关键词：湿燃气；析水；危害；预防
城镇燃气是现代化城镇的重要标志之一，城镇燃气在发展生产，提高人民生活水平，降低能耗，减轻污染改善环境等方面起着重要作用。城镇燃气通常由H2、CH4、CmHn、CO2、CO、O2、H2S、H2O等组成，而燃气中含有水蒸气，它会对生产运行带来诸多不便，甚至引发重大安全事故，造成大面积停气。为了研究的方便，本文把水蒸气以外的所有燃气称为干燃气，把由干燃气和水蒸气组成的燃气称为湿燃气。
一、湿燃气的产生原因
湿燃气的产生主要有以下几方面的原因：（1）制气原料中含有水和结晶水，在干馏和气化过程中，燃气中含有水蒸气；（2）净化脱水流程不彻底，造成燃气管网中水蒸气超标；（3）燃气经过湿式气柜或湿式水封而带入水蒸气；（4）天然气在开采和储存过程中由于与岩石土壤接触而含有水蒸气；(5)燃气管道在施工过程中保护不足，导致雨水或其他水进入管道，产生湿燃气；(6)燃气管道在水压试验后，管道中的水未吹扫干净，产生湿燃气；(7)用户私接热水器，燃气管道和自来水管道接反，自来水顺着燃气管道进入管网，产生湿燃气。
二、湿燃气的析水过程
如图，若湿燃气的温度为t，所含水蒸气的分压力为p1，则湿燃气中水蒸气的状态点在p—v图上为点a,此时水蒸气分压力p1低于温度t所对应的水蒸气的饱和分压力p2,这种由干燃气与水蒸气所组成的湿燃气我们把它称为未饱和燃气。若在温度t不变的情况下，向湿燃气中继续增加水蒸气量，则水蒸气压力将不断增加，湿燃气中水蒸气状态将沿定温线a——b变化，直至点b而达到饱和状态，在温度t时，点b表示水蒸气的分压力达到最大值，即饱和分压力p2，湿燃气中的水蒸气为饱和水蒸气，这种由干燃气与饱和水蒸气组成的湿燃气我们把它称为饱和燃气。如在温度t不变的情况下，继续向饱和燃气中加入水蒸气，则将有水滴析处，而湿燃气将保持饱和状态。
如图，对未饱和的湿燃气，若在水蒸气分压力不变的情况下，加以冷却，使未饱和燃气的温度t下降，那么湿燃气中水蒸气的含量不会变化，但湿燃气中水蒸气的状态将按p1定压线a——c变化，直至点c而达到饱和状态，点c的温度称为露点温度，简称露点，用td表示。露点td是对应于水蒸气分压力P1的饱和温度，如再进行冷却，将有水蒸气变为凝结水析出。
由以上分析我们得出结论：饱和湿燃气，温度不变，往里面加入水蒸气，即有冷凝水析出；饱和湿燃气，压力不变，温度降低，即有冷凝水析出；未饱和湿燃气，压力不变，在温度低于该压力下露点时即有冷凝水析出。
三、湿燃气的存在及管网产生冷凝水的危害
1.增加了管网投资。由于敷设湿燃气管道，管道需设计坡度及增加排水设施，这必然增加了人工费用和材料费用，无形中增加了管网的投资。
2.影响企业的安全供气。如果施工中管道坡度调节不好，或者地基自然下沉，管道产生倒坡，冷凝水必然在最低点聚集，管网产生水堵，压力波动，影响安全供气。严寒的冬季，对于焦炉煤气，由于有冷凝水析出，水与焦炉煤气中的萘、焦油等结冻，阻塞管道及调压计量仪表设备，影响供气。在高压输送天然气的过程中，如果碳氢化合物中的水分超过一定的浓度，在一定的温度压力下，水蒸气能与气相或液相的C1、C2、C3、C4结合生成结晶水化物CmHn·xH2O,(对于甲烷，x=6～7;对于乙烷，x=6;对于丙烷及异丁烷,x=17)。水化物的生成，会缩短管道的流通断面，甚至会堵塞管线、阀件和设备。济源中裕燃气有限公司1999年焦炉煤气刚刚运行一年多，中压管网即出现压力波动，管网中凝水缸中的水经抽尽后仍无法解决，压缩机也没问题，后经查找发现管道地基自然下沉，焦炉煤气冷凝水在最低点聚集，打洞抽取冷凝水后，问题得到解决。济源中裕燃气有限公司2004年天然气管道刚刚运行，在冬季，中原特钢调压站管道一直堵塞，经查找为水压试验后管道中的冷凝水未吹扫干净，产生了水化物及游离水结冰，经加热后水化物和冰分解，问题得以解决。
3.加大了运行管理费用。由于管道中有冷凝水，燃气公司必须派人定期抽取管道中的冷凝水，在城市道路和小区内，排水设施又容易遭到意外破坏，必须定期盘查排水设施，大大增加了维护管理费用。
4.缩短了管道的使用寿命，容易引发安全事故。湿燃气析出的冷凝水在钢管内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。
阴极反应为还原反应：
在有氧条件下O2+2H2O+4e→4OH-
在无氧条件下H2O←→OH-+H+2H++2e→H2
阳极反应为氧化反应：
Fe-2e→Fe?+
Fe?+2OH-→Fe(OH)2绿色腐蚀产物
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3
Fe(OH)3→FOOH+H2O赤色腐蚀产物
2Fe(OH)3→Fe2O3·3H2O黑色腐蚀产物
在含有硫化氢的湿燃气中
硫化氢在水中离解：
H2S→H++HS-
HS-→H++S?﹢
钢在硫化氢水溶液中发生电化学腐蚀：
阳极反应：
Fe→F?﹢+2e
二次反应过程：
Fe?﹢+S?-→FeS
阴极反应：
2H++2e→H2
由上述过程可以看出，钢在这种环境中，不仅会由于阳极反应而发生一般腐蚀，而且由于阴离子在金属表面的吸附对氢原子复合氢分子有阻碍作用，从而促进氢原子往金属内渗透。当氢原子向钢中渗透扩散时，遇到了裂缝、分层、空隙、夹渣等缺陷，就聚集起来结合成氢分子造成体积膨胀，在钢材内部产生极大压力（可达数百MPa）,诱发阶梯裂纹轻者使钢材脆化，重者会使有效壁厚减小到管道过载、泄露甚至断裂。不论以什么方式进入钢内的氢，都将引起钢材脆化，即延伸率、断面收缩率显著下降，高强度钢尤其严重。
5.造成燃烧状况不好，燃气灶具火焰发黄。
在长输管道和城市管网中，由于湿燃气的存在，为火焰发黄灶具堵塞提供了条件。在河南义马气化煤气中，含有水蒸气、硫化氢和一氧化碳，硫化氢与水生成氢硫酸，氢硫酸与铁及其氧化物发生反应，又生成FeS，而FeS在有H2S存在及催化作用下，能与CO加压合成为Fe(CO)5，Fe(CO)5是不稳定的化合物，当合成的数量较多，反应达到平衡时，它又会与H2S预热反应分解成FeS其反应方程式为
Fe(CO)5＋H2S＝FeS＋5CO＋H2
煤气燃烧包含下面反应：
2Fe(CO)5＋6O2＝Fe2O3＋9CO2＋CO
4FeS＋7O2＝2Fe2O3＋4SO2
各种反应生成铁的硫化物及氧化物粉末与萘等混杂物一起进入灶具，而出现火焰发黄灶具堵塞，含有Fe(CO)5、FeS的煤气燃烧时，每一体积的煤气需近20体积的空气，因此出现不完全燃烧及熏锅现象。在其他煤制气中也出现类似情况。
四、预防对策
1.搞好生产运行管理，确保净化脱水脱硫工艺彻底。高压输送天然气的指标应达到国家标准GB17820的要求，输送人工燃气应达到GB13612的要求，输送液化石油气应达到GB11174的要求;
2.在管网设计和规划中，应根据情况设置排水设施，对于储气设施和安全放散，应采用干式气柜和干式放散；
3.加强施工管理，保证工程质量。在施工过程中，建设单位的现场代表和监理单位的监理代表一定要保证湿燃气管道的坡度，加强责任心，防止施工过程中燃气管道中进水，水压试验后一定要吹扫干净。
4.认真总结规律，及时排除排水设施中的冷凝水。对于燃气公司的管网管理人员要建立排水台账，总结管网排水设施的排水周期，及时排除管网中的冷凝水。
5.重要管道及设备如调压器、调压柜、调压箱应安装在温度高于0℃的地方，必要时应采取保温措施.
6.加强宣传，禁止无资质的人私接热水器，避免煤气管道与水管接反。
7.对于无法避免的湿燃气产生的危害，应根据情况采取相应的措施。
参考文献：
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