一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统，包括纯水水罐（2）、氮气气瓶组（3）、二氧化碳气瓶组（4）、甲烷气瓶组（5）；纯水水罐（2）连接纯水过滤器（1）依次通过闸阀Ⅰ（10a）和质量流量计Ⅳ（7d）连接纯水雾化器（23），纯水雾化器（23）连接气汽混合器（9）；氮气气瓶组（3）依次通过气动调节阀Ⅲ（6c）和质量流量计Ⅲ（7c）连接混气撬（8），二氧化碳气瓶组（4）依次通过气动调节阀Ⅱ（6b）和质量流量计Ⅱ（7b）连接混气撬（8），甲烷气瓶组（5）依次通过气动调节阀Ⅰ（6a）和质量流量计Ⅰ（7a）连接混气撬（8）。本实用新型专利技术实现对多工况、多因素综合对煤层气管道腐蚀、破坏特征进行模拟。破坏特征进行模拟。破坏特征进行模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统


[0001]本技术涉及煤层气输气管道领域，具体为一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统。

技术介绍

[0002]煤层气输气管道在输气过程中具有高压力、长距离、流量大、敷设沿途复杂多变的特点，管道受到温度变化、气体中水分、酸性气体等诸多因素的影响，煤层气管道在运行过程中遭受化学或电化学腐蚀，对煤层气管道造成破坏，增加了煤层气管道的运行成本和风险。长期以来，对煤层气输气管道腐蚀因素的分析，主要基于对生产经验的总结归纳，然后制定内、外部防腐控制措施。为了实现对煤层气管道运行过程中的腐蚀因素进行的有效控制，需对管道腐蚀因素进行系统全生命周期分析，明确管道腐蚀规律、在不同运行场景下的腐蚀模式及其主导因素，为了实现以上研究目标，需设计相应的管道模拟系统，然后在生产运行管道上进行验证。
[0003]对于埋地煤层气长距离中、高压管线，由于多采用碳钢钢管，腐蚀始终贯穿在生产运行中。由于煤层气中普遍含有水分、二氧化碳以及硫化氢气体，因此长时间运行的管道，内外壁普遍发生腐蚀，给安全生产造成隐患。煤层气管道腐蚀因素纷繁复杂，不同气候、地质环境下，腐蚀机理也各不相同。
[0004]管道腐蚀原因主要包括有：
[0005]（1）土壤腐蚀。埋地管道土壤由固、液、气三相组成，土壤中含有大量的水分子和离子的电化学作用是造成管道腐蚀的重要因素。
[0006]（2）管道材质因素。管道材料的物理化学性质以及表面的形态等因素都会在一定程度上影响到管道的腐蚀。一般来说，金属化学性质越稳定，越不容易与水中离子发生反应，抵抗外界腐蚀能力越强。但考虑到管道敷设成本，因综合考虑气候、环境、安全因素进行合理选择材质。
[0007]（3）煤层气中水分是管道内腐蚀的最重要的因素，煤层气水中可能溶解煤中其他金属元素，如果吸附管道内壁与管道金属结合，会形成原电池，导致腐蚀速度的加快。同时，管道含有水分极易导致细菌滋生，产生细菌腐蚀。控制煤层气中水分含量，掌握煤层气中水分腐蚀机理和规律，制定相应的生产运行措施，是保障煤层气管线实现长期稳定运行的关键。
[0008]煤层气中的水分主要有三个来源，一是开采过程天然气（煤层气）中含有的水分，虽然经过净化工序的处理，但由于设备长时间运行和天然气中水分含量变化大等因素，往往脱除不够彻底，长时间运行管道中产生水集聚。二是管线施工打压干燥之后部分管线低洼或弯曲处残留有水分，虽然经过扫线和干燥，但在部分特殊管段仍会有大量的水存在，管线距离越长，经过的地形越复杂，残留在管线中的水就会越多。三是个别地段管线检修时，由于管线切开暴露在空气中，造成潮湿的空气进入管线，并吸附在管道内壁，当再次投用时，管道再次运行时水分增加和积累。天然气/煤层气中水分主要以游离态和气态分子形式
存在于输气管道中。
[0009]鉴于以上煤层气管道的腐蚀原因，综合以上因素，设计了相应模拟系统。

技术实现思路

[0010]本技术目的是提供一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统，该系统能够模拟不同输气压力、煤层气气体成分、含水率、矿物组分以及电位工艺条件下，煤层气管道腐蚀破坏特征，可用于分析煤层气输气管道在不同工况下腐蚀破坏的主要因素。
[0011]本技术是采用如下技术方案实现的：
[0012]一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统，包括纯水水罐，氮气气瓶组，二氧化碳气瓶组，甲烷气瓶组等。
[0013]所述纯水水罐连接纯水过滤器后依次通过闸阀Ⅰ和质量流量计Ⅳ连接纯水雾化器，所述纯水雾化器连接气汽混合器进口。
[0014]所述氮气气瓶组依次通过气动调节阀Ⅲ和质量流量计Ⅲ连接混气撬进口，所述二氧化碳气瓶组依次通过气动调节阀Ⅱ和质量流量计Ⅱ连接混气撬进口，所述甲烷气瓶组依次通过气动调节阀Ⅰ和质量流量计Ⅰ连接混气撬进口。
[0015]所述混气撬出口连接气汽混合器进口，所述气汽混合器出口连接气液分离器进口，所述气液分离器气体出口连接闸阀Ⅱ后分成两路，一路通过闸阀Ⅲ连接颗粒加装漏斗，另一路通过质量流量计
Ⅴ
连接前置过滤器，两路汇合后通过闸阀Ⅳ连接多弯度煤层气管道进口，所述多弯度煤层气管道出口连接颗粒物过滤器，所述颗粒物过滤器连接脱水装置进口，所述脱水装置出口通过闸阀
Ⅴ
连接循环压缩机，所述循环压缩机连接多弯度煤层气管道进口。
[0016]工作时，将氮气、二氧化碳、甲烷分别从氮气气瓶组、二氧化碳气瓶组、甲烷气瓶组中按照不同比例，通过各自的气动调节阀和质量流量计后以同一压力输入到混气撬中，进行充分混合后通入气汽混合器并静止，水从纯水水箱流出后，经纯水过滤器后通入纯水雾化器雾化，然后进入气汽混合器与混合气混合并静止，之后进入气液分离器，混合气从顶部流出（液体通过下部阀门排出），分成两路，一路进入颗粒加装漏斗（通过闸阀Ⅲ控制是否携带颗粒），一路经前置过滤器，两路汇合后进入多弯度煤层气管道，流出后经颗粒物过滤器，进入脱水装置，然后通过循环压缩机进行增压后，重新进入煤层气管道。通过纯水水罐、氮气气瓶组、二氧化碳气瓶组、甲烷气瓶组、颗粒加装漏斗的不同组合，可以模拟不同组分、含水量以及固体颗粒杂质工况下，模拟煤层气管道的腐蚀过程。
[0017]本技术通过模拟不同组分，含水量以及固体颗粒杂质工况下，模拟煤层气管道的腐蚀过程，并能够模拟管道中水分的集聚过程和集聚形态，实现对煤层气管道腐蚀的特性和主控因素的研究，通过改变外加正电压、水蒸气含量、气体成分、颗粒物含量、粒径和组分参数，检测煤层气管道腐蚀破话速率变化，通过探究煤层气管道中杂质集聚特征，揭示不同工况下煤层气管道腐蚀破坏机理和主控因素。
附图说明
[0018]图1表示本技术的结构示意图。
[0019]图中：1
‑
纯水过滤器，2
‑
纯水水罐，3
‑
氮气气瓶组，4
‑
二氧化碳气瓶组，5
‑
甲烷气瓶
组，6a
‑
气动调节阀Ⅰ，6b
‑
气动调节阀Ⅱ，6c
‑
气动调节阀Ⅲ，6d
‑
气动调节阀Ⅳ，7a
‑
质量流量计Ⅰ，7b
‑
质量流量计Ⅱ，7c
‑
质量流量计Ⅲ，7d
‑
质量流量计Ⅳ，7e
‑
质量流量计
Ⅴ
，8
‑
混气撬，9
‑
气汽混合器，10a
‑
闸阀Ⅰ，10b
‑
闸阀Ⅱ，10c
‑
闸阀Ⅲ，10d
‑
闸阀Ⅳ，10e
‑
闸阀
Ⅴ
，10f
‑
闸阀
Ⅵ
，11
‑
颗粒加装漏斗，12
‑
循环压缩机，13
‑
压缩缓冲罐，14
‑
颗粒物过滤器，15
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层气输气管道腐蚀破坏模拟系统，其特征在于：包括纯水水罐（2），氮气气瓶组（3），二氧化碳气瓶组（4），甲烷气瓶组（5）；所述纯水水罐（2）连接纯水过滤器（1）后依次通过闸阀Ⅰ（10a）和质量流量计Ⅳ（7d）连接纯水雾化器（23），所述纯水雾化器（23）连接气汽混合器（9）进口；所述氮气气瓶组（3）依次通过气动调节阀Ⅲ（6c）和质量流量计Ⅲ（7c）连接混气撬（8）进口，所述二氧化碳气瓶组（4）依次通过气动调节阀Ⅱ（6b）和质量流量计Ⅱ（7b）连接混气撬（8）进口，所述甲烷气瓶组（5）依次通过气动调节阀Ⅰ（6a）和质量流量计Ⅰ（7a）连接混气撬（8）进口；所述混气撬（8）出口连接气汽混合器（9）进口，所述气汽混合器（9）出口连接气液分离器（22）进口，所述气液分离器（22）气体出口连接闸阀Ⅱ（10b）后分成两路，一路通过闸阀Ⅲ（10c）连接颗粒加装漏斗（11），另一路通过质量流量计
Ⅴ
（7e）连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琨杰，陈勇明，刘威，成鹏翔，王莉萍，
申请(专利权)人：山西国新气体能源研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：