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天然气管道冻胀的存在的风险和解决方案

天然气管道冻胀的存在的风险和解决方案

高压天然气输气管道经过调压站向下游输送时，因高压前后的压力差过大，在经过调压后会引起的焦耳-汤姆孙效应（节流效应），使得分输天然气降至0度以下，地上管道结霜、管道周边土壤冻结、地面开裂、管道发生变形位移、阀门错离阀座支撑墩、局部应力集中，极容易引起安全事故。

一、对此情况觉的处理方式有：

1、换土法

将发生冻胀的管道完全开挖，使其自然释放并恢复至水平状态。随后，在管道周边砌筑管沟，管沟底部铺设30厘米厚的三七灰土，灰土上方浇筑20厘米厚的混凝土垫层，并在管道底部浇筑水泥基础墩，安装不锈钢可调支撑。管沟内回填细砂，顶部铺设水泥盖板。此方法通过隔离管道周边水分，利用细砂与土壤不同的冻胀系数，有效降低冻胀对管道的影响，从而消除管道冻胀风险。

2、间断输气法：

当在用支路出现冻胀问题时，可通过切换工艺流程、启用备用支路输气或暂时停止供气等手段来缓解地下天然气管道的冻胀影响。然而，这种方法存在一定的局限性。冻胀现象主要集中在调压管线出口的地下管道，而这些管道与出站管道相连。一旦发生冻胀，即使启用备用支路，气流仍需经过出站管道，这可能进一步加剧冻胀问题。此外，暂停供气会对下游用户造成较大影响。因此，只有在该输气方向具备备用支路，且下游用户拥有多个气源的情况下，才适合采用这种方法。

3、介质加热法：

通过加热介质或管道外部，提高天然气管道温度，在调压节流时，不至于下降至0℃以下，避免形成冻胀条件。介质加热可采用水套炉加热方式。管道外部加热可通过管道加装电伴热及聚氨酯保温泡沫，此措施因安装检修不便，适用于地上天然气管道。

4、绝热保温法：

采取隔热保温措施。具体做法是为管道周围设置隔热层，或者使用保温材料对管道进行包裹，从而降低管道受到外界低温环境影响的程度。

二、ZDT/HY/3管道防冻胀创新工艺

地上重点工艺管段保温隔冷，避免了工艺管线因结冰产生的事故隐患。地下管线依据相应数据加装保温隔冷施工后形成站外长距离缓慢散冷，避免了工艺管线产生冻胀造成的事故隐患。

优势二：可实现节能降耗，减少费用支出：

1.依据能量守恒定律加热量≥制冷量，根据现场输气量、流量、流速、压差、环境温度等不同参数变化，为防止现有管线发生冻胀现象采用加热炉（电伴热）难以准确达到所需加热量。采用创新工艺后达到了防冻胀无能源消耗之目的（6年内）。

2.经过加装防冻胀创新工艺后无需再启用加热炉加热管内天然气，南方冬季一般加热天然气需要连续运行4个月左右，每天至少燃烧400-600m3天然气。

优势三：不改变原管线工艺设计；不增加任何外加动力消耗，不影响工艺管线防腐阴保等工艺设计。

1.新工艺不改变原管线工艺设计：应用基材为环氧树脂加耐低温新型材料，对金属管线无腐蚀，在管线不停输情况下施工，采用不同性能要求A层符合工艺管线国标要求，B层隔冷系数达到0.02-0.05，C层符合耐低温，粘结力强。

2.对站内工艺管线阴保系统及输气仪表数据不产生任何影响

优势四：节能大量减少碳排放实现碳中和。

1.施工应用基材与原管道防腐层同质无二次污染，人工施工不动火，无废料环境污染。

2.取代原外输燃气管线加热工艺过程，有助于减少碳排放，支持国家双碳战略实施。