試論天然氣管道的經濟運行

羅莎 湯東川 楊光 馮珊

【摘要】目前我國對于天然氣的消耗量正在迅速增加，如何保證天然氣管道運輸的經濟性是一個重要議題。文章從影響天然氣管道經濟型的工藝參數入手，重點的論述了提升天然氣管道運行經濟性的手段。

【關鍵詞】天然氣 管道 運行 經濟性

天然氣從出產到使用需要經過采氣、凈化、輸氣以及供氣等環(huán)節(jié)，而長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系，從而要求其管理與設計要較之其它管道更為復雜。長輸管道擔負著為一個城市或地區(qū)供氣的任務，為此會涉及到千家萬戶，如果管道出現事故就會引發(fā)巨大的經濟損失。為此如何確保長輸管道的連續(xù)、安全、可靠以及經濟性成為當下面臨的重要問題。

1 影響天然氣管道經濟性的參數

（1）管道直徑。由于管徑增加一倍，相應的輸氣量將增加5倍，而單位通過能力的金屬消耗將同時降低。為此通過適當的增加輸氣干線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。通過提升首站的工作壓力對于管輸天然氣參數有著重要影響。

（3）水力摩阻。通過降低水力摩阻可以相應的增加輸氣管道的通過能力，而主要途徑有三個：通過鋼管制造工藝改進來提升內壁的光潔度；增加管道內壁涂層；設置清管器收發(fā)裝置進行定時的清洗。這也是管道技術發(fā)展的重要方向，目前正在進行積極地探索。

（4）壓氣站的參數優(yōu)化。壓氣站的建設要根據用氣量的增加以及氣田壓力變進行有選擇建設，達到節(jié)約經費與投資的目的。壓氣站的主要參數有壓縮比、站間距、單機功率等。通過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能力；壓縮比的降低可以有效地降低能耗，而單機功率的增加不僅能使得單位基建費用顯著降低，同時也可以最大程度的減少建造以及管理的費用。為此對以上參數的優(yōu)化可以降低能耗與費用，從而達到輸氣管道的經濟運行。

（5）路由選擇。管道經過地區(qū)的地貌、構筑物等都會直接的影響管道建設投資，為此在設計階段要合理的選擇管道的路由。通過對工程、技術、社會以及經濟方面的考慮來確定最佳的方案。

（6）線路安全保護措施。安全保護措施是保證管道經濟運行的基礎，為此需要相應的保護設施，例如現代通訊設施、自動化控制設施、安全管理系統(tǒng)、線路水土保持設施等。

2 提升天然氣管道運行經濟性的手段

2.1 提升管道輸氣能力

管道輸氣能力是管道運行經濟性的重要指標，更是衡量輸氣效率的重要依據。

（1）提升輸氣管道的運行壓力。當輸氣管道的始末距離、高程差以及內壁粗糙程度一致的情況下，通過提升輸氣管道的運行壓力可以有效地提升輸氣能力。達到這一目的途徑有兩種，一種是通過壓縮機加壓，另一種是利用上游氣田的供給壓力資源。如果要通過壓縮機加壓來達到提升輸氣量的目的，我們就應該相應的增加壓氣站從而根據用戶量以及上游壓力變化來確定壓氣站參數。這一過程可以理解為為天然氣補充損失掉的能量，從而提升了輸運能力、降低了經營與投資的成本。而如果利用上游的氣田來提升輸氣管道的起始點壓力，此時就無需在始點增加壓縮機，但是這種方法的增壓幅度有限。

（2）降低管道末端壓力。在管徑與長度一定時，管道的輸氣量與起點、末點的壓力平方差有對應關系，為此通過降低管道末端的壓力可以提升管道的輸氣能力。但是首要問題是滿足下游居民對于天然氣的需求。但是這一措施也存在一些問題，例如管道內部天然氣流速的加快降低了管道的使用壽命，為此要對壓降以及流速進行限制，從而減少對與管道的沖刷。

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

（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系，尤其是壓氣站的出口處的溫度會急劇升高，如果不及時的降溫就會降低管道的通過能力，從而導致管道發(fā)生縱向的變形，最終出現防腐層破壞，威脅到安全運行。

2.2 利用管道的儲氣能力

天然氣長輸管道的主要作用是輸氣，但是由于運輸距離長并且壓力存在波動，為此具有一定的儲氣功能。當輸出氣量大于輸入時稱為儲氣過程飛，反之稱為消耗過程。通過合理的利用管道的儲氣功能可以有效地降低能耗以及提升輸氣效率。

2.3 壓氣站參數優(yōu)化

壓氣站用來輸送氣體的動力設施有活塞式壓縮機與離心式壓縮機，其驅動類型可以分為電動、燃氣輪機以及燃氣發(fā)動機，其中燃氣輪機占據主要地位。對于燃氣發(fā)動機，在相同的工藝下，當轉速提升時，其軸功率與排氣量同時提高，從而可以有效的提高壓縮機的利用率。在壓縮機進氣壓不變的條件下，排氣量隨著排氣壓的壓力升高而降低，同時導致軸功率增加，反之軸功率降低；在排氣壓不變的條件下，其排氣量是隨著進氣壓力的升高而增加的，而軸功率卻減小。為此可以通過對以上不同參數的控制與選擇來不斷地優(yōu)化壓氣站的運行經濟性。此外還可以通過降低吸氣溫度、提高轉速、減少氣缸余隙容積、減少設備的氣體阻力損失以及減少管網及其它各部分的泄露等都是提升壓縮機排氣量的重要措施，從而提升管道的運行經濟性。

3 結束語

綜上所述，要有效地提升天然氣管道運行的經濟性要從設計階段入手，通過管徑、壓力以及工藝參數的選擇來實現控制。與此同時在進行天然氣輸送的過程中還要對輸送管道的工藝運行模式以及壓縮機的效率進行不斷地優(yōu)化，從而達到降低能耗、提升管道運輸效率以及延長管道使用壽命的目的，達到管道的經濟運行。

參考文獻

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