羅莎 湯東川 楊光 馮珊

【摘要】目前我國(guó)對(duì)于天然氣的消耗量正在迅速增加，如何保證天然氣管道運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性是一個(gè)重要議題。文章從影響天然氣管道經(jīng)濟(jì)型的工藝參數(shù)入手，重點(diǎn)的論述了提升天然氣管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的手段。

【關(guān)鍵詞】天然氣 管道 運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)性

天然氣從出產(chǎn)到使用需要經(jīng)過(guò)采氣、凈化、輸氣以及供氣等環(huán)節(jié)，而長(zhǎng)輸管道作為中間的重要環(huán)節(jié)必須要解決好與上下游的關(guān)系，從而要求其管理與設(shè)計(jì)要較之其它管道更為復(fù)雜。長(zhǎng)輸管道擔(dān)負(fù)著為一個(gè)城市或地區(qū)供氣的任務(wù)，為此會(huì)涉及到千家萬(wàn)戶(hù)，如果管道出現(xiàn)事故就會(huì)引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此如何確保長(zhǎng)輸管道的連續(xù)、安全、可靠以及經(jīng)濟(jì)性成為當(dāng)下面臨的重要問(wèn)題。

1 影響天然氣管道經(jīng)濟(jì)性的參數(shù)

（1）管道直徑。由于管徑增加一倍，相應(yīng)的輸氣量將增加5倍，而單位通過(guò)能力的金屬消耗將同時(shí)降低。為此通過(guò)適當(dāng)?shù)脑黾虞敋飧删€的直徑是降低能耗以及提高輸氣量的有效途徑。

（2）工作壓力。通過(guò)提升首站的工作壓力對(duì)于管輸天然氣參數(shù)有著重要影響。

（3）水力摩阻。通過(guò)降低水力摩阻可以相應(yīng)的增加輸氣管道的通過(guò)能力，而主要途徑有三個(gè)：通過(guò)鋼管制造工藝改進(jìn)來(lái)提升內(nèi)壁的光潔度；增加管道內(nèi)壁涂層；設(shè)置清管器收發(fā)裝置進(jìn)行定時(shí)的清洗。這也是管道技術(shù)發(fā)展的重要方向，目前正在進(jìn)行積極地探索。

（4）壓氣站的參數(shù)優(yōu)化。壓氣站的建設(shè)要根據(jù)用氣量的增加以及氣田壓力變進(jìn)行有選擇建設(shè)，達(dá)到節(jié)約經(jīng)費(fèi)與投資的目的。壓氣站的主要參數(shù)有壓縮比、站間距、單機(jī)功率等。通過(guò)合理的選擇站間距可以有效地降低管道中的壓力損失，從而提升輸氣管道的通過(guò)能力；壓縮比的降低可以有效地降低能耗，而單機(jī)功率的增加不僅能使得單位基建費(fèi)用顯著降低，同時(shí)也可以最大程度的減少建造以及管理的費(fèi)用。為此對(duì)以上參數(shù)的優(yōu)化可以降低能耗與費(fèi)用，從而達(dá)到輸氣管道的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（5）路由選擇。管道經(jīng)過(guò)地區(qū)的地貌、構(gòu)筑物等都會(huì)直接的影響管道建設(shè)投資，為此在設(shè)計(jì)階段要合理的選擇管道的路由。通過(guò)對(duì)工程、技術(shù)、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)方面的考慮來(lái)確定最佳的方案。

（6）線路安全保護(hù)措施。安全保護(hù)措施是保證管道經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為此需要相應(yīng)的保護(hù)設(shè)施，例如現(xiàn)代通訊設(shè)施、自動(dòng)化控制設(shè)施、安全管理系統(tǒng)、線路水土保持設(shè)施等。

2 提升天然氣管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的手段

2.1 提升管道輸氣能力

管道輸氣能力是管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，更是衡量輸氣效率的重要依據(jù)。

（1）提升輸氣管道的運(yùn)行壓力。當(dāng)輸氣管道的始末距離、高程差以及內(nèi)壁粗糙程度一致的情況下，通過(guò)提升輸氣管道的運(yùn)行壓力可以有效地提升輸氣能力。達(dá)到這一目的途徑有兩種，一種是通過(guò)壓縮機(jī)加壓，另一種是利用上游氣田的供給壓力資源。如果要通過(guò)壓縮機(jī)加壓來(lái)達(dá)到提升輸氣量的目的，我們就應(yīng)該相應(yīng)的增加壓氣站從而根據(jù)用戶(hù)量以及上游壓力變化來(lái)確定壓氣站參數(shù)。這一過(guò)程可以理解為為天然氣補(bǔ)充損失掉的能量，從而提升了輸運(yùn)能力、降低了經(jīng)營(yíng)與投資的成本。而如果利用上游的氣田來(lái)提升輸氣管道的起始點(diǎn)壓力，此時(shí)就無(wú)需在始點(diǎn)增加壓縮機(jī)，但是這種方法的增壓幅度有限。

（2）降低管道末端壓力。在管徑與長(zhǎng)度一定時(shí)，管道的輸氣量與起點(diǎn)、末點(diǎn)的壓力平方差有對(duì)應(yīng)關(guān)系，為此通過(guò)降低管道末端的壓力可以提升管道的輸氣能力。但是首要問(wèn)題是滿(mǎn)足下游居民對(duì)于天然氣的需求。但是這一措施也存在一些問(wèn)題，例如管道內(nèi)部天然氣流速的加快降低了管道的使用壽命，為此要對(duì)壓降以及流速進(jìn)行限制，從而減少對(duì)與管道的沖刷。

（3）減少管道阻力。天然氣管道內(nèi)壁的粗糙程度對(duì)天然氣的輸運(yùn)有著極為重要的影響，尤其是隨著使用年限的延長(zhǎng)，天然氣中硫化氫會(huì)對(duì)管壁腐蝕，從而使得管道內(nèi)壁變得粗糙，最終降低輸送效率。為此要在一定的使用時(shí)間后對(duì)管道進(jìn)行清潔，達(dá)到減小阻力、提高運(yùn)輸效率的目的。

（4）降低天然氣的輸送溫度。天然氣的溫度與輸送壓力有直接關(guān)系，尤其是壓氣站的出口處的溫度會(huì)急劇升高，如果不及時(shí)的降溫就會(huì)降低管道的通過(guò)能力，從而導(dǎo)致管道發(fā)生縱向的變形，最終出現(xiàn)防腐層破壞，威脅到安全運(yùn)行。

2.2 利用管道的儲(chǔ)氣能力

天然氣長(zhǎng)輸管道的主要作用是輸氣，但是由于運(yùn)輸距離長(zhǎng)并且壓力存在波動(dòng)，為此具有一定的儲(chǔ)氣功能。當(dāng)輸出氣量大于輸入時(shí)稱(chēng)為儲(chǔ)氣過(guò)程飛，反之稱(chēng)為消耗過(guò)程。通過(guò)合理的利用管道的儲(chǔ)氣功能可以有效地降低能耗以及提升輸氣效率。

2.3 壓氣站參數(shù)優(yōu)化

壓氣站用來(lái)輸送氣體的動(dòng)力設(shè)施有活塞式壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)，其驅(qū)動(dòng)類(lèi)型可以分為電動(dòng)、燃?xì)廨啓C(jī)以及燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其中燃?xì)廨啓C(jī)占據(jù)主要地位。對(duì)于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，在相同的工藝下，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升時(shí)，其軸功率與排氣量同時(shí)提高，從而可以有效的提高壓縮機(jī)的利用率。在壓縮機(jī)進(jìn)氣壓不變的條件下，排氣量隨著排氣壓的壓力升高而降低，同時(shí)導(dǎo)致軸功率增加，反之軸功率降低；在排氣壓不變的條件下，其排氣量是隨著進(jìn)氣壓力的升高而增加的，而軸功率卻減小。為此可以通過(guò)對(duì)以上不同參數(shù)的控制與選擇來(lái)不斷地優(yōu)化壓氣站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。此外還可以通過(guò)降低吸氣溫度、提高轉(zhuǎn)速、減少氣缸余隙容積、減少設(shè)備的氣體阻力損失以及減少管網(wǎng)及其它各部分的泄露等都是提升壓縮機(jī)排氣量的重要措施，從而提升管道的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要有效地提升天然氣管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要從設(shè)計(jì)階段入手，通過(guò)管徑、壓力以及工藝參數(shù)的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。與此同時(shí)在進(jìn)行天然氣輸送的過(guò)程中還要對(duì)輸送管道的工藝運(yùn)行模式以及壓縮機(jī)的效率進(jìn)行不斷地優(yōu)化，從而達(dá)到降低能耗、提升管道運(yùn)輸效率以及延長(zhǎng)管道使用壽命的目的，達(dá)到管道的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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