燃气管道干空气干燥施工工法.doc

燃气管道干空气干燥施工工法
江苏天力建设有限公司
1、前言
管道干燥是天然气管道投产试运前的重要环节，对提高长输管道的输气质量、保证管线安全运营发挥了重要作用。我公司在相继施工常州市调峰电厂天然气输配管道工程、常州市港华高压天然气输配管道工程一期、金坛市天然气利用高压输配系统一期工程中不断探索研究，通过对几种管道干燥方法的对比，认为干空气干燥法优于其它几种干燥施工法。干空气可直接对管道进行吹扫，大大提高了管道的干燥效率。采用该工法在天然气管道工程上取得了良好的效果。
2、工法特点
2.1 干燥效果均匀一致，露点可达到-25℃以下，且干燥时间相对较短。
2.2 经济实用、设备费用低，可充分利用现有设备加快干燥进度。
2.3 工艺简单，容易控制，有完整的干燥检测标准，能保证管道在较短时间内达标，对操作技术要求不高。
2.4 干燥成本低，适用范围广，能适用于GA、GB、GC各类管道。既适用于通径管道，也适用于变径管道，且受管径、管道长度的影响相对最小。
2.5 空气来源广，不受地区限制，空气可以任意排放，无毒、无味、不燃、不爆、无安全隐患，对环境没有任何影响。
3、使用范围
本工法适用于所有天然气管道和工业管道的干燥施工。
4、工艺原理
干空气干燥工艺原理是将低露点干燥空气低压进入管道内进行吹扫，利用低露点空气对水分的吸附能力达到干燥的目的。在理想状态下管道内的水分会被低露点干空气吸附并被后面的干空气吹扫出管道，但在实际中干空气不可能将吸附水分的湿空气全部吹扫出管道，判断干燥的方法是：源源不断地向管道内输入低露点的干空气，当检测到管道末端空气露点小于预定值或者与入口处相等时，表明管道内部已经没有液态水，管道处于干燥状态。
当干空气在管道中流动时，低露点的干空气很快会吸湿至饱和,但随着空气在管道中的继续流动,压力逐渐下降,压力下降又会使空气的吸水饱和浓度增加,于是空气流将继续吸水,直至最终从管道末端被排出。用干空气干燥天然气管道是传热、传质同时进行的一个复杂物理过程，其动力来源为干空气，干空气与湿空气之间水蒸气含量的差值越大，干空气吸湿的速度越快，干燥也越快。因此，干燥过程与干空气的性质参数是有密切关系的。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
施工准备→管道除水→管道擦拭→管道初步干燥→管道深度干燥→密闭试验→干燥验收→干空气或氮气填充。
5.2 操作要点
5.2.1 施工准备
对于没有收、发球装置的管道，首先应在管道两端安装临时收、发球筒，作用是干燥时通球，推出管道内的湿空气，同时推开管道内可能的积水。其次空压机就位，干燥设备安装调试及临时连接管线的安装，见图1。临时收、发球筒和连接管线在使用前应按照规范要求进行1.5MPa的压力试验，合格后方可干燥作业。临时收、发球筒与管道连接口应按常规管道焊接工艺焊接并进行外观检查。
作业段起、终点与调度室保持通讯畅通，除水干燥作业所用物资全部到位。

图1 干燥系统图
5.2.2 管道除水
管道除水是指水压试验后、干燥前的清管作业，采用压缩空气推动皮碗清管器（见图2）方式进行。其目的是清除管道内绝大部分的液态水，除个别低洼段外，只在管道内壁留下一层较薄的水膜。见图3

图2 皮碗清管器 图4 泡沫清管器

图3 压缩空气推动皮碗清管器排水
5.2.3 管道擦拭
管道除水完成后，管道中大量的水被除去，但是仍有不少水聚集在管道底部和低洼处，需要对管道内部进一步擦拭。为了提高干燥速度，采用空气推动干燥的泡沫清管器（见图4）吸收水分，将水推成水膜，直到连续两个泡沫清管器含水量不大于（1.5DN（mm）/1000）㎏，见图5。管道擦拭合格后将进行管道初步干燥。

图5 泡沫清管器对管道擦拭
5.2.4 管道初步干燥
1）压缩空气预处理：过滤——稳压——过滤——干燥（管道干燥专用设备PDL—30），保证成品干空气露点≤-40℃。
2）利用大气压下露点低于-40℃的干空气连续发送泡沫清管器对管道进行微正压（0.2MPa）吹扫，将管道中剩余积水带出，直到管道末端出口空气露点达到0℃（使用电子露点仪检测），初步干燥完成。﹙注：1、每次发送的泡沫清管器不宜超过3个，每个泡沫清管器间距不宜小于2km；2、干空气推动泡沫清管器的速度控制在3.6km/h～7.0km/h。）见图6

图6 管道干燥专用设备制取干空气
5.2.5 管道深度干燥
进一步利用露点低于-40℃的干空气直接对管道进行低压吹扫，直到管道末端出口空气露点低于干燥作业要求的验收露点-20℃，深度干燥结束。继续用露点低于-40℃的干空气对管段进行低压吹扫，直到管道后半部分被较低露点的干空气完全置换，即可进行密闭试验。注：进入管道的干空气温度不宜超过50℃。见图7

图7 利用干空气直接对管道吹扫
5.2.6 密闭试验
管道深度干燥结束后，管道内部全是干空气，关闭管道两端阀门，将管段置于微正压（50kPa～70kPa）的环境下密闭进行稳定观察。密闭4h后，用电子露点仪检测整个管道露点。如果测得的露点升高不超过3℃，且不高于-20℃，即干燥完成，可以申请验收；若露点升高超过3℃，则应继续进行深度干燥，并重复密闭试验，直到符合要求。见图8

图8 干燥后全线管道密封
5.2.7 干空气或氮气填充
在管道干燥验收合格后，如果管道不立即进行天然气通气，应向管道内注入露点不低于-40℃、压力为50kPa～70kPa的干空气或氮气（见图9），保持管道密闭，并对管道进行密封和标识。

图9 干燥后向管道内注入氮气
5.3 劳动力组织
工种
人数
工作内容
施工总负责
1
对施工全过程进行全面管理
技术负责
1
根据设计及规范要求，指导施工并控制质量、安全等
质检员
1
负责整个施工过程质量控制和检查
安全员
1
负责整个施工过程安全监督
机械工
2
负责机械设备操作
检测人员
2
负责空气露点检测工作
管工
2
负责管口打磨、管道组对工作
焊工
4
负责进行焊接工作
电工
1
负责现场临时用电工作
辅助工
4
负责现场配合协助工作

6、材料和设备
名 称
规格型号
单位
数量
备注
空气压缩机
12m3/min
台
2
出口压力0.7MPa
管道干燥专用设备
PDL-30
台
1

汽液分离器

台
2
自制
储气罐
6m3
台
1
稳压
柴油发电机
75kw
台
2
现场临时用电
汽化器

台
1
液氮汽化
槽车(液氮)
10T
辆
1

电子露点仪
DMT-142P
台
1
露点检测
四皮碗清管器
DQZ-QP
台
1
清管
泡沫清管器

个
20

皮碗

片
12

钢管
D89
米
50

软管
D50
米
30

压力表
Y-150（0-1.0）Mpa
个
2

阀门

套
10

注：上述材料和设备适用于DN500管道 L=20km。
7、质量控制
7.1本工法执行的有关标准和规范如下：
《油气长输管道工程施工及验收规范》(GB50369-2006)
《城镇燃气工程施工及验收规范》(CJJ33-2005)
《天然气输送管道干燥施工技术规范》(SY/T4114-2008)
《石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范》(SY0402-2000)
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-98)
《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)
7.2干燥质量标准:
干空气:露点低于-40℃;
管道末端出口空气:露点低于-20℃; 且密闭4h后，露点升高不超过3℃，且不高于-20℃。
8、安全措施
8.1 施工人员进场前必须经过严格的安全教育和安全技术交底。
8.2 操作人员必须熟悉施工工艺过程，严格按照施工工艺进行施工。
8.3 电焊工要有相应的资格证，要严格遵守电气安全技术规程。
8.4 机械操作人员必须经过考试合格，持有操作证，实行定机定人，不准擅自换岗。
8.5 电工必须持有地方电业部门或劳动部门颁发的操作证。作业前必须对所使用的工具和防护用品进行检查，确认性能可靠，符合安全要求。
8.6 露点检测人员下井室检测露点，必须有人看护。
9、环保措施
9.1 对每道工序可能造成对环境的影响进行辩识。
9.2 不用的废机油和清洗用废油，集中回收储存，严禁就地倾倒。
9.3 施工作业场所保持无废料和杂物，所有废料、杂物和垃圾放置在合适的容器中，以便最终作适当的处理。
9.4不准随便乱倒生活污水、垃圾，应将垃圾废弃物进行集中焚烧、深埋或送到指定地处理，不准向河流、湖泊中乱丢废弃物。
9.5 严格控制施工噪音，对噪音大的机械设备进行消音处理。
10、效益分析
10.1保证天然气的质量。
10.2管道寿命得以延长。
11、应用实例
11.1 常州市调峰电厂天然气输配管道工程，2006年竣工
工程规模：钢管DN300×7.86km，设计压力2.5MPa
11.2 常州市港华高压天然气输配管道工程一期，2007年竣工
工程规模：钢管DN500×21.735km，设计压力4.0MPa
11.3 金坛市天然气利用高压输配系统一期工程，2007年竣工
工程规模：钢管DN500×20.941km，设计压力4.0MPa

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