天然氣輸配技術(shù)論文

　　天然氣輸配已成為天然氣工業(yè)的一個重要組成部分，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的天然氣輸配技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　天然氣輸配技術(shù)論文篇一

　　天然氣輸配節(jié)能技術(shù)綜述

　　【摘 要】天然氣管道輸送已成為天然氣工業(yè)的一個重要組成部分，輸配中采取技術(shù)措施，能夠收到很好的節(jié)能效果。大型輸氣管道的能耗直接影響著輸氣成本的高低。在天然氣輸送管道迅速發(fā)展的今天，對管道實行優(yōu)化運行、減少管道阻力損失、減小天然氣損耗、氣壓力能回收利用技術(shù)、管道完整性管理等措施對降低輸氣能耗、提高輸氣效率都是行之有效的。本文對這些節(jié)能技術(shù)進行了介紹，并對其發(fā)展前景進行了分析。

　　【關(guān)鍵詞】天然氣輸送;節(jié)能;優(yōu)化運行;壓力能回收利用

　　1、從設(shè)計上選取最優(yōu)的設(shè)計和通訊方案

　　輸氣管道的優(yōu)化設(shè)計主要包括管徑、壁厚、管材、輸氣壓力、壓氣站布置與壓縮機組的配置、儲氣庫位置、類別和容量以及各種情況下的調(diào)峰方案等內(nèi)容。天然氣輸配工程建設(shè)過程包括項目決策、項目設(shè)計和項目實施三大階段。進行投資控制的關(guān)鍵在于決策和設(shè)計階段，而在項目作出投資決策后，其關(guān)鍵就在于設(shè)計。據(jù)研究分析，設(shè)計費一般只相當(dāng)于建設(shè)工程全壽命費用的1%以下，但正是這少于1%的費用對投資的影響卻高達75%以上。優(yōu)化設(shè)計不僅影響項目建設(shè)的一次性投資，而且還影響使用階段的經(jīng)常性費用。

　　天然氣長輸管道通信系統(tǒng)在長輸管道的建設(shè)、維護與管理中具有重要的作用。任何一種通信方案的確立都需綜合考慮當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、設(shè)備技術(shù)性能、初期建設(shè)費用、長期維護管理等諸多因素。天然氣長輸氣管道通信的基本特點是：一是大部分管道途經(jīng)山川、丘陵、河流、農(nóng)田或是戈壁沙漠等復(fù)雜地形，且沿線氣候多變，風(fēng)、霜、雨、雪、交替顯現(xiàn)，人為或是自然的突發(fā)事件較多。二是每條管道一般均有一個調(diào)度控制中心，沿線還有必要的輸氣管理部門。通信點一般設(shè)在沿線各站場。每個站需與調(diào)度控制中心建立通信聯(lián)絡(luò)，并與有關(guān)的輸氣管理部門保持通信能力。三是大部分RTU閥室為無人值守站，工作環(huán)境較惡劣。使用簡化供電系統(tǒng)，通信設(shè)備耗電量要小是一個重要的考慮因素。四是在故障發(fā)生時，搶修速度一定要快，時效性非常強。根據(jù)天然氣長輸管道的實際情況，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、運行維護、故障搶修及今后發(fā)展等各種因素，應(yīng)優(yōu)先選擇專用衛(wèi)星通信為主、公網(wǎng)通信為輔的通信方案來作為天然氣長輸管道的主用通信方案[1]。

　　2、管道輸送中采取節(jié)能技術(shù)

　　2.1管道輸送中采用最優(yōu)輸量[2]

　　長距離輸氣管道的輸量受輸送壓力、管徑及壁厚、沿途所設(shè)壓縮機站數(shù)等工藝參數(shù)的制約，當(dāng)輸送壓力、管徑確定后，可通過增設(shè)管道壓縮機站的方法提高管道輸量，而要增加的管輸量越多，管道中間增設(shè)的壓縮機站越多，工程項目的投資和營運成本越高。當(dāng)超過一定界限后，管輸量的增量效益就會低于相應(yīng)的投入增量，導(dǎo)致整個管道工程的經(jīng)濟效益下降。因此，長距離輸氣管道存在一個使管道的經(jīng)濟效益最大的最優(yōu)輸量。體現(xiàn)長距離輸氣管道工程經(jīng)濟效益的主要經(jīng)濟指標(biāo)是財務(wù)內(nèi)部收益率(IRR)，通過計算該值，可以找到最優(yōu)輸量，從而很好的利用管道和設(shè)備來進行天然氣的輸送。

　　2.2 采用高鋼級管材[3]，選擇合適的輸氣溫度，提高輸氣壓力

　　通過高鋼級管材的開發(fā)和應(yīng)用可以減小壁厚，減輕鋼管的自重，并縮短焊接時間，從而大大降低鋼材耗量和管道建設(shè)成本。此外，采用復(fù)合材料增強管道強度的技術(shù)也正在開發(fā)，即在高鋼級鋼管外部包敷一層玻璃鋼和合成樹脂。采用這種管材，可以進一步提高管道的輸送壓力，降低建設(shè)成本，同時可增加管輸量以及提高鋼管抵抗各種破壞的能力和安全性。天然氣沿管道流動時，因要克服流體阻力，壓力會逐漸降低。壓力降低會使氣體密度下降，線速度也要變化。此外，由于天然氣與土壤的熱交換，天然氣的溫度也會降低。輸氣溫度對系統(tǒng)能耗關(guān)系很大，除向土壤散熱損耗外，壓氣機組的效率與輸氣溫度密切相關(guān)。輸氣管道向更高壓的方向發(fā)展是一個趨勢，也在一定程度上反映了一個國家輸氣管道的整體技術(shù)水平。輸氣時氣流與管壁的磨擦，造成壓力損耗，靠沿線壓氣站連續(xù)升壓實現(xiàn)長距離輸氣。所以，摩擦損耗是能耗的基本構(gòu)成。從物理意義上講，提高壓力使管內(nèi)天然氣的密度加大，降低了管內(nèi)天然氣的實際速度以及壓力降。所以，作為主要線路損耗形式的磨損減少了。另外，天然氣的密度越大，壓縮機的效率也越高，同樣功率的壓縮機所產(chǎn)生的壓頭也越高。系統(tǒng)的最大工作壓力，因受輸氣機組能力及管材機械性能所限，各國采用管道鋼材都有一個發(fā)展過程?？傊?，不斷提高輸氣壓力，是今后管道工業(yè)發(fā)展的方向。

　　2.3 采用內(nèi)涂層和減阻劑減阻技術(shù)，提高輸送能力

　　天然氣管道內(nèi)壁敷設(shè)內(nèi)涂層后，可以有效地改善和提高天然氣在管道中的流動特性;可以減少管道沿線壓縮機站的數(shù)量;可以降低輸送的動力成本和泵輸成本;在一定程度上可以提高管輸量;可以延長清管周期;可以降低輸送動力消耗和泵輸成本。因此，管道內(nèi)涂層技術(shù)[4]具有良好的經(jīng)濟效益，在國外天然氣管道已經(jīng)普遍采用此技術(shù)，并且取得較好效益。國內(nèi)也應(yīng)該盡快掌握和發(fā)展天然氣管道的內(nèi)涂層技術(shù)，這將有利于天然氣管道事業(yè)的發(fā)展。

　　縱觀現(xiàn)有減阻劑[5]的成分及化合物結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有減阻劑基本都是基于以下減阻機理，具有表面活性劑類似結(jié)構(gòu)特點的聚合物，其極性端牢固地粘附在管道內(nèi)表面上，而非極性長鏈順流向懸浮在管壁附近氣流中，或者將聚合物充分溶解在某種溶劑中，調(diào)節(jié)聚合物含量，使溶液具有一定的粘性和彈性，涂在壁面上形成彈性膜，將“氣固”界面變?yōu)?ldquo;氣液”界面。因液體表面的粗糙度比固體表面小得多，形成的渦流區(qū)也小得多，從而能夠大大減小天然氣和管道內(nèi)壁之間的摩擦阻力，降低天然氣輸送過程中的壓降和能量損耗，提高管道輸氣量。

　　2.4 根據(jù)具體情況，選擇最合適的管道干燥方法[6]

　　如果天然氣管道中含有水，則液態(tài)的水就有可能與天然氣中的少量酸性氣體生成酸性物質(zhì)，腐蝕管道內(nèi)壁，影響管道系統(tǒng)使用壽命及其可靠性;同時，可能形成天然氣水合物或造成冰堵，使管道堵塞，影響管道安全運行。因此，為了避免這些問題的產(chǎn)生，在投產(chǎn)前必須對管道進行干燥，脫除管道中游離的水和大部分的水蒸氣，使其露點處于-16～5℃。天然氣長輸管道常用的干燥方法有干燥劑法、流動氣體蒸發(fā)法(包括干空氣干燥法、氮氣干燥法、天然氣干燥法)、真空法等。 　　以下兩種干燥方法效果好，成本低，節(jié)能效果明顯。真空干燥法在20世紀(jì)80年代初開始應(yīng)用。該方法適合于海底、江底、河底等區(qū)域管道的干燥，特別適合于小口徑、短距離、明水少的管道干燥，空氣可以任意排放，無毒無味，不燃不爆，無安全隱患;對地層溫度較高的管道有特殊的效果;既適用于陸地管道，也適用于海底管道;受管徑、管道長度的影響相對較小;干燥成本低;易與管道建設(shè)和水壓試驗相銜接。目前，在國內(nèi)廣泛使用的是干空氣干燥法。干空氣干燥是采用經(jīng)過除油、過濾和脫水的干燥純凈壓縮空氣吹掃管線，由于其低露點的特點使管道內(nèi)壁附著的水分蒸發(fā)，并利用后繼干空氣將管道內(nèi)的濕空氣排出管外，達到干燥管道的目的。

　　3、減少天然氣在輸送過程中的損失

　　避免超壓放空，應(yīng)建立上、下游協(xié)調(diào)制度及生產(chǎn)通報制度，防止輸氣管網(wǎng)局部超壓。當(dāng)供氣量大于用氣量，造成輸氣管網(wǎng)壓力過高時，需要天然氣調(diào)度人員必須全面了解和掌握天然氣管網(wǎng)的運行動態(tài)，平衡各站點用氣壓力和流量，加強氣量調(diào)配靈活度，及時地將富余的天然氣調(diào)往其他用戶，使生產(chǎn)運行更加安全、經(jīng)濟、平衡，并應(yīng)積極發(fā)展用戶，增加用氣量。

　　針對低壓放空采取的措施一是選用經(jīng)濟、可靠、方便的增壓設(shè)備，把低壓氣增壓后輸進管網(wǎng)系統(tǒng)。二是建立低壓輸配氣管網(wǎng)，將低壓天然氣在不進高壓輸氣管網(wǎng)的情況下，直接供給用戶。

　　對于自用氣損耗，此現(xiàn)象發(fā)生在供氣單位內(nèi)部，如增壓站的壓縮機和自用水套爐用氣。采取措施是：提高壓縮機有效利用率，在滿足設(shè)備安全運行的條件下，使設(shè)備盡可能滿負(fù)荷運行，此舉也可延長壓縮機的有效壽命。對其他用氣應(yīng)選用熱效率高的加熱爐及節(jié)能型燃燒器。

　　對管線泄漏情況應(yīng)采取措施，認(rèn)真抓好管理工作，防止跑、冒、滴、漏。認(rèn)真巡線，及時發(fā)現(xiàn)泄漏點并上報處理;做好陰極防腐工作，延長管道的使用壽命，減少管道腐蝕泄漏的發(fā)生;做好各閥門的維修保養(yǎng)工作，杜絕排污閥和放空閥的管道內(nèi)泄漏[7]。

　　4、氣壓力能回收利用技術(shù)

　　目前國內(nèi)外回收利用天然氣管網(wǎng)壓力能的方式主要有發(fā)電和制冷兩大類[8]。利用壓力能發(fā)電，產(chǎn)生的電能可進入城市電網(wǎng)，或用于發(fā)電站自身生活、生產(chǎn)使用，或用于分布式制氫;在制冷方面，目前主要是將膨脹后低溫天然氣的冷量，用于燃?xì)庹{(diào)峰、冷庫、冷水空調(diào)、橡膠深冷粉碎以及輕烴回收等。

　　將高壓管網(wǎng)天然氣壓力能回收并用于發(fā)電主要是以膨脹機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調(diào)壓閥來回收高壓天然氣降壓過程中的壓力能，并將其用于發(fā)電，具體說有3種方式：(1)利用天然氣膨脹機輸出功驅(qū)動同軸發(fā)電機發(fā)電。這類工藝一般在天然氣膨脹前先將其預(yù)熱，以保證天然氣膨脹后的溫度在0℃以上，從而可防止天然氣中的水汽凝結(jié)。(2)利用天然氣膨脹所做功，將膨脹后的低溫天然氣冷量用于燃?xì)廨啓C進氣冷卻。該方式可增加進入壓氣機和燃?xì)馔钙降目諝赓|(zhì)量，從而在壓比不變的情況下減少所需的壓縮功，省去了發(fā)電廠傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C機組冷卻設(shè)備。(3)上述兩種方式結(jié)合，在利用膨脹機做功的同時也利用膨脹后天然氣的冷量。

　　高壓管網(wǎng)天然氣壓力能制冷用于燃?xì)庹{(diào)峰、輕烴回收以及天然氣脫水。城市燃?xì)庥昧侩S時段、晝夜、季節(jié)等波動非常大，因此，投資建設(shè)天然氣調(diào)峰設(shè)施顯得非常必要。高壓管網(wǎng)天然氣壓力能制冷用于橡膠深冷粉碎工業(yè)上深冷粉碎橡膠一般需要將原料膠冷卻至-70℃以下，以增強粉碎效果。

　　5、對管道進行完整性管理[9]

　　現(xiàn)代化的管道控制室，都配備了計算機系統(tǒng)來監(jiān)視管道的流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)每天都在獲取大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這就涉及到管道完整性管理計劃(IMP)中的數(shù)據(jù)管理的問題。當(dāng)投入的管道完整性維護費用越少，管道安全的收益越大，但管道安全的風(fēng)險也就越大;投入越多，雖然管道運行風(fēng)險降低，但管道的收益也就會大大減小。管道完整性維護的效益不僅與完整性維護的費用和收益緊密相連，且與管道的風(fēng)險也息息相關(guān)。對管道進行完整性維護的目的是降低風(fēng)險成本，使管道的運行效益最好，此目的達到的程度就是管道運行的效用。因此盲目地減少或增加管道完整性維護費用以獲取高的收益或確保管道安全是不科學(xué)、不可行的，管道經(jīng)營者需要對管道的完整性維護決策進行優(yōu)化，以降低管道運行風(fēng)險，最好地分配維護資金，從而獲得最大的效益。

　　6、總結(jié)

　　我國天然氣資源總量列世界第五位、亞洲第一位。天然氣與煤炭、石油相比，具有清潔、無污染的優(yōu)點，在油價持續(xù)高漲的情況下，天然氣的優(yōu)勢得以顯

　　現(xiàn)。在我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中，目前天然氣只占有5.3%(2010年數(shù)據(jù))的份額，而全球天然氣在一次能源中的平均比重達到近1/4。隨著我國天然氣探明儲量及產(chǎn)量的穩(wěn)步增長，天然氣在我國一次能源中的比重將穩(wěn)步提升。因此，天然氣輸配節(jié)能技術(shù)將有很大的發(fā)展前景。目前，一些天然氣輸配工程已經(jīng)在使用以上的這些技術(shù)，但由于我國的天然氣輸配節(jié)能技術(shù)發(fā)展較晚，在對管道進行完整性管理技術(shù)等方面還不是很成熟，這就要求我們在該方面繼續(xù)努力，使天然氣輸配節(jié)能技術(shù)充分發(fā)揮它在節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益方面的重大作用。

　　參考文獻：

　　[1]徐勇，雙功新.淺談天然氣常數(shù)管道通信方案的選擇，經(jīng)濟師，2010(8)：253-254.

　　[2]謝英，袁宗明.長距離輸氣管道的最優(yōu)輸量研究， 管道技術(shù)與設(shè)備，2006(3)：3-4.

　　[3]劉雯，鄒曉波.國外天然氣管道輸送技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，石油工程建設(shè)，2005，31，(2)：10-12.

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