摘要：針對(duì)轉(zhuǎn)換天然氣后鑄鐵管接口發(fā)生泄漏的問(wèn)題，討論了如何選用加濕劑以及加濕方法來(lái)防止鑄鐵管接口泄漏，論述了加濕應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：天然氣加濕；鑄鐵管；接口
??? Natural Gas Humidification to Prevent Leakage at Cast Iron Pipe Joints
LI Pei-ming，JIAO Wen-ling
Abstract：Aimed at the problem of leakage at cast iron pipe joints after natural gas conversion，choosing humidizer and humidification method to prevent leakage from cast iron pipe joints is discussed，and the problems needing attention during humidification are explained.
Key words：natural gas humidification；cast iron pipe；joint
??? 隨著我國(guó)天然氣事業(yè)的蓬勃發(fā)展，天然氣轉(zhuǎn)換人工煤氣已經(jīng)成為許多城市燃?xì)夤芫W(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)之一。我國(guó)很多城市曾用鑄鐵管輸送人工煤氣，在轉(zhuǎn)換時(shí)如何改造原有城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)，使之適應(yīng)輸送天然氣，已經(jīng)成為城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)的任務(wù)之一。
1 天然氣加濕的必要性[1～4]
? ??鑄鐵管連接方式分為承插式和機(jī)械式兩種，其中承插式接口鑄鐵管在承口和插口之間的環(huán)形間隙中填入麻絲或膠圈，再用水泥或鉛密封，以獲得接口的嚴(yán)密性；機(jī)械接口的密封材料則采用橡膠墊圈，常用的機(jī)械接口形式主要有N1型和S型。
??? 人工煤氣除含有常見(jiàn)的可燃?xì)怏w成分外，還含有一定的水蒸氣和微量的芳香烴成分。對(duì)于承插式接頭，麻絲遇到水蒸氣會(huì)發(fā)生膨脹；對(duì)于機(jī)械接頭，橡膠圈吸收微量芳香烴后適度膨脹，因此能保證其在輸送人工煤氣過(guò)程中的密封性能，從而使鑄鐵管接口能長(zhǎng)期不漏。
??? 若使用輸送人工煤氣的鑄鐵管道輸送天然氣，密封填料油麻絲和橡膠就會(huì)干燥收縮而出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象；同時(shí)，原來(lái)堆積在管道內(nèi)的氧化物、灰塵等會(huì)逐漸脫水并從管壁上剝落下來(lái)，隨氣流運(yùn)動(dòng)，在調(diào)壓器、閥門等處產(chǎn)生堵塞。
??? 解決鑄鐵管泄漏問(wèn)題最直接有效的方法是將其更換為鋼管或PE管，但由于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模龐大，如采用此法，造價(jià)巨大，實(shí)施過(guò)程時(shí)間非常長(zhǎng)。因此，干燥的天然氣如不加以處理，在現(xiàn)有的鑄鐵管中輸送是不可行的。對(duì)天然氣進(jìn)行加濕處理，能有效抑止鑄鐵管接口密封材料的收縮，減少接口的燃?xì)庑孤?。加濕法是天然氣轉(zhuǎn)換過(guò)程中，延后鑄鐵管更新時(shí)間的有效過(guò)渡方法。
2 加濕機(jī)理[5、6]
??? 用于填充接頭的麻絲填料是長(zhǎng)鏈纖維素分子被其他有機(jī)分子束縛在一起而形成的一種纖維結(jié)構(gòu)。這種纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基團(tuán)，使之具有吸附水或多元醇的能力，而被吸附的水或多元醇又利用氫鍵在相鄰纖維素鏈之間建立聯(lián)接。具體表現(xiàn)為麻絲填料吸附水或多元醇后使得纖維素分子相互排斥，麻絲填料呈現(xiàn)放散狀膨脹狀態(tài)。同時(shí)，該過(guò)程是可逆的，如果麻絲填料處于干燥的環(huán)境中，就會(huì)解吸水蒸氣或多元醇，填料出現(xiàn)干枯、收縮，從而產(chǎn)生燃?xì)庑孤?/div>
??? 影響橡膠密封圈密封性能的是能溶解橡膠的芳香烴溶劑的含量。當(dāng)橡膠接觸到芳香烴蒸氣時(shí)，溶劑能擴(kuò)散到橡膠的內(nèi)部，使其不斷溶脹。隨著溶劑分子的不斷增加，橡膠內(nèi)部的聚合物分子逐漸被稀釋，而當(dāng)溶劑分子數(shù)量超過(guò)橡膠的分子數(shù)量，溶劑成為連續(xù)相，橡膠反而被溶解。因此，橡膠圈長(zhǎng)期處于無(wú)芳香烴蒸氣的環(huán)境，橡膠就會(huì)收縮干燥失去彈性，無(wú)法密封；若溶劑量過(guò)多，也會(huì)使橡膠膨脹過(guò)度，引起更嚴(yán)重的密封不良。因此，只有在適當(dāng)?shù)姆枷銦N溶劑環(huán)境中，橡膠圈才能保持一定的膨脹度。
3 加濕劑的選擇[1、6、7]
3.1 選擇加濕劑的原則
??? 加濕劑的載體是燃?xì)?，因此加濕劑必然以蒸氣的形式混合在燃?xì)庵?，而加濕劑蒸氣在燃?xì)庵械暮靠梢杂蔑柡投葋?lái)評(píng)價(jià)，即燃?xì)馑鶖y帶加濕劑蒸氣的量與攜帶加濕劑蒸氣最大能力之比。選擇加濕劑應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
? ??① 加濕劑價(jià)格便宜，來(lái)源廣。
? ??② 單位體積的加濕劑處理的燃?xì)饬看蟆?/div>
? ??③ 填料對(duì)加濕劑較敏感，即能在較低的加濕劑飽和度上使填料達(dá)到膨脹要求。
??? ④ 加濕劑沒(méi)有腐蝕性，不會(huì)對(duì)燃?xì)廨斉涔艿篮驮O(shè)備產(chǎn)生危害。
??? ⑤ 加濕劑應(yīng)無(wú)毒，且不會(huì)造成環(huán)境污染。
??? ⑥ 加濕劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)與燃?xì)?、加臭劑等發(fā)生反應(yīng)。
??? ⑦ 加濕劑不會(huì)對(duì)燃?xì)馊紵阅墚a(chǎn)生影響。
3.2 麻絲密封的承插式接口
??? 對(duì)于麻絲密封的承插式接口，可用的加濕劑主要有水、乙二醇和二甘醇等，其中用水(蒸汽)進(jìn)行加濕，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的加濕方法。水對(duì)麻絲的作用非常明顯，它會(huì)通過(guò)麻絲材料的毛細(xì)作用，使其膨脹，改善接口的氣密性；另外，水對(duì)螺紋連接(麻絲/白漆填料)的鋼質(zhì)戶內(nèi)管也有很好的作用，但對(duì)橡膠制品作用比較緩慢，一般認(rèn)為沒(méi)有作用。水對(duì)麻絲發(fā)生作用的前提是麻絲仍處于纖維狀態(tài)。如果麻絲已暴露在干燥的氣流中很長(zhǎng)時(shí)間，不再呈纖維狀態(tài)，即使浸在水中也不再會(huì)通過(guò)毛細(xì)作用而吸水。因此，建議在轉(zhuǎn)換之前就開始加濕。選用水蒸氣進(jìn)行加濕，工藝流程簡(jiǎn)單、原理清晰、加濕劑便宜。但是蒸汽發(fā)生設(shè)備價(jià)格昂貴且體積龐大，操作復(fù)雜；能耗及運(yùn)行費(fèi)用較高；冬天氣溫較低時(shí)，管網(wǎng)中容易產(chǎn)生凝結(jié)水，影響調(diào)壓器、過(guò)濾器等設(shè)備的工作；作用范圍相對(duì)較?。挥绊懱烊粴獾臒嶂?。
乙二醇適合用作承插式麻絲接口的加濕劑，相對(duì)于水有以下優(yōu)勢(shì)：乙二醇更易被麻絲吸附；乙二醇的飽和質(zhì)量濃度[1]約為水的1%(見(jiàn)圖1、2)，處理同樣流量的天然氣，所需的乙二醇比水要少得多；不會(huì)出現(xiàn)冬季結(jié)冰的問(wèn)題；乙二醇在天然氣中的體積分?jǐn)?shù)很小，且乙二醇蒸氣熱值與天然氣熱值較接近，它的燃燒產(chǎn)物和天然氣相近，加濕后不影響天然氣的性質(zhì)。
