研究，可加快我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道干燥技術(shù)的發(fā)展，縮短與國(guó)外高水平干燥技術(shù)間的差距。隨著天然氣管道工業(yè)的發(fā)展，天然氣管道干燥技術(shù)必將越來(lái)越受到重視，我們對(duì)于各種干燥技術(shù)的研究也將越來(lái)越深入，管道干燥技術(shù)必將迎來(lái)他發(fā)展的春天。
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