天然气管道输送管线的工艺设计分析

杜 俊，何东海，彭 玉

（四川华油集团有限责任公司，四川成都 610000）

为了改善环境污染问题，我国也针对能源结构进行了相应的调整，煤炭在一次性能源应用中的占比不断减少，其中天然气等清洁能源得到了广泛应用。不过，天然气的分布范围比较广，若想实现对天然气的充分利用，我国就需要投入大量的资源，对天然气管道输送管线进行科学构建，对天然气进行长距离的安全稳定的运输。若想达到这一目的，则需要对具体情况进行深入了解，并且要从多个角度对天然气管道的输送管线的设计建设进行全方位的分析，对于设计建设的技术工艺标准予以明确，确保输送管线设计的科学性及合理性，为天然气的安全输送提供保障。

1 天然气管道输送工艺参数概述

对于管道输送而言，其本身是输送天然气的一种主要方式，通过管道进行天然气的输送，能够降低能耗以及运费，还可以提高运量，实现连续性的密闭输送，安全性相对较高，因此，在输送天然气时，大多数单位都选用管道输送这一方式。而在开展天然气管道输送线路工艺设计工作时，则需要加强对天然气管道输送工艺的重视，实际情况来看，天然气管道输送工艺参数主要涉及输气量、压力、距离、管径以及温度诸多方面。

1）输气量。对天然气输气量进行计算时，通常都是参考年输气量以及日输气量，在参考年输气量开展计算工作时，一般会以365d作为年周期计算天然气的输气量。

2）输气距离。输气距离是指输送管道本身的长度，而在对天然气输送管道进行设计时，则需要对气源、用户这两方面的信息予以明确，接着则要按照相应的线路走向、距离远近情况，对天然气管道的输送管线进行科学设计，同时还要对天然气管道的应用长度予以确定，其实际长度需要从管道起点开始进行计算，一直到用户的交气点才结束。

3）输气压力。输气压力主要是指天然气管道的最高输气压力，在对其进行计算时，需要使用MPa这个单位。若是天然气的输送管道没有使用压缩机，通常是将管道起点的压力作为其最高压力；对于使用了压缩机的输送管道，则需要将压缩机出口压力作为该管道的输送压力。

4）供气压力。就实际情况来看，供气压力就是指通过输气管道沿线或末端，向相关用户提供足量的天然气，在这一过程中，需要按照供气合同设定好相应的交气压力，这也是管道输送管线设计所需要遵循的条件。

5）输气温度。在对天然气进行输送时，会因为土壤导热、压力降低这两种因素，造成温度降低的情况。在管线沿线的不同点，其温度都会产生相应的变化，这就会对输气工艺计算结果产生一定的影响，其中天然气水、烃露点温度也会因此而受到较大的影响。

2 天然气管道设计中的影响因素分析

我国天然气的分布情况存在不均衡问题，而西气东输的主要目的就是为了改善这一问题，借此提高天然气分布的均衡性。在西气东输的过程中，则需要使用管道对天然气进行输送，因此，会涉及天然气管道输送管线的设计问题。当前，天然气管道输送管线设计中存在的主要问题就是腐蚀问题。在输送天然气时，需要长时间保持传送状态，在这一过程中，会因为多种因素导致管道受到腐蚀，比如，环境因素、天气因素等。

2.1 自然及人文因素

在开展天然气管道传输工作时，经常会出现长输情况，在这样的情况下架设天然气管道时，通常都要翻山越岭，其面临的环境也比较恶劣，导致输送管道的维护难度提升。

天然气管道在使用过程中，也有可能会因为天气因素，受到暴雨、泥石流等多种自然灾害的影响，使得管道出现受损情况，一旦受损，就会造成天然气泄漏问题，从而降低天然气输送的安全性。

2.2 管道内部压强的影响

不管是暴露在外界环境的天然气管道，还是被埋藏在土壤内部的天然气管道，其内部压强通常都缺乏较大平稳性。在对天然气进行输送时，其管道压强的数值若是超出标准值，那么管道会有较大概率出现爆裂现象，从而引发较大的安全事故，甚至会危及相关人员的生命安全。

当下的天然气输送基本是将居民楼作为终端，在输送过程中，天然气管道都是垂直状态进行输送工作的，在这种情况下，管道内部压强也缺乏较高的平稳性，这样也很容易出现管道破裂的安全问题。

2.3 温度因素

对于天然气管道来说，其在工作运行中还会被外界温度所影响，在温度变化的影响下，天然气管道会出现热胀冷缩的现象，这也会提高管道爆裂的概率，使得天然气输送管道的使用寿命减少，不仅会降低天然气管道输送的有效性及安全性，还有较大可能会危害到居民的人身安全。

3 天然气管道输送管线的工艺设计措施

3.1 管道工艺设计要点

天然气管道工艺的设计核心，主要是压缩机组的设计。通常来说，大型的长途输气工程都会应用离心式的压缩机组，因此，在对天然气管道进行设计时，若想提高其设计的合理性及科学性，需要对压缩机组予以科学设计，而且要对天然气管道工程的实际建设要求及具体建设需求，对压缩机组进行合理选择。通常情况下，在设计天然气长输管道时，基本会采用机组备用这一方式，其本身的安全性高，不过投资力度也比较大。若是进行短距离的天然气管道设计，就可以应用投资力度相对较小，且隔站备用的机组方式。这两种方式各有优缺点，需要结合实际情况对其进行有效选择。

在天然气管道工艺设计工作中，还需要重视天然气门站的设计，在对其进行设计时，应该尽可能选择处在安全防火范围内的位置，而且还要靠近城市居民点，更要使其位于常年下风向处，降低其安全风险。与此同时，在确定天然气门站的选址时，还需要对准确避开一些不良土质或者低洼地形，保持面积的广阔性，这样也能够为后期扩建预留足够大的空间。选址还要注意交通的便利性，确保水电资源的充足性，使得排水、污水等能得到有效的处理。

调压站也是天然气管道工艺设计中的一部分，在对调压装置进行设计时，应该做到以下几点。

（1）在设计过程中，要在地面上一些单独的建筑物内部或箱子里，设置相应的调压站，同时还要保证调压箱内部所具备的压力不会高于0.4MPa；

（2）如果在设计中发现地上的条件受到较大的限制，那么在对调压装置进行设计时，应该确保其进口压力在0.4MPa及以下，还要将其位置设置在地下单独的建筑物内部。若是该区域周边的自然环境条件允许，也可以将调压站设计成露天形式，不过，也要注意在调压站周围设置相应的围墙；

（3）要保证调压站的设置，与其他建筑物、构筑物在水平距离上保持一定的标准。

3.2 天然气管道的保护设计

3.2.1 防腐设计

这一设计主要是为了应对天然气管道在应用过程中所受到的腐蚀影响。在具体的设计中，相关设计者可以应用镀锌、镀铜、防腐材料等，对天然气管道进行科学设计。在管道外层，可以涂抹防腐材料，这样则能够降低管道的腐蚀概率。也可以在管道内部涂抹相应的防腐材料，以此提高其自身的防腐蚀性能，进一步延长管道的使用寿命，这样也能够提高天然气运输的安全性。

3.2.2 灾害设计

天然气管道在开展输送工作时，大都处在条件相对比较复杂的环境中，很容易受到泥石流、山体滑坡等自然灾害的影响，导致管道受损甚至破裂，从而增加了事故的发生概率，并且还会对周围的自然生态环境及居民的生命安全产生不良影响。因此，在针对天然气管道输送管线开展相应的灾害保护设计工作时，需要做好实地勘察工作，对于管道建设环境情况进行全面的了解，结合具体的数据信息，选择最佳的铺设方式，减少地质环境的不良影响。

比如，若是处在雨水滑坡频发的环境中，应该结合滑坡的特点，选择使用沟填或跨越等方式，设计好排水设置，提高排水施工效果，同时也要落实钢架加固的设计工作，以降低滑坡对管道的不良影响。此外，天然气管道通常是设置在室外环境之中，一旦遇到雷雨天气，则会有较大概率遭到雷电破坏，致使输送管线出现破裂现象，因此，在对管线进行设计时，应该尽可能规避房屋顶层、屋檐等容易受到雷击的位置。

3.3 明确科学的长输管道设计工艺

在对天然气管道输送管线进行设计时，需要对输送区域内的城市天然气的应用情况及其发展情况予以了解，同时还要对天然气运输过程中，可能会产生的突发事件、天然气质量及维修难易程度等多方面的因素进行全面掌握，还要针对输气管道末端的储气能力予以科学计算，确保天然气输送的安全性及有序性，使其不同输送环节的实际需求能够得到满足。在对天然气的运输方式进行设定时，则要对管道的实际运输能力、用户需求量、管道与压气站之间的距离等予以充分考虑，同时还要将水力计算作为基础，对天然气运输管道口径进行合理设定。需要注意的是，如果管道口径与运输天然气的有关压力呈现出反比例关系，一旦管道口径扩大，那么，运输天然气的平方差就会出现降低的情况。面对这种情况，需要对运输压力平方差进行科学选择，确保天然气在运输应用过程中的安全性及稳定性，以保障经济效果。

在对天然气管道运输管线进行设计时，也要对管道口径进行有效调整，以免对制管能力造成不良影响。而且还要针对管道口径、压气站距离、压力这三方面开展合理的协调工作。在设计中，确定管道口径、厚度等数据之后，就要对管道制作材料予以选择。如果天然气需要加压运输，则要选择合适的压气站距离、压力等级。而在长输管线中，最适宜的应用设备就是离心式压缩机。

3.4 合理设定站场布局

在输送天然气时，会涉及压气站、分输站、加气站、清管站等多个站场。在对其中的分输站、进气站进行设计时，则要缩小与用户以及气源之间的距离，同时还要减少支线的建设长度。在对清管站进行设定时，需要保证其所处位置，便于开展相应的清洁工作。

在具体的设计工作中，应该保证不同站点所处的位置及结构，能够达到天然气的实际运输要求，并且能够满足天然气运输工作的相关需求，使得各项资源的利用率得到提升。

针对不同站点的相关工艺流程，也要进行科学优化，精简相关工艺流程，进一步提高天然气运输的安全性及有效性。

3.5 科学设计管道运输线路

（1）在对天然气管道输送线路进行设计时，应该对沿线的具体情况进行全面的了解，比如，线路管道经过的环境状况、地理位置、交通特点等。同时还要对输送管道的途径情况予以分析，看其是否会经过水利设置、矿区、道路等，提前针对相关矛盾问题制定出有效的应对措施。

（2）设计者在对线路进行设计时，应该规避军事基地、文物保护区、港口等重要发展位置，若是设计的运输线路必须要经过上述位置，则应该及时与有关部门进行交流沟通，针对天然气管道运输线路进行协商讨论，最终选择出一个最佳的方案进行管道线路的铺设。

（3）在设计天然气运输管线时，最需要遵循的一个原则就是安全性，要保证设计、勘察、施工以及运输等诸多环节工作开展的有序性及安全性，尽可能地避免在地质地形条件恶劣的区域开展相关铺设工作。

对于山体滑坡、泥石流等地质灾害频发的区域，在明确运输管道的铺设线路之后，则要做好勘察工作，了解铺设环境，要根据不同的地质条件，选择合适的施工技术。

若是在平原地质进行管线铺设，则需要选用直线管道，这样则能够减少对管道材料的消耗，还能够缩短运输距离；若是不得不在山区进行铺设施工，最好是沿着山脊的走向进行管道铺设，以此减少资源的消耗量；如果是在山川河谷这一区域进行管道铺设施工，则需要尽可能避免管道铺设路线经过山村、居民区、种植区等，以免对居民的经济造成损失，确保整个管道铺设线路的合理性，以防管道在运输天然气的过程中，受到不良影响，促使天然气运输的安全得到保障。

4 结束语

在对天然气进行输送时，需要保证输送过程的安全性，并且要减少天然气的损害，降低安全事故的发生概率。基于此，在对天然气管道输送管线进行设计时，则要对以往传统的设计思路进行转变，同时也要改善传统的设计模式，引进先进的技术手段，对于输送管线的工艺参数则要进行科学优化，设计出可行性及合理性比较高的天然气管道输送线路建设方案。