新建天然氣長輸管道真空干燥過程中容易出現(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，導致達不到干燥要求。本文針對該現(xiàn)象，建立了數(shù)學模型，從根本上分析上述問題產(chǎn)生的原因和影響因素。此外，詳細闡述了真空干燥機理，并以此為基礎，結合數(shù)學模型，分析了管道內徑、管內溫度、真空干燥機組抽速等對長輸管道最長干燥段的影響。根據(jù)分析結果并結合工程實踐，提出長輸管道真空干燥優(yōu)化方案。

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

1、真空干燥機理

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

　　在對長輸管道進行真空干燥過程中，管道內的壓力變化如圖1 所示，其中顯示出真空干燥包括3個階段。

圖1 真空干燥的長輸管道壓力變化曲線圖

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

　�、谡舭l(fā)階段。該階段是干燥的重要階段，當管道內部壓力達到水的飽和蒸汽壓力時，殘余在管道內部的水開始大量蒸發(fā)。由于真空泵不斷抽氣，使管道內部壓力不斷降低，水分會不斷蒸發(fā)，來彌補管道內部壓力。

　　③真空干燥階段。在該過程中，壓力繼續(xù)下降,直到達到真空泵最低工作壓力。這一階段要求管道各點密閉性很高。當管道內的所有空氣被抽出，內部的水蒸汽全部蒸發(fā)，管道內部的壓力可以看作水蒸汽的壓力，當管道露點達到設計要求露點時，真空干燥結束。

4、結論

　　本文探討了長輸管道真空干燥過程中出現(xiàn)的管道盲段液態(tài)水無法及時蒸發(fā)抽出的原因，在數(shù)學模型的基礎上。分析了不同條件下，真空干燥機組所能干燥的最長管長，并與國外長輸管道真空干燥實例對比驗證模型的合理性。

　　(1) 長輸管道真空干燥作業(yè)，應盡量使被干燥管道的實際長度L 小于lmax，否則長于lmax 管段l re液態(tài)水沉積無法干燥，若L 大于lmax ，則應將L 分段干燥，被分成的小段長度小于lmax ;

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

　　(3) 小抽速對應的最長干燥段明顯長于高抽速對應的最長干燥段，因此若干燥過程中已經(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組抽速方法繼續(xù)抽氣，如多級真空機組關閉第一級真空泵,然而此方法勢必延長真空干燥工期，抽速降到原來的一半，則抽氣時間增加約一倍，宜權衡后采用;

　　(4) 管內溫度較高時最長干燥段較長，而真空干燥抽氣過程中由于管內水分蒸發(fā)帶走熱量，會使管道內溫度下降，嚴重時甚至使管道內結冰，此時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，真空干燥過程中應實時監(jiān)測管內溫度，若管內溫度較低，接近結冰點0 e℃時則應關閉真空干燥機組，密封管道，讓管道在自然狀態(tài)下回溫一段時間,待管道與外部環(huán)境傳熱使管道溫度恢復到外部環(huán)境溫度后再啟動真空干燥機組繼續(xù)干燥;

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