長輸管道設計中的節(jié)能技術應用

何東海，曹勇，杜俊

(四川華油集團有限責任公司，四川 成都 610000)

0 引言

隨著我國經濟的發(fā)展，人們越來越重視低碳環(huán)保，為了能夠讓人們生活在一個綠色健康的環(huán)境下，我國極其重視對天然氣在人民群眾生活中的推廣和使用。天然氣相比于傳統(tǒng)使用的煤炭來說清潔環(huán)保，因此為了能夠更好地滿足人們對高質量生活的需求，我國加大對天然氣的推廣和使用。但是天然氣長輸管道在運輸?shù)倪^程中，會出現(xiàn)能源的消耗問題。為了能夠降低運輸?shù)某杀荆捅匾捎每茖W合理地方式進行制定可行的方案，來解決在天然氣運輸過程中存在的耗能過高的問題。

1 降低長輸管道耗能，進行節(jié)能設計

1.1 科學合理地確定運輸方案

在對天然氣長輸管道進行制定合理的運輸方式時，應該要對其發(fā)展趨勢和現(xiàn)在我國的長輸管道技術進行一個基本的了解和掌握基本情況。實施長輸管道作業(yè)時，要根據(jù)現(xiàn)有的情況來考慮高壓輸送的效果，使其能夠在合理范圍之內，減少天然氣在長距離的運輸過程中由于摩擦所帶來的能源浪費。除此之外，天然氣在長輸管道運輸過程中，天然氣的密度并不是不變的，而是隨著長輸管道的距離增加，天然氣的密度是在不斷地降低。為了能夠保障天然氣在長距離運輸?shù)倪^程中減少密度的降低，需采用天然氣壓縮技術，可有效地減少壓氣站設置的數(shù)量，降低天然氣在長距離運輸過程中的成本，從而達到很好的節(jié)能效果[1]。在長輸管道運行的實踐中，還要考慮到管道的壓力、管道的口徑以及管道的長度，綜合這幾個方面來評估長輸管道對天然氣耗能的影響，根據(jù)這些情況制定出節(jié)能運輸方案。同時為了避免長輸管道在運輸方面存在的安全隱患，在選擇制作管道的材料時，要選擇安全可靠的材料，既可以保障在運輸過程中的安全，同時也能夠有利于節(jié)能。

1.2 長輸管道運輸過程中沿程摩擦阻力的控制和耗能

在長輸管道的運輸過程中，為了有效地避免管道中存在的阻力，必須考慮管道壁的粗糙程度以及管道口徑的大小。為了減少管道中存在的阻力，還要在管道壁內涂上一層防阻力的物質，以此減少長輸管道在運輸?shù)倪^程中所受的沿程摩擦力，增強天然氣的運輸效率。除了減少長輸管道在運輸過程中的阻力問題，還要注意到管道內的溫度。如果管道內的溫度過高，就會導致管道內的壓力快速增高，增加生產的安全隱患。為了保障長輸管道在運輸?shù)倪^程中良好的平均運行壓力，要適時調整管道內的溫度，達到降低壓力和減少耗能的目的[2]。為了實現(xiàn)這種設計目標，保障長輸管道在運輸時減少沿程摩擦阻力和減少耗能，專業(yè)技術人員需注重合理設置空冷器，并且還要實時監(jiān)測耗能的情況。如果長輸管道內溫度的降低導致了使用的費用要低于空冷器在運行時的費用，說明降低長輸管道溫度的操作是正確的，表明確實降低了能源的浪費，達到了節(jié)能的目的。

1.3 合理選擇離心式壓縮機為管道驅動方式

在初期探索時，曾選擇汽輪機方式驅動天然氣長輸管道的運輸，在實際過程中發(fā)現(xiàn)長輸管道不適用以汽輪機驅動，所以汽輪機驅動方式在天然氣長輸管道運行中很難得到真正的應用。與此同時，相關人員在實踐的過程中發(fā)現(xiàn)電動機的驅動方式也不適用于天然氣長輸管道運輸。雖然電動機驅動方式有很多的優(yōu)點，比如在運行維護方面、節(jié)能和環(huán)保等方面的優(yōu)點，但是由于這種方式受限于電網的要求，如果強行應用到天然氣長輸管道的運輸中，就有很大的電量需求，會產生大量的電費，達不到節(jié)能的效果[3]。

根據(jù)這些討論的情況，相比之下離心式壓縮機比較適合用于長輸管道運行。在選擇離心式壓縮機的過程中，首先要考慮到當?shù)厥欠駶M足這樣的能源要求，此外還要考慮到節(jié)能設計的理念，減少耗能。采用這種離心式壓縮機的驅動方式，可以很好地減少能源成本。在這個基礎上，完善離心式壓縮機的工作性能，可以達到長輸管道的節(jié)能需求。

2 天然氣長輸管道設計的節(jié)能措施

2.1 在管道運行中要減少天然氣的放空

在進行管道運輸?shù)倪^程中，要注意減少天然氣的放空，要定期定時進行優(yōu)化清管的流程。為了能夠降低對天然氣耗能，要注意管道的長度，因為管道過長就會出現(xiàn)清管不徹底的情況。為了避免反復清管的現(xiàn)象，應當設定科學合理的管道長度，使得工作人員在正常的清管過程中能減少工作量，同時還能夠有效地保障了天然氣的正常運輸，降低能源成本，經常性進行清管也能保障管道在運輸過程中的安全性。

在優(yōu)化天然氣管道時，要考慮到多重因素，主要有管道的運輸情況和用戶的使用情況。為了能夠降低管道對天然氣的放空，使得天然氣在運輸?shù)倪^程中放空達到最低值，就要求工作人員在事先操作時，優(yōu)化管道的節(jié)能措施。與此同時，在實現(xiàn)優(yōu)化管道的過程中，還要考慮整體的因素，再根據(jù)實際情況，進行一些調整[4]。

2.2 加強對天然氣在運輸?shù)倪^程中的泄漏檢測

為了能夠有效避免天然氣在長輸管道運輸過程中的泄漏，工作人員在平時的工作中，需嚴格根據(jù)工作守則進行操作，必要時還可以進行模擬仿真演練，讓工作人員能夠意識到其嚴重性。除此之外，因為長輸管道連接了各種各樣的設備，為了能夠使這些設備在運輸時不脫落，要求采用焊接的方式保障其牢固性，也能夠有效地降低天然氣在長輸管道的運輸過程中存在泄漏問題，使得天然氣在運輸時始終保持著安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

天然氣在運輸?shù)倪^程中如果受到了過高的壓力，也會導致天然氣的泄漏。為了避免這種情況的發(fā)生，工作人員應當對管道內的壓力進行調整。眾所周知，管道壁內的粗糙程度越大，管道內所產生的阻力就會越大，因為阻力和壓力成正相關，管道內所產生的壓力也就會越高，那么天然氣泄漏的可能性也就會越大?；谶@種情況，在進行天然氣長輸管道運輸?shù)倪^程中，相關人員可以事先在管道壁內采用涂層技術進行管道內壁表面處理，這樣一方面能夠有效減少管道內所產生的阻力和壓力，另一方面也能夠很好地降低管道的腐蝕，使得管道能夠更長久平穩(wěn)運行，有效提升管道的運送效能[5]。

3 長輸送管道在運行時的節(jié)能措施

3.1 系統(tǒng)工藝設計的優(yōu)化

根據(jù)我國現(xiàn)有的管道建設和運行，不難發(fā)現(xiàn)想要進行單一的輸氣管運行是非常困難的，需要建立一套完善的體系結構。傳統(tǒng)式的管線設計已經不能滿足現(xiàn)在的需求。此外這種傳統(tǒng)式的管線設計由于缺乏統(tǒng)一的設計平臺，設計數(shù)據(jù)難以同步，再加上傳統(tǒng)的管線設計是在二維條件下進行的平面圖、立面圖和剖面圖這嚴重的影響了設計的整體性、連續(xù)性和一致性，這樣就加大了成本。相比較老式的管線設計，新式的管線設計它既能夠滿足于傳統(tǒng)管線的安全性，同時也能夠降低成本。

綜合上面的分析，想要讓系統(tǒng)工藝設計做到優(yōu)化，就必須將傳統(tǒng)的管線設計和新式的管線設計進行有效地結合，構成一套成熟的、靈活的管網系統(tǒng)，然后對其進行分析、調整。再根據(jù)我國現(xiàn)有的管線建設基礎上，將其整合起來進行優(yōu)化，以此來達到安全節(jié)能的要求[6]。

3.2 優(yōu)化壓氣站的運行

在進行優(yōu)化壓氣站的運行時，要根據(jù)壓縮機所提供的壓力和管道在運輸?shù)倪^程中所消耗的能量進行分析。如果壓縮機提供的能力遠遠大于管道在運輸過程中所消耗的能量時，則說明管道在運輸?shù)倪^程中消耗了太多的能量，這樣不利于優(yōu)化壓氣站的運行。因為輸氣管道的優(yōu)化運行是降低運輸成本的重要手段之一，為了減少耗能的情況和優(yōu)化壓氣站的有效運行，壓縮機所產生的壓力要和管道在運輸過程中所消耗的能量匹配。隨著我國天然氣事業(yè)的發(fā)展，全國各地建立了很多的天然氣管道網絡，建立了完整的網絡管道體系，更加利于保障壓氣站的運行[7]。

3.3 管道運行中的優(yōu)化

天然氣管道運行的優(yōu)化就是在現(xiàn)有的管道建設和網絡管道系統(tǒng)參考數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)天然氣在長輸管道運輸供氣的情況和居民用戶使用到的天然氣情況，綜合所有可參考的因素對管道運行進行優(yōu)化。這樣做有兩方面的好處，一方面是由于經常性進行管道運行的優(yōu)化，這樣可以很好保障天然氣在管道運輸?shù)陌踩?；另一方面也能夠減少管道的耗能，從而達到了節(jié)能的效果。所以管道運行優(yōu)化不僅給管道企業(yè)減少了能源的浪費從而帶來了一定的利益，而且還為普通用戶帶來了安全[8]。

4 利用余熱開展節(jié)能工作

因為天然氣在長輸管道中的運輸過程，摩擦會產生很高的溫度，但是溫度過高不利于天然氣運輸安全，還會加劇運輸天然氣時的能量損失，從而影響了管道的節(jié)能效果。正是因為這種原因，在長輸管道運行時，要嚴格根據(jù)燃驅壓氣站的實際情況，有效利用在運輸過程中所產生的高溫熱量，采取新式的利用余熱方式開展節(jié)能工作。這種方式就是設計一套完善的余熱換熱裝置，將管道在運輸時所產生的高溫收集起來，利用余熱實現(xiàn)節(jié)能。要加強對耗能設備的優(yōu)化，對余熱系統(tǒng)進行合理地分析，改進天然氣運輸工藝條件，從而提高能源的利用率。與此同時，如果天然氣在長輸管道運輸?shù)倪^程中遇到的阻力過大，也會產生過高的溫度。所以綜合以上情況分析得知，降低長輸管道壁內的阻力和摩擦力都會降低管道內所產生的溫度，這樣就能夠減少能量的損失。此外，調整余熱裝置可有效利用管道內所產生的高溫，進而降低能量的損失[9]。

合理地設置余熱利用系統(tǒng)，有效地實現(xiàn)節(jié)能的效果，需要注意以下兩個方面：第一，要根據(jù)對現(xiàn)有的余熱系統(tǒng)的分析，設置安全和高效的余熱換熱裝置，實現(xiàn)站內燃料氣加熱，以此來降低天然氣在運輸?shù)倪^程中所消耗的能量；第二，要加強余熱系統(tǒng)內部的加熱裝備，實時監(jiān)測天然氣在管道運輸?shù)倪^程中所產生的余熱，再根據(jù)實際情況對余熱裝備進行科學合理地性能優(yōu)化，以此來保證能源在運輸時沒有被浪費而是被有效利用。

5 結語

天然氣在長輸管道運行過程中存在了很多節(jié)能方面問題，為減少天然氣在運輸?shù)倪^程中過度的耗能現(xiàn)象，就必須對長輸管道設備進行節(jié)能設計，提高天然氣在長輸管道的運行效率。因此要制定科學的設計方案，在長輸管道設計階段，針對長輸管道在運行時存在的耗能問題進行分析，采取有效的節(jié)能舉措，制定合理地運輸方案以及采用余熱的方式來開展節(jié)能工作。促使天然氣在運輸?shù)倪^程中能夠保持安全、可靠和高效的運行狀態(tài)。