引言

近些年来，资源匮乏的现象已经非常明显，应用天然气后可以缓解资源紧张的情况。但是在天然气管道全面投入使用的过程中，整体管网体系也不断扩大，管道长期使用也会出现各种问题。尤其是在寒冷的季节中，冰堵现象是比较常见的，给天然气的运输及生产带来非常大的影响。因此要想避免此类问题应采用科学的方式进行预防，当发生冰堵事件时可以及时的进行应急处理，从而保证天然气管道可以正常运行，保证生产生活。

1导致天然气管道出现冰堵的原因

1.1低温环境

随着季节更替，天然气在运输的过程中会因为进过地区温度过低导致冰堵问题。例如冬季温度过低的地区、海拔高的地区，均会导致天然气输气管道温度降低，天然气管道中会出现水蒸气，然后凝结成冰，导致管道堵塞后会管道内部压力会出现变化，最终导致冰堵问题。

1.2水分存在

在天然气管道施工过程中，会因为不同的原因导致管道内部存有一定量的水。如在进行管道试压时采用注水方式，完成试压后没有将管道内的水完全清理，导致水留存到天然气管道内。环境温度降低后气体中的水蒸气就会凝结成冰，导致冰堵问题。

1.3设备冰堵

在天然气场站内，天然气传输到调节阀、引压管或是过滤分离装置时气体流通的面积会突然降低，管道内局部位置会出现天然气节流问题，出现焦耳－汤姆逊效应，此时天然气温度也会呈下降趋势。天然气冰露点过高时会产生水分，在低温高压的环境中天然气会形成水合物，给下游居民正常生活带来影响。

1.4管道结构设计不合理

管道设计时若没有对形状、大小及材料等方面进行综合考虑，就无法保证设计的科学性，天然气管道投入使用后会出现气流流速过低的情况，气体中的水能够会凝结成冰，导致冰堵问题。

1.5维护不当

未做好管道的清洗、防冰、保温等工作或是管道使用时出现损坏、漏气、堵塞等问题也会发生冰堵问题。如当管道保温层杯腐蚀就会导致管道表面温度下降，促使冰堵发生。

1.6管道长期运行

天然气管道在长期运行过程中，管道中所积累的杂质、沉淀物等也会增加，直接影响到管道的通畅性，导致天然气流速过慢，且管道内的水汽会凝结成冰，出现冰堵问题。在分析天然气管道冰堵问题后可知，天然气管道冰堵问题出现主要是因为环境温度过低、管道内有水分、漏气、结构设计不科学或是后期维护不到位等。但是这些问题均没有得到重视，且采用的防冰堵措施多流于表面，给天然气的运行安全及稳定性带来不利的影响^[1]。

2天然气管道冰堵的防治

2.1进一步提升施工及维护标准

可以说，冬季是天然气管道防冻的重要时期，要想保证防冻效果应进一步提升施工技术维护标准。所以应严格根据国家及地方所发布的标准完成管道、施工技术、维护措施完成管道的施工、检查及维护等方面的工作。如在选择天然气管道时，可以采用耐低温强度好的高密度聚乙烯管道、耐低温型聚氯乙烯管道，这些管道即使环境温度在零下四十摄氏度时也可以保持良好的抗压强度及柔韧性，避免出现管道开裂等问题。在选择天然气管道施工技术时，应确保连接技术、焊接技术可以满足施工要求，目前所采用的焊接技术主要以电容焊接技术、承插热熔焊接技术为主，在保证焊接质量的同时才能确保管道连接位置的密封性与抗拉强度，同时可以有效避免泄露问题。在进行天然气管道施工时应保证管道埋设深度满足抗冻要求，根据施工地点气候条件进行相应的调整，通常可以将管道埋设到冻土层以下0.3米，进而避免管道冻堵温度。在进行天然气管道维护工作时，应对管道检查制度进行调整与优化。当冬季来临前，应对管道运行情况进行全面检查，确保管道保温层的完整性，连接位置的密封性及阀门是正常运行的，当发现问题时及时进行修复。管道检测时可以采用红外线成像技术等，进而可以确定天然气管道冻堵位置、泄漏位置，同时根据情况进行维护与加固。另外，在冬季应增加检测次数，特别是在极低温度时，应加强检测力度并将天然气管网运行中问题进行处理，从而保证供气安全。

2.2置换土法

置换土法是将埋地管道附近一定区域内的土壤替换成疏水性较好、冻胀性较差的鹅卵石或砂土，并在管沟内铺设防水层，防止地面或者附近土壤中的水分渗透进来。另外要在管沟底部增设集水沟，把沟底的积水排至竖井，利用潜水泵将积水及时外排。针对一些压降较大的管段，亦可采取涵洞处理的方式，将埋管与周围土壤隔绝，避免埋管周围土壤受低温影响引发冻胀。需要注意的是，目前置换土法暂无相关明确的标准和规范可以遵循^[2]。

2.3冷能回收利用法

由于天然气经节流阀降压后，会导致较大的温降，加之输气量大，所能产生的冷能非常可观，可加以回收与开发利用。使用透平膨胀机来替代节流阀装置，高压天然气进行压力调节时，同种工况下，透平膨胀机的㶲损失会更小，效率更高。此外，经透平膨胀机降压后，天然气的温降幅度也更明显，使用性能方面也更稳定。当天然气流经透平膨胀机后，其大部分压力㶲转化为机械功，再经发电机转化为电能，然后将中压低温天然气与冷媒乙二醇进行热交换，用以回收天然气降压后所产生的冷能，储于蓄冷装置中，以供应给站内办公楼的空调制冷系统，最后将调压后的天然气输配至下一级燃气管网。

2.4绝热保温法

绝热结构的组成通常包括四部分，绝热、防锈、防潮与保护层。综合考虑管道的保温效率、使用寿命、经济成本等诸多因素后，施工时选用聚氨酯泡沫保温材料进行现场发泡并在其外部设置防潮层和玻璃钢保护层，以确保其具有足够的抗压强度，同时防止保温层受到破坏。对发生冻胀的沟埋式天然气管道新建混凝土管沟，采用混凝土基础支撑。在沟内新增集水井，管沟内的积水流向集水井，井内设置浮球液位计可自动控制运行的防爆式潜水泵，把渗漏至地表下的水排泄至雨水系统。从而防止低温管道与含水土壤接触，确保调压后的天然气低温管道周围不会发生冻胀现象。混凝土管沟顶部铺装钢筋混凝土路面，以满足日常荷载要求^[3]。

2.5预加热法

在解决天然气管道冻堵问题时，预加热法是最有效的方法。它从根源上解决天然气管道冻堵的同时，还对调压器的冰堵问题有一定的预防作用。因为当天然气温降至其露点之下，天然气中的水分或重碳氢化合物易凝结生成水合物，造成调压器导压管堵塞而引起设备故障，所以对于易于发生冻胀的冬季时节，对出站天然气设定一个最低警戒温度(通常为0℃)，当天然气温度低于此值时，则需对天然气进行预热后再调压。预热装置通常为管壳式换热器，热源为燃烧天然气的热水或蒸汽锅炉。如某天然气场站中运用的水浴式加热炉就是通过燃烧器对燃料气(天然气)和空气的比例进行优化调控，令天然气在炉膛内充分燃烧，并以热传导、热辐射的方式加热炉内的软水(去除金属离子防止钙化)，并把热量传递给浸没在软水中的加热盘管，天然气流经加热盘管返回主管道中，实现被加热的效果。在该系统加热过程中，为了吸收被加热介质(软水)的膨胀量，炉体上端连接了膨胀罐并设有安全阀，在超压时开启以防止危险发生。膨胀罐内冲有氮气，通过微增压，从而令加热炉内的软水温度最高可达130℃，热效率达到85%以上。通过加热炉控制柜可以实现远程或者就地操作模式的切换，从而进行水浴温度或者天然气出口温度的控制。

2.6不断提高维修人员的专业水平

要想保证天然气管道冻堵防治工作可以有效开展，应不断提高维修人员的专业水平，同时认识到该项工作的重要性。需要维修人员可以按照规范准确的操作维修技术同时还可以灵活应用新型防冻设备与防冻技术，所以应强化维修人员的技能培训。培训内容主要是冬季来临时预防天然气管道冻堵问题的措施、防冻技术应用原理、防冻技术操作方法、应急管理方法、快速维修技巧、安全防护措施等方面。例如在排除冻堵问题时可以采用电伴热系统，维修人员可以准确的判断冻堵位置及类型，可以按照规范与步骤替换电热带方法，同时调整系统参数。另外，维修人员还应熟练操作现代检测设备，如红外线成像设备，采用此设备后可以准确定位天然气管道冻堵位置。通过培训可以提高维修人员在低温环境下的维修能力，并可以及时处理冻堵问题，缩短因冻堵问题导致的供气中断问题，降低给生产生活所带来的影响。同时掌握应急处理技术后，可以提高整体供气管网的抗风险能力，保证供气安全^[4]。

3天然气管道冰堵的应急处理

3.1排查检修

由于气候变化和环境因素，管道内部存在的水、积液等可能会发生冰堵现象，给天然气保供带来极大的困扰。为了保障人民生活的正常进行，以及能源的持续供应，排查检修工作势在必行。排查检修是天然气管道冰堵应急处理的关键环节，它涉及到大量的技术和人力资源，需要高度的专业性和责任感。排查检修的目的是在发生冰堵之后及时发现问题所在，采用科学的方法将问题进行处理并保证管道可以稳定运行。首先，排查检修工作需要有一支高素质的专业队伍。这支队伍应该由经验丰富的工程师、技术人员和维修工人组成，他们应该具备丰富的专业知识和技能，能够熟练操作各类检测设备和维修工具。他们需要通过严格的培训和考核，不断提升自己的综合素质，以适应复杂多变的现场环境。其次，排查检修工作需要启用先进的设备和技术手段。随着科技的不断进步，现代化的检测设备和维修工具已经得到广泛应用。例如，通过红外线热成像技术可以实时监测管道温度变化，及时发现潜在的冰堵隐患；利用智能管道内检测器，完成精准的冰堵的风险检测和清除工作。这些先进设备和技术的引入，大大提高了排查检修的效率和准确性。在排查检修的过程中，还需要注意安全风险的控制。天然气管道的排查检修是一项高风险的工作，涉及到可燃气体和高压管道，一旦操作不当就可能引发严重的事故。因此，在进行排查检修工作时，必须严格遵守相关的安全操作规程，佩戴安全装备，并保证现场的通风良好。此外，还需要紧密配合相关部门和单位，进行信息共享和联合应急处置，以提高整体的应急反应能力。

3.2紧急通气

冰堵是指由于管道内的水分受到低温的影响，结冰而阻塞了气体的正常流动。这种情况可能会导致天然气的供应中断，会直接影响正常的生产生活。面对这种突发状况，紧急通气成为了管道维护人员的重要任务之一。紧急通气是一种通过特殊的方法，将堵塞的管道重新疏通，恢复正常输气生产，以确保供应持续稳定。在这个过程中，专业的技术人员扮演着不可或缺的角色。紧急通气的过程并不简单，需要复杂的工程设备和高超的技术操作。首先，维护人员需要准确地确定冰堵的位置和程度，可能需要进行管道的探测和测量，通过各种仪器来获取准确的数据。这是紧急通气的前提，只有明确了堵塞的情况，才能制定出有效的应对方案。一旦确定了冰堵的位置，接下来就是紧急通气的实施。此时，专业的维护人员可利用注入加抑制剂，将冰堵区域消除。这一步骤需要极高的技术水平和敏锐的判断能力，因为一旦操作不当，可能会引起更严重的问题，甚至造成安全事故。在进行紧急通气过程中，安全始终是维护人员最优先考虑的因素，可以采取一系列的安全措施，确保自身和周围环境的安全。同时，还需要对整个操作过程进行严密监控，及时调整措施，并与管道运营方保持紧密的沟通和协调，专业的维护人员在实施过程中，需要凭借丰富的经验和敏锐的洞察力，快速而准确地做出判断。他们要应对各种复杂的情况，处理各种不同类型的管道，因此要具备较强的专业能力，解决实际问题。在紧急通气的过程中，要科学的设置其中的压力，避免对管道运行产生较为严重的损伤，只有这样才可以满足修复的要求，为管道的稳定运行提供重要的帮助，提高整体的工作水平^[5]。

4结语：综上所述，在人们的生产生活中天然气起到了重要的作用，所以应强化天然气管道管理，保证管道输送效率。当天然气管道处于温度较低的环境中会产生较多的水汽，但是会出现管道结冰问题。当天然气管道出现结冰问题时应及时新检查并进行应急性处理，降低因结冰问题给天然气管道输送带来的影响，进而确保天然气管道可以安全运行。

参考文献：

[1]于忠宁，武思雨，任远，等.典型长输天然气管道冰堵案例分析研究[J].全面腐蚀控制，2022,36(11):69-72.

[2]王意茹，门泽发.天然气长输管道投产与试运行常见问题和控制措施[J].中国石油和化工标准与质量，2022,42(21):21-23.

[3]刘亮，赵宝，张楠楠.分布式光纤传感器在长输天然气管道冰堵定位中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020,40(17):151-152.

[4]吉乐涵，高建丰，尤逸超，等．针对天然气设备冰堵问题管理措施的讨论[J]．农村经济与科技，2020，31（2）：208－209．

[5]王阳．天然气设备冰堵问题管理措施[J]．化学工程与装备，2022（10）：73－75．