无锡天然气管网的加湿输送技术与效果.pdf

无锡天然气管网的加湿输送技术与效果 随着国家能源结构调整的步伐和一大批天然气项目的建成，越来越多的城市 开始转入天然气为主导气源的供应格局。我国城市燃气事业起步于钢铁业大发展 时期，将炼焦副产品的煤气作为城市燃气的主要气源。由于输配气的压力不高， 在输送人工煤气时，一般采用铸铁管敷设。铸铁管因耐腐蚀、使用寿命长、不需 设置防腐蚀措施等优点，在城市燃气事业发展的早期得到了广泛的应用。铸铁管 的连接方式有承插式和机械接口两种，前者主要有油麻丝填料水泥和铅密封两 种，机械接口的密封材料则采用橡胶垫圈。由于人工燃气具有一定的含湿量和微 量的芳香烃成分，对于承插式接头，麻丝遇湿会发生膨胀；对于机械接头，橡胶 圈吸收微量芳香烃使橡胶适度膨胀，因此铸铁管所采用的连接方式能保证其在输 送人工燃气的过程中得到密封。 天然气与人工煤气的一个主要差别，在于前者是“绝干”的，不含水分或烃 类，而且输配气的压力有所提高；而后者则含有相当比例的水分或烃类物质。因 此，对承插式接口的铸铁管道，在输送人工煤气时，承插接口处的密封填料会从 煤气中吸收水分或烃类，从而溶胀、保持系统的气密性，不会发生漏气等事故。 这些承插接口在转换为输送天然气时，密封填料中的水分或烃类，会逐步进入到 天然气中，其结果就是密封填料失去溶胀性，直至最终完全失去密封作用、产生 漏气。从各地在进行天然气转换期间所产生的问题来看，承插式接口在输送天然 气时均会发生不同程度的泄漏，产生安全问题。更重要的是：铸铁管的旧管网大 部分集中在人口稠密、交通繁忙、商业繁荣的中心城区，泄漏带来了大量的事故 隐患，同时泄漏也造成严重的环境污染、经济损失。 对于承插接口的铸铁管道在输送天然气时产生的泄漏问题，通常采用更换管 道、加固接头、天然气加湿、天然气改质为人工煤气后输送等方法予以解决。其 中天然气加湿技术具有施工量小、成本较低等优点，己在国内外的天然气转换工 作中获得了成功的应用。 本文主要介绍在无锡市燃气公司开展的天然气加湿输送工程及其使用效果。 1 天然气加湿输送技术 1.1 加湿原理与效果 加湿的实质是还天然气以人工煤气的杂质（水、烃类等），使之维持在与人工 煤气相当的水平。加湿除了可以有效地降低泄漏外，另外一个重要作用就是防止 管道内的飞灰。在输送煤制气时，由于水分和氧的存在，管道内壁会产生腐蚀， 铁锈、焦油等会在管道中逐渐沉淀，严重时其堆积高度可达管道直径的 75% 。 在有液态水时，任何松散的沉积物均为泥状，不会被气流带走。当煤气的湿度下 降，沉淀物会逐渐脱水，在气流速度较高时，细小的颗粒就会被煤气夹带前行。 低碳钢比铸铁易于腐蚀，腐蚀后的产物通常粘性较差。 在含有腐蚀沉淀的管网中，较大的气流速度与较低的湿度会共同作用、引发 粉尘飞扬。当气流速度更大时，即使燃气的相对湿度为 100% ，也会产生严重的 飞灰问题，并堆积于阀门、调压器、储配站设备及管道弯头等处，造成设备的损 坏和管道阻塞，影响管网的正常运行。 当然，加湿也有一定的缺点。与接头加固、管道更换等机械处理方法不同的 是，加湿必须持续进行。一旦天然气中的含水量、含烃量下降，密封填料就开始 脱水。应当特别提醒注意的是：加湿是一种“临时性”或“过渡性”措施，不可能 代替管网的更新、改造。加湿的目的是将对气源转换适应性最差的管道部分之维 修、更新工作延迟，在任何时候这种调节方法都不能代替管网中最薄弱环节的更 新和维修。 1.2 加湿剂 加湿剂是针对密封填料的不同而不同的，可考虑的加湿剂有水、乙二醇、油 类等。对于麻丝/熔铅密封填料的承插式接头，加水是比较有效的保持其膨胀水 平的方法，对于机械接头的天然橡胶圈，加油的效果比加水好。 水对麻丝接头的作用非常明显，特别是当湿度大于 80% 时，水会通过麻丝材 料的毛细作用，使其膨胀，改善接头的气密性。水对麻丝发生作用的前提是麻丝 处于纤维状态，如果麻丝已暴露在干燥的气流中很长时间，不再呈纤维状态，即 使浸在水中，也不会通过毛细作用而吸水。另外，水对螺纹连接（麻丝 / 白漆） 的钢制用户管、立管也有很好的作用。但水对橡胶制品的作用很缓慢，基本没有 作用。 在日本和英国的加湿资料中都介绍了乙二醇（MEG ），其作用对象是麻丝， 对麻丝的膨胀作用比水好，持久性更强。英国还将乙二醇作为对接头处理的一种 有效方法：在已知泄漏接头的位置时，在距其最近的管道接入口喷入乙二醇，可 减少该接头的泄漏。