天然气输气管道设计中的常见难点解析

邓锡斌 郑平平

作为很重要的一种能源，天然气在国家国防、工业建设、生活实践中所起的作用也日趋增大。在天然气运输中，管道当属很关键性的方式之一。为了严格控制输气管道运行的稳定与安全，则应注意针对管道设计难点内容，及时予以优化完善。为此，本文从天然气出发，主要分析了设计输气管道中的一些常见难点，并提出了有效的完善措施，仅供参考。

伴随着现阶段低碳经济理念的广泛普及、绿色经济的飞快增长，天然气工业也获得了长足的发展。在整个社会的建设及国民生活中，也在日益普及应用天然气。因为天然气一般通过管道来输送，因此在市政天然气管道的建设与发展，要求及时创新设计天然气管道的基础理念，大幅提高天然气管道的整体质量，并以此来控制管道切实安全稳定。然而，天然气工程作为极为系统、复杂多变的工程，要求输气周全考量种种施工因素。在一定程度上，设计输气管道的具体质量直接关乎着管道输气的运行效率及天然气质量。就目前天然气设计现状而言，急需优化设计输气管道，达到增强管道安全运行稳定性等的目的，以顺利建设出更优质的天然气管道。

一、国内天然气工业、输气管道的当前发展状况

1.国内天然气当前的资源情况

（1）根据国内调查全国范围石油、天然气所得的结果显示，国内天然气的实际采储量在国际上具有很靠前的排名次序。在全国范围内，陆地存在的天然气产区主要在边远高原区域分布着。尤其以四川、塔里木、准噶尔、陕甘宁、柴达木等为主。而海上存在的天然气则一般就是一些海域，如，东海、南海、渤海等。所以纵观国内天然气分布情况可知，全国范围并没有均匀分布着天然气。

（2）现阶段，在国内天然气市场上，下游一般将天然气用于日常炊事、统一供暖、交通行业、电力工业等领域。因为国民在早期并未清楚认知天然气，以至于很少用到天然气。但伴随天然气市场的进一步开发拓展，天然气也在逐步增大使用范围。不仅居民用户、发电厂商、工业领域用户，而且公共出租车、汽车也开始积极以天然气为主要的燃料动力。其中更多的私家车，也渐渐开始投入使用天然气。为及时缓解供气紧张情况，国内便开始大力推行西气东输的方案，以大幅改善国内有些区域天然气严重紧张的状况。同时，还应该及时转变能源结构体系，进一步协调经济建设与资源应用。

2.国内管道发展形势

因为天然气没有均匀分布，迫使下游居民只好不顾麻烦来使用天然气，所以应全面输送天然气。这便要求通过管道，来统一输送天然气。伴随经济的增长，国内当前时管道制造质量等级也在向上大幅跃进。唯有管道质量足够高，方能充分确保天然气输送过程的安全性。现阶段，国内一般通过高钢级、高压等方式，来设计、建造优质的输气管道。

二、设计天然气输气管道的常用方法

1.动态规划法

作为运筹学的分支之一，动态规划法是求解决策环节内最理想的数学方法。通过应用这类方法，有助于设计人员降低管道设计出现问题的概率，从而进一步增大工程整体经济效益。

2.方案对比法

在工程设计中，作为最常用的一种最简单的方法，方案对比法一般会从提出各种方案，并准确运算及仿真模拟，再通过对比分析获得最理想的方案。

3.数学研习法

通过数学研习法，一般用数学方法，来研究分析定量化问题，并正确做出决策。通过这类方法来展开设计工作，一般具有快捷、效率高、准确、可靠等特点。

三、天然气管道设计中存在的常见难点

1.管道环境复杂多变

众所周知，我国幅员辽阔，广泛横跨平原、高原、丘陵、山脉等。其中，不乏各种特殊地形地貌，如，戈壁、沙漠、苔原等。加上在现代城市地下，又广泛铺设着样式丰富的地基、地铁、桥基、管线等市政设施。所以，在铺设天然气管道的作业环境上，复杂性相当明显。在具体设计天然气管道中，除了应周全考量复杂多变的地貌地形外，还应仔细考察管线沿途路线四周的建筑物、布设的管线等。如果未注意到关键性要素，便常常会引起天然管道的不良设计情况，从而在后续的施工建设、投入应用中，遭遇很严重的困难，有时甚至还会导致事故出现。

2.管道规格严苛

众所周知，天然气属于气体，加之在有限成本、建设环境的局限下，所以定不会密集分布中转节点、供气站等。所以气体长距离输送及现代城市中，面临大量的商户、社区、工业等领域分支，便迫使天然气管道要求架设极具气密性、相当长的管线结构体系。如果出现泄漏，便定会引起大规模断气现象，甚至会造成严重火灾或者爆炸事故。所以在天然气管道上，具有很严苛的规格要求，需要设计人员及时提高专业水平。

3.特殊天气影响

一年四季的天气，定会不断变化。伴随温度的飞快升降，天然气管道也会出现剧烈的胀缩，甚至大幅损坏管道。另外，在室内外、地下等地方布设的天然气管道，气候带来的影响也会程度各异。同时，管道当中的不同位置，不均匀的温度，也会加剧损害天然气管道的程度，从而引起损坏或者泄漏问题。在雷雨、飓风等天气情况下，更加会直接损坏到管道。所以，便应在开始设计天然气类型输气管道时，便考虑到部署中保暖要求以及抗飓风、防雷击需要等。

4.天然气性质及其输送带来的破坏

因为一般会在地下埋设天然气管道或在建筑物中予以内嵌，所以管道拥有的耐受能力应可以确保其维持连续稳定的投入使用年限。譬如，钢管应为30年或以上，PE管应为50年或以上。然而，在天然气中，一般会存在微量硫化氢，不免有所腐蚀管道内壁。加之天然气当中，一般都会含有少量的小灰尘。同时，在高气压下的天然气中，还会裹着一定的灰尘。尽管灰尘冲击力不大，但是高频微观划伤，经过长时间的积累，腐蚀及划伤便会严重伤害管道内壁。所以，在设计天然气管道中，应选用切实适宜的管线材料。

5.沿途多变

在现代城市当中，伴随经济的增长、城市化进程的持续深化，很多市内建筑也需要改造、拆迁或新建。所以天然气在沿途的管线，也会面临多变的环境，相应的天然气线路自己也会发生各种变化。如果某地实际新建的建筑物，在原先设计峰值范围以外，便会迫使当地天燃气出现供应压力不够问题。如果某地实际拆迁过多的建筑物，便会浪费不必要的管线压力。所以，在设计天然气管道中，还应注意周全考量城市经济的整体趋势，与当地既有的近远期规划相结合，预留充裕地扩充当地管线的地方。

四、优化设计天然气管道

1.做好前期考察工作

在正式开始设计天然气管道前，应全面考察天然气管道的整个建设环境，着重明确其中的地理条件、沿途建筑物。同时，还要及时与所在地城建及规划单位、建筑物主管机构、基建责任部门、水电单位等负责其他地下分布管线的单位顺畅交流。再以此为基础，控制天然气所需输气管道的整个设计工作，可以避开失稳地质地层、拥挤复杂多变的地下建筑群或易出现干扰的他类管线。这么一来，方能顺利做好设计天然气整体管道线路的工作。

2.加强安全防范工作

在最初开始设计天然气所需输气管道中，便需要周全考量天然气管道涉及的安全问题或者风险。针对天然气类型输气管道，需要尽量选用极具防腐蚀性能、高耐受性的合金原材料，以便可以长期稳定连续地输送天然气。同时还应从天然气管道出发，做好全程范围的隔温、保温工作，以免过大自然温差引起天然气管道内部剧烈改变温度。此外，在室外还应避免裸露天然气管道，以免因为飓风、雷击等意外因素引起不必要的破坏。而针对天然气管道，在规划设计铺设线路中，还要尽可能绕过频繁开挖路段、容易遭受雷击的部位。这么一来，方能尽可能避免人为、天气等因素，损坏到天然气管道。所以在开始设计时，便尽可能降低天然气管道有关的不稳定因素。例如，在管道铺设的设计中，应尽量安排管道线路远远离开超市建筑体的屋檐或墙角等，常常遭受雷击的范围。

3.优化铺设路径设计

通过一番的前期考察以后，便应从天然气的特点出发，开始规划设计铺设管道具体路径。在这个过程当中，应根据地下实际的情况，展开科学的设计。所以针对天然气，为了顺利设计好输气管道，就要求设计人员具有足够强的专业技能、丰富的实践经验。同时，在设计中还应周全考量管道沿线铺设中的具体环境，防止与其他类型的地下设施发生冲突。例如，注意考虑到城市地下分布的电缆、排水管等虑，以防出现管道线路彼此冲突的现象。其中，应尽可能规划出最短距离的输送路径，以减少输送所耗动力。

五、结语

综上，伴随国内可持续发展的深化推进，经济建设也获得了长足的发展，其中的天然气产业也发展得越来越快。作为极为关键的能源之一，天然气在社会经济建设中起到的作用至关重要。唯有优化设计市政输气管道，方才可为国内经济增长源源不断地提供能源。但是，当前天然气出现了十分突出的供需矛盾，所以相应的输气管道所需承担着的任务也很重。这便需要认真分析管道设计中存在的常见难点，及时优化设计方案，以便安全、稳定地输送天然气。