新建天然氣長(zhǎng)輸管道真空干燥過(guò)程中容易出現(xiàn)抽氣段被迅速干燥，而盲段液態(tài)水沉積難以被干燥的現(xiàn)象，導(dǎo)致達(dá)不到干燥要求。本文針對(duì)該現(xiàn)象，建立了數(shù)學(xué)模型，從根本上分析上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因和影響因素。此外，詳細(xì)闡述了真空干燥機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，分析了管道內(nèi)徑、管內(nèi)溫度、真空干燥機(jī)組抽速等對(duì)長(zhǎng)輸管道最長(zhǎng)干燥段的影響。根據(jù)分析結(jié)果并結(jié)合工程實(shí)踐，提出長(zhǎng)輸管道真空干燥優(yōu)化方案。

　　新建天然氣長(zhǎng)輸管道投產(chǎn)前須進(jìn)行管道水壓試驗(yàn)以排除管道制造隱患和缺陷，試壓結(jié)束后需要對(duì)管道進(jìn)行清管，但是清管后仍會(huì)有少量液態(tài)水殘留。殘留的水易造成管道冰堵，嚴(yán)重影響管道輸氣效果。因此天然氣長(zhǎng)輸管道投產(chǎn)前干燥過(guò)程顯得尤為重要。長(zhǎng)輸管道真空干燥法相比于傳統(tǒng)的干燥劑法和流動(dòng)氣體蒸發(fā)法具有干燥可靠性高、不留死角、效果好、環(huán)保性能好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在20 世紀(jì)80 年代已被國(guó)外掌握，且發(fā)展迅速，至今國(guó)外長(zhǎng)輸管道真空干燥技術(shù)已經(jīng)非常成熟；然而該技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍處于起步階段，工程實(shí)踐過(guò)程中許多問(wèn)題仍有待解決。例如對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行真空干燥時(shí)，管道與真空泵機(jī)組連接的一端氣體被迅速抽走而具有較高的真空度，而管道遠(yuǎn)端的盲段很難達(dá)到要求的真空度，造成液態(tài)水無(wú)法蒸發(fā)而在此沉積，工程上往往需要介入其他干燥方式以達(dá)到干燥要求。本文即探求上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因及優(yōu)化方案。

1、真空干燥機(jī)理

　　根據(jù)水的沸點(diǎn)隨壓力變化而變化的原理，當(dāng)壓力降到一定程度時(shí)，水會(huì)沸騰蒸發(fā)變成汽態(tài)。真空干燥就是利用真空泵抽吸密閉管段內(nèi)的氣體，當(dāng)管道中的壓力降低到對(duì)應(yīng)溫度下水的飽和蒸汽壓時(shí)，管段內(nèi)液態(tài)水就會(huì)沸騰蒸發(fā)變成蒸汽最終被真空泵抽出，從而實(shí)現(xiàn)管道干燥。

　　在對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行真空干燥過(guò)程中，管道內(nèi)的壓力變化如圖1 所示，其中顯示出真空干燥包括3個(gè)階段。

圖1 真空干燥的長(zhǎng)輸管道壓力變化曲線圖

　　①初始階段。該階段中，真空泵從管道內(nèi)部不斷抽氣，除去試壓后殘留在管內(nèi)部的液態(tài)水和空氣，使管道內(nèi)部壓力下降至管內(nèi)溫度下水飽和蒸汽壓力。

　　②蒸發(fā)階段。該階段是干燥的重要階段，當(dāng)管道內(nèi)部壓力達(dá)到水的飽和蒸汽壓力時(shí)，殘余在管道內(nèi)部的水開(kāi)始大量蒸發(fā)。由于真空泵不斷抽氣，使管道內(nèi)部壓力不斷降低，水分會(huì)不斷蒸發(fā)，來(lái)彌補(bǔ)管道內(nèi)部壓力。

　　③真空干燥階段。在該過(guò)程中，壓力繼續(xù)下降,直到達(dá)到真空泵最低工作壓力。這一階段要求管道各點(diǎn)密閉性很高。當(dāng)管道內(nèi)的所有空氣被抽出，內(nèi)部的水蒸汽全部蒸發(fā)，管道內(nèi)部的壓力可以看作水蒸汽的壓力，當(dāng)管道露點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求露點(diǎn)時(shí)，真空干燥結(jié)束。

4、結(jié)論

　　本文探討了長(zhǎng)輸管道真空干燥過(guò)程中出現(xiàn)的管道盲段液態(tài)水無(wú)法及時(shí)蒸發(fā)抽出的原因，在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上。分析了不同條件下，真空干燥機(jī)組所能干燥的最長(zhǎng)管長(zhǎng)，并與國(guó)外長(zhǎng)輸管道真空干燥實(shí)例對(duì)比驗(yàn)證模型的合理性。

　　(1) 長(zhǎng)輸管道真空干燥作業(yè)，應(yīng)盡量使被干燥管道的實(shí)際長(zhǎng)度L 小于lmax，否則長(zhǎng)于lmax 管段l re液態(tài)水沉積無(wú)法干燥，若L 大于lmax ，則應(yīng)將L 分段干燥，被分成的小段長(zhǎng)度小于lmax ;

　　(2) 管道內(nèi)徑對(duì)lmax有著重要影響，在一定的抽速和溫度下，最長(zhǎng)干燥段隨管道內(nèi)徑D 的增大迅速增大，而且內(nèi)徑越大，對(duì)應(yīng)最長(zhǎng)干燥段增加越快。因此真空干燥更適合應(yīng)用于大管徑長(zhǎng)輸管道工程中對(duì)于小管徑管道，如內(nèi)徑300 mm 以下管道，最長(zhǎng)干燥段很短，真空干燥有很大的局限性;

　　(3) 小抽速對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)干燥段明顯長(zhǎng)于高抽速對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)干燥段，因此若干燥過(guò)程中已經(jīng)出現(xiàn)盲段液態(tài)水沉積現(xiàn)象，可采用降低真空干燥機(jī)組抽速方法繼續(xù)抽氣，如多級(jí)真空機(jī)組關(guān)閉第一級(jí)真空泵,然而此方法勢(shì)必延長(zhǎng)真空干燥工期，抽速降到原來(lái)的一半，則抽氣時(shí)間增加約一倍，宜權(quán)衡后采用;

　　(4) 管內(nèi)溫度較高時(shí)最長(zhǎng)干燥段較長(zhǎng)，而真空干燥抽氣過(guò)程中由于管內(nèi)水分蒸發(fā)帶走熱量，會(huì)使管道內(nèi)溫度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至使管道內(nèi)結(jié)冰，此時(shí)l 管段最大值大大減小，極有可能出現(xiàn)干燥不徹底現(xiàn)象,所以，真空干燥過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)溫度，若管內(nèi)溫度較低，接近結(jié)冰點(diǎn)0 e℃時(shí)則應(yīng)關(guān)閉真空干燥機(jī)組，密封管道，讓管道在自然狀態(tài)下回溫一段時(shí)間,待管道與外部環(huán)境傳熱使管道溫度恢復(fù)到外部環(huán)境溫度后再啟動(dòng)真空干燥機(jī)組繼續(xù)干燥;

　　(5) 待干燥長(zhǎng)輸管道鋪設(shè)過(guò)程中應(yīng)盡量避免焊渣滯留在管道內(nèi)，降低管內(nèi)等效粗糙度，從而減小管道內(nèi)壁摩擦系數(shù)，以減少沿程阻力損失,同時(shí)應(yīng)盡量少用彎管和連接管等阻力元件，以減小局部阻力損失。