天然气长输管道节能设计

分类：城市规划论文发表 时间：2021-07-12 09:29 关注：(1)

　　天然气通常采用长输管道的传输方式，在实际的传输过程中，通常需要使用到各种各样的设备，在实际输送过程中必然伴随着大量的能耗。要想提高天然气的传输效率，尽可能避免损耗，就需要开展科学的设计工作、采取有效的措施，使天然气在长输管道传输过程中保持良好的节能水平，为长输管道使用寿命延长及工作性能优化提供保障。基于此，本文就天然气长输管道节能设计展开论述。

　　【关键词】天然气；长输管道；节能设计；能量损耗

　　如今，对能源的需求越来越大，为了满足经济、社会的高速发展，以天然气为代表的重要清洁能源，正受到越来越多人的关注。天然气适用范围大，应用领域广，其通常采用长输管道的输送方式，天然气的传输过程伴随着能量的消耗与损耗，对天然气损耗的“放任”和“妥协”，会大大降低天然气在传输过程中的传输效率，甚至极有可能在能源浪费方面产生其他问题。为了解决上述问题，需要更加关注在天然气长输管道设计过程中的节能相关设计，改善和改良设计的方案和方式，保证在实际运行过程中长输管道能够产生和发挥良好的节能效果。为了解决天然气运输过程中产生的不必要能源损耗问题，以及减少输送成本，应注重天然气管道在节能方面的设计。在实践中，充分分析天然气长输管道的能源损耗问题，用科学的方法解决问题，改良管道的节能设计方案，使管道在一个较高的节能水平长期工作，实现管道运输的节能目的。

　　1优化工艺方案

　　天然气长输管道会朝着高压、长距离等方向发展，且对管道输送技术可靠性依赖性强。这种传输模式能够有效增加输送的天然气密度，提高天然气传输速度，把握站内设备的能耗，为将天然气的流速控制在合理的范围内起到一定作用，减少摩擦时的能源流失，进一步降低天然气输送时的能耗。由于长输管道可以增加输气密度，随着输气密度的增加，单位面积内的气量增加，可以很大程度上减少沿途压力站的数量，从而降低天然气运输时的成本。在对管道进行设计时，应当考虑管道的管径、能耗水平、设计压力及项目投资效益等，采用科学合理的方案，最大程度地减少天然气输送过程中的直接能耗。具体为：当天然气管道管径相同时，设计压力增大，会降低综合能耗；若管道设计压力相同，管径的增大，会减少综合能耗。因此，在对管道进行输送工艺设计时，应结合实际，可续合理匹配管径与压力设计。同时，在确保设计压力、管径大小合理性的基础上，选择相对性能可靠的管材，可以大大地降低天然气管道在实际运行过程中可能存在各种安全隐患。

　　2控制沿程燃气摩擦阻力

　　在长输管道运行过程中，必然会伴随着传输阻力的存在，进而产生摩擦消耗，降低管道的节能效果。实践得出，影响燃气传输的摩擦度与传输效率的一个重要因素是管道内层是否光滑。结果表明：当管径为355.6mm的前提下：当粗糙度为62um时，压降为3.84MPa，当粗糙度为210um时，压降达到4.5MPa。针对此种现象，需要在设计过程中，注重输气时对摩擦阻力控制。表现为：（1）应将管壁的粗糙程度作为在设计时的一个考量因素，利用管内涂层减少管壁粗糙，使长输管道实际运行过程中减少所受沿程摩擦阻力，从而使压缩机输送功率的设置增强合理性；（2）通过对比分析压缩机运行中燃料使用费用与天然气长输管道内涂层设置费用可知，选用可以减少沿途摩擦力的可靠内涂层，提升管道的输送效率，减少管道输气能耗，减少压气站设置数量。除了需要关注输送过程中沿程的摩擦阻力，实际运行过程中输送温度也是需要考虑的因素，保证其良好的运行压力，能够降低压缩机的运行能耗。注重空冷器设置的合理性，也可以实现节能的设计目标，对其实际的耗电情况的分析如下：如果空冷器运行过程中的耗电费用高于长输管道输送过程中温度降低所节省的费用，则说明降低管道输送温度，可以有效降低管道沿程阻力，实现输气管道的节能型设计。因此，节能设计中应当对长输管道进行综合考虑，为满足长输管道节能降耗设计要求，需确定可靠的内涂层，合适的管径，适当的输气温度，精确把握不同出站温度条件下的管道系统能耗。

　　3优化选择与调整输气设备

　　压缩机通常设置于压气站，其功能为提高管道压力，从而加快天然气的传输。在这个过程中，压缩机存在的能量损耗，压缩机通常是指离心式与往复式压缩机，离心式压缩机优势明显，具体表现为：热效率与压缩比较低、排量大，在控制流量的作用上更加突出，于是认为离心式压缩机能够更好的达到节能环保的目标。压缩机的原动机一般是燃气轮机，在实际运转时，燃气轮机能够更加平稳且结构清晰，不收外界干扰，其可以更好的配合电动机，因此被用于大排量压缩机。在选择时，应规划压气站和电网之间的距离，在距离较远的情况下，燃气轮机可当作原动机，但要尽可能地配备高效率机组，同时还需要安装热力回收的循环系统，控制机组的热效率，控制能耗，相反，就应该选择电动机。

　　4压气站地运行优化

　　在对天然气长输管道设计中，应在综合评估时重点考虑，压气站的运行优化为运输的节能所带来的效果，以降低输气成本为目的，实现长输管道输气过程优化。压缩机组能耗能够导致天然气输气管道在实际运行过程中的能耗，在很多时候的长输管道设计中，多条管线并行敷设的方式被多次采用，一定程度上增加了压缩机组运行过程中的能耗。因此，需要对天然气长输管道压气站的优化更加重视，为使压缩机能够保持在更加高效的工作服务状态，减少输气过程中的能源损耗，进而提高工作效率，应该全面优化配置压气站的数量。在实际运行过程中，为了保持良好的节能效果，实现降低输量和长输管道运行中的耗气量，应尽可能的采用数条管线联合的运行方式。

　　5余热利用合理化

　　在对天然气长输管道设计中，若使用燃驱压气站，在设备工作中产生的高温烟气，大大增加了能源消耗，影响长输管道的节能效果。因此，需要根据压气站的实际工作情况，采用余热利用系统，有效回收高温烟气中的热能。体现在：选择功能性更强的余热换热装置，减少站内燃料气加热设备的能耗，提升余热系统的工作性能；优化系统内部耗能设备的工作性能，通过对余热系统能耗的分析，提高包括热能在内的能源利用率。最后，应优化配置压力站内设备，降低管道摩擦损耗，减少能源浪费起到节能效果。

　　6输气管道的运行优化

　　6.1调控供需关系

　　为实现天然气高效、快速、合理地运输，重点在管道运行的初始时期调控好供需关系，形成供需平衡，进一步实现在充分保证天然气供应的前提下降低燃气的输送成本，可以从以下几个方面考虑具体的优化措施：最合理工况、最优调度等，选用最优的控制系统，为了减少和降低管道在运行时的能源损耗，让控制系统尽可能处于低能耗状态，进而可以达到节能降耗的目的。

　　6.2加强检测天然气泄漏

　　利用高效的模拟仿真法，对天然气长输管道泄漏进行检测，可以实现在减少天然气泄漏的同时，方便管道维修人员准确、高效地工作。为降低在对管道相连的各种设备开展设置工作时，天然气泄漏事故发生率，改良焊接的使用方式，促使天然气长输管道能够运行稳定。

　　7优化关键装置和设备

　　在长输管道上设置截止阀，并控制好截止阀间的距离，尤其是维护期间，需要关闭管道来加以检修，应该将截止阀安装在管道断开位置的上下游等部位，从而防止天然气被放空。除此之外，移动式压缩机的使用必不可少，因为其具有良好的输气调节功能，可以将放空段的气体输送到管线上下游等位置，进而避免天然气在传输过程中会产生的漏气问题，降低和减少天然气在运输过程中不必要的损失。与此同时，通过对运输管道进行的整体性、综合性整治，保证运输管道的良好气密性。实际操作中，对运输管道的检维修、清洗时，要在保证管道气密性的要求上进行正常的输气，科学且有效地规划放空段的长度。在实际建设施工过程中可知，为了预防和避免管道在防空过沉重的问题，对长期管道进行合理设计，科学布局管道放空段的长度，可以减少天然气在运输过程中的损耗，提高输气的效率。

　　8天然气长管道运输管理过程中SCADA系统的应用

　　作为一种高效的分布式计算机管理系统，SCADA系统的上位机要使用到大型的中心控制计算机，并负责整个系统的管理，其通过对输气站场及远控阀室进行数据采集构建数据传输通道，并对采集的数据进行处理，继而发出调整和操作等指令。传感器在整个系统中的应用非常广泛，微型计算机会与它们直接相连，并通过传感器有效地掌握整个系统的控制状态，再通过对反馈的状态进行分析，继而对实时地调整系统，使整个长输管道输气系统的工作状态保持稳定。该系统可以实时有效的检测系统的能耗，若检测到个别生产部分的能耗升高异常，提醒会传送至管理人员，并及时进行处理，及时进行异常恢复，从而降低整个系统的能耗。此外，在系统工作过程中，还会依据气量的大小，及时调整系统的工作状态，从而有效地降低系统能耗。

　　9结束语

　　天然气的传输离不开长输管道的节能设计，做好管道的节能设计对提高天然气传输效率、减少和降低管道使用中不必要的能源损失具有重要意义。正确认识长输管道的技能设计的重要性，采用先进的设计工艺，以控制不合理的管道运行，可以真正达到节能环保的目标。

　　参考文献

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　　[4]杨璐.天然气长输管道线路设计风险评价方法研究[D].西南石油大学,2014.

　　作者：赵峰辉 王驰 关旭辉 彭方辉