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(jìn)行了介紹，并對其發(fā)展前景進(jìn)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(jī)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(jìn)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(dá)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(hù)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(hù)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(qiáng)。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(jì)、運行維護(hù)、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(jī)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(jī)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(jī)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(jì)效益下降。因此，長距離輸氣管道存在一個使管道的經(jīng)濟(jì)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(jì)效益的主要經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(qiáng)管道強(qiáng)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(jìn)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(jī)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(jī)的效率也越高，同樣功率的壓縮機(jī)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(jī)組能力及管材機(jī)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(jī)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(jì)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(jī)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(jìn)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(dá)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(qiáng)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(jì)、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(jì)、可靠、方便的增壓設(shè)備，把低壓氣增壓后輸進(jìn)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(jìn)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(jī)和自用水套爐用氣。采取措施是：提高壓縮機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)輸出功驅(qū)動同軸發(fā)電機(jī)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(jī)進(jìn)氣冷卻。該方式可增加進(jìn)入壓氣機(jī)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(jī)機(jī)組冷卻設(shè)備。(3)上述兩種方式結(jié)合，在利用膨脹機(jī)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(qiáng)粉碎效果。

　　5、對管道進(jìn)行完整性管理[9]

　　現(xiàn)代化的管道控制室，都配備了計算機(jī)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(hù)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(hù)的效益不僅與完整性維護(hù)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(jìn)行完整性維護(hù)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(dá)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(hù)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(hù)決策進(jìn)行優(yōu)化，以降低管道運行風(fēng)險，最好地分配維護(hù)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(dá)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(jìn)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(jì)效益方面的重大作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[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(jì)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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