天然气长输管道节能设计探讨

马礼

摘 要：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。

关键词：天然气长输管道;节能设计;应用

1国内研究现状

伴随我国经济不断发展，人们对于天然气也提出全新需求，在这一背景下，长输管道节能设计便显现出极大必要性，我国现阶段针对长输管道节能设计方式主要有提升设计系数、增加管道直径、提升纲级等，但是此类方式皆需将具有较高可靠性的设计与评价方法作为支撑依托。以现阶段含有一级天然气管道并进行0.8设计系数地区为例，在现阶段所取得节能效果与理想状态差异较小。同时，我国长输管道标准将ISO16708—2006—Petroleumandnaturalgasindustries-Pipelinetransportationsystems-Reliability-basedlimitstatemethods等正式引入到国内管线可靠性设计理念当中，但是，这一标准由于仅仅是站在定性角度对节能理念展开阐述，因此，需在经过更深层次研究后才能将其在我国天然气长输管道节能设计当中真正有效应用。

2天然气长输管道节能设计

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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。

2.6输气管道的运行优化

2.6.1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。

2.6.2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。

结束语

近些年来，我国天然气管道发展极为迅速，但是這一背景也令管道在设计、施工、输送等各环节当中出现不同可靠性问题。就管道行业而言，天然气长输管道运输工作是关键核心所在，伴随我国节能减排理念不断深入，节能工作在长输管道设计当中所受重视力度也在逐渐加大。

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