浅谈天然气管道输送管线的工艺设计

张延辉(陕西省燃气设计院,陕西 西安 710043)

王姣(陕西陕化煤化工集团有限公司,陕西 渭南 714100)

1 国内天然气输送管道发展现状

天然气的主要用作燃料，也可制造化学药品、炭黑、和液化石油气，天然气还可用于生产丙烷、丁烷，这些都是重要的化工原料。目前我国天然气工业已呈现出一派蓬勃发展的景象。

2 天然气管道输送

管道输送是天然气输送的主要方式，管道输送具有能耗少，运费的、运量大、连续密闭输送安全性好的优点。

2.1 管输的主要输送工艺参数

天然气管道输送工艺参数主要指输气量、输送距离、输气压力、管径和输气温度等。

2.1.1 输气量

输气量是按照年输气量与日输气量计算，当用年输气量时，一般工作天数按365天计算。

2.1.2 输气距离

一般指管道长度，输气管道设计时，一般气源和用户是先确定，根据线路走向方案，可以确定天然气管道的长度，从天然气管道起点到天然气用户交气点的管道长度。

2.1.3 输气压力

输气压力指管道最高输气压力，以MPa计算，没有压缩机的管道即为管道起点最高压力，有压缩机时即为压缩机出口压力。

2.1.4 供气压力

输气管道沿线或末端向用户供气，供气合同中要求确定交气压力，管输天然气应满足这些压力要求，并一次压力作为管道设计条件。

2.1.5 输气温度

天然气在输送过程中，由于土壤传热和压力降低产生焦-汤效应，温度会降低。

由于管道沿程个点温度都会发生变化，因此输送温度除了对输气工艺计算产生影响外，对于天然气水、烃露点温度也会产生影响。

3 天然气长输管线的工艺设计内容要求

天然气长输管线又称输气干线，在我国压力管道分类中属GA类，其设计应遵循规范《输气管道设计规范GB50251》

3.1 长输管线，一般有四种类型：

3.1.1 坑口煤制气厂集气站到城市或工业基地修配站的管线。

3.1.2 从油气田集（压）气站导城市配气站的管线。

3.1.3 从最近城市的天然气输气干线一级调压站到城市配气站的管线。

3.1.4 邻近城市的石油化工厂、焦化厂、制气厂、矿井气转输站或石油炼厂集气站到城市储配站的管线。

3.2 天然气长输管线的构成和功能

长输管线的目的就是根据用户的需求，把净化处理后符合管输气质标准的天然气送到大型工业用户或者城市，长距离输气管线系统一般由输气干线、集输管网、燃气净化设备、压气站、分配站（终点调压计量站）、管理维修站、及管路附件、通讯和遥控设备、电保护装置等组成。由气源来的燃气，经过节流、分离、脱游离水、油和机械杂质后，进入集气站。从集气站出来的燃气进入处理厂进一步净化后进入起点站，在起点站中除尘、凋压，计量后送入输气干线，如果燃气的起点压力较低，则先在压气站升压。

长输管线系统必须具备以下功能：

3.2.1 计量的功能。长输管线输气过程中应设置专门的流量计进行测量。

3.2.2 增压的功能。由于地理因素以及末段用户距离的不同、气田的原始压力也不同，长距离输管道在输送过程中常常需要压缩机进行增压措施。

3.2.3 接受和分输功能。大口径长输距离输气管道往往经过沿线附近的多个气田分别供给许多城市使用，因此它中途要接收气田的来气和分输给各个城市。

3.2.4 截断功能。长输管线不可能不发生损坏，为了确保管线某处发生损坏时不至于引起更大面积的断气和防控损失，应分段设置截断阀，确保在发生意外爆破事故时能截断阀可靠关闭，切掉气源。

3.2.5 调压功能。与长输管道连接的下游管线设计的压力等级通常较低，如城市管网，因此要把干管的出口压力调到一个相对稳定的压力。

3.2.6 清管的功能。由于管道内无法避免有施工过程中留下的脏乱杂物以及常年运行后产生的固体颗粒、锈渣、积液等等。因此我们要对长输管道进行定期的清理。

3.2.7 储气调峰的功能。由于天然气的生产和运输一般是一天内均衡供给的，而城市用气随时都在变更，因此利用长输管线末端压力的变化，部分适当地缓冲这种均衡供气和不均匀用气之间的问题。

4 天然气输气方案工艺计算的基本参数

要进行输气方案的工艺计算，至少要具备如下基本参数：

每年输送的数量Q应达到10m3；

天然气的基本组分以及相对密度；

输气线路的走向和大致长度；

假设输气管道中沿途有更多的分气点位，我们还必须掌握大致的分气点之间的距离以及相对分气量，以用于分气的影响计算。

根据文中这几项基本参数，我们可以处理各种输气实例方案的工艺计算，编制各种形式输气方案。最终计算末段长度；测算压气站之间的距离以及压气站数；推导最终单站功率；初步筛选燃-压机组的型号并确定机组组数；并计算估计燃料气耗量；最后可以计算所消耗钢材量。

从上述工艺计算基础上可以得出有关主要参数指标从而进行技术经济测算，计算出每项输气方案的基本建设投资、管输的费用、输气的成本、以及重点门站的天然气价格等各方面经济指标，通过研究对比发现，挑选出几组优化的输气方案，旨在为以后更进一步的研究打下理论基础。

[1]杜晓春.关于城市天然气管网系统优化设计的方法研究:(硕士学位论文)[C].2005.

[2]李俊，王卓.城市燃气管道优化设计探析[J].科技传播，2013.

[3]宋德琦，苏建华，任启瑞等编著.天然气输送与储存工程[M].北京：石油工业出版社，2004.