长输管道设计中的节能技术应用

何东海，曹勇，杜俊

(四川华油集团有限责任公司，四川 成都 610000)

0 引言

随着我国经济的发展，人们越来越重视低碳环保，为了能够让人们生活在一个绿色健康的环境下，我国极其重视对天然气在人民群众生活中的推广和使用。天然气相比于传统使用的煤炭来说清洁环保，因此为了能够更好地满足人们对高质量生活的需求，我国加大对天然气的推广和使用。但是天然气长输管道在运输的过程中，会出现能源的消耗问题。为了能够降低运输的成本，就必要采用科学合理地方式进行制定可行的方案，来解决在天然气运输过程中存在的耗能过高的问题。

1 降低长输管道耗能，进行节能设计

1.1 科学合理地确定运输方案

在对天然气长输管道进行制定合理的运输方式时，应该要对其发展趋势和现在我国的长输管道技术进行一个基本的了解和掌握基本情况。实施长输管道作业时，要根据现有的情况来考虑高压输送的效果，使其能够在合理范围之内，减少天然气在长距离的运输过程中由于摩擦所带来的能源浪费。除此之外，天然气在长输管道运输过程中，天然气的密度并不是不变的，而是随着长输管道的距离增加，天然气的密度是在不断地降低。为了能够保障天然气在长距离运输的过程中减少密度的降低，需采用天然气压缩技术，可有效地减少压气站设置的数量，降低天然气在长距离运输过程中的成本，从而达到很好的节能效果[1]。在长输管道运行的实践中，还要考虑到管道的压力、管道的口径以及管道的长度，综合这几个方面来评估长输管道对天然气耗能的影响，根据这些情况制定出节能运输方案。同时为了避免长输管道在运输方面存在的安全隐患，在选择制作管道的材料时，要选择安全可靠的材料，既可以保障在运输过程中的安全，同时也能够有利于节能。

1.2 长输管道运输过程中沿程摩擦阻力的控制和耗能

在长输管道的运输过程中，为了有效地避免管道中存在的阻力，必须考虑管道壁的粗糙程度以及管道口径的大小。为了减少管道中存在的阻力，还要在管道壁内涂上一层防阻力的物质，以此减少长输管道在运输的过程中所受的沿程摩擦力，增强天然气的运输效率。除了减少长输管道在运输过程中的阻力问题，还要注意到管道内的温度。如果管道内的温度过高，就会导致管道内的压力快速增高，增加生产的安全隐患。为了保障长输管道在运输的过程中良好的平均运行压力，要适时调整管道内的温度，达到降低压力和减少耗能的目的[2]。为了实现这种设计目标，保障长输管道在运输时减少沿程摩擦阻力和减少耗能，专业技术人员需注重合理设置空冷器，并且还要实时监测耗能的情况。如果长输管道内温度的降低导致了使用的费用要低于空冷器在运行时的费用，说明降低长输管道温度的操作是正确的，表明确实降低了能源的浪费，达到了节能的目的。

1.3 合理选择离心式压缩机为管道驱动方式

在初期探索时，曾选择汽轮机方式驱动天然气长输管道的运输，在实际过程中发现长输管道不适用以汽轮机驱动，所以汽轮机驱动方式在天然气长输管道运行中很难得到真正的应用。与此同时，相关人员在实践的过程中发现电动机的驱动方式也不适用于天然气长输管道运输。虽然电动机驱动方式有很多的优点，比如在运行维护方面、节能和环保等方面的优点，但是由于这种方式受限于电网的要求，如果强行应用到天然气长输管道的运输中，就有很大的电量需求，会产生大量的电费，达不到节能的效果[3]。

根据这些讨论的情况，相比之下离心式压缩机比较适合用于长输管道运行。在选择离心式压缩机的过程中，首先要考虑到当地是否满足这样的能源要求，此外还要考虑到节能设计的理念，减少耗能。采用这种离心式压缩机的驱动方式，可以很好地减少能源成本。在这个基础上，完善离心式压缩机的工作性能，可以达到长输管道的节能需求。

2 天然气长输管道设计的节能措施

2.1 在管道运行中要减少天然气的放空

在进行管道运输的过程中，要注意减少天然气的放空，要定期定时进行优化清管的流程。为了能够降低对天然气耗能，要注意管道的长度，因为管道过长就会出现清管不彻底的情况。为了避免反复清管的现象，应当设定科学合理的管道长度，使得工作人员在正常的清管过程中能减少工作量，同时还能够有效地保障了天然气的正常运输，降低能源成本，经常性进行清管也能保障管道在运输过程中的安全性。

在优化天然气管道时，要考虑到多重因素，主要有管道的运输情况和用户的使用情况。为了能够降低管道对天然气的放空，使得天然气在运输的过程中放空达到最低值，就要求工作人员在事先操作时，优化管道的节能措施。与此同时，在实现优化管道的过程中，还要考虑整体的因素，再根据实际情况，进行一些调整[4]。

2.2 加强对天然气在运输的过程中的泄漏检测

为了能够有效避免天然气在长输管道运输过程中的泄漏，工作人员在平时的工作中，需严格根据工作守则进行操作，必要时还可以进行模拟仿真演练，让工作人员能够意识到其严重性。除此之外，因为长输管道连接了各种各样的设备，为了能够使这些设备在运输时不脱落，要求采用焊接的方式保障其牢固性，也能够有效地降低天然气在长输管道的运输过程中存在泄漏问题，使得天然气在运输时始终保持着安全稳定的运行状态。

天然气在运输的过程中如果受到了过高的压力，也会导致天然气的泄漏。为了避免这种情况的发生，工作人员应当对管道内的压力进行调整。众所周知，管道壁内的粗糙程度越大，管道内所产生的阻力就会越大，因为阻力和压力成正相关，管道内所产生的压力也就会越高，那么天然气泄漏的可能性也就会越大。基于这种情况，在进行天然气长输管道运输的过程中，相关人员可以事先在管道壁内采用涂层技术进行管道内壁表面处理，这样一方面能够有效减少管道内所产生的阻力和压力，另一方面也能够很好地降低管道的腐蚀，使得管道能够更长久平稳运行，有效提升管道的运送效能[5]。

3 长输送管道在运行时的节能措施

3.1 系统工艺设计的优化

根据我国现有的管道建设和运行，不难发现想要进行单一的输气管运行是非常困难的，需要建立一套完善的体系结构。传统式的管线设计已经不能满足现在的需求。此外这种传统式的管线设计由于缺乏统一的设计平台，设计数据难以同步，再加上传统的管线设计是在二维条件下进行的平面图、立面图和剖面图这严重的影响了设计的整体性、连续性和一致性，这样就加大了成本。相比较老式的管线设计，新式的管线设计它既能够满足于传统管线的安全性，同时也能够降低成本。

综合上面的分析，想要让系统工艺设计做到优化，就必须将传统的管线设计和新式的管线设计进行有效地结合，构成一套成熟的、灵活的管网系统，然后对其进行分析、调整。再根据我国现有的管线建设基础上，将其整合起来进行优化，以此来达到安全节能的要求[6]。

3.2 优化压气站的运行

在进行优化压气站的运行时，要根据压缩机所提供的压力和管道在运输的过程中所消耗的能量进行分析。如果压缩机提供的能力远远大于管道在运输过程中所消耗的能量时，则说明管道在运输的过程中消耗了太多的能量，这样不利于优化压气站的运行。因为输气管道的优化运行是降低运输成本的重要手段之一，为了减少耗能的情况和优化压气站的有效运行，压缩机所产生的压力要和管道在运输过程中所消耗的能量匹配。随着我国天然气事业的发展，全国各地建立了很多的天然气管道网络，建立了完整的网络管道体系，更加利于保障压气站的运行[7]。

3.3 管道运行中的优化

天然气管道运行的优化就是在现有的管道建设和网络管道系统参考数据的基础上，根据天然气在长输管道运输供气的情况和居民用户使用到的天然气情况，综合所有可参考的因素对管道运行进行优化。这样做有两方面的好处，一方面是由于经常性进行管道运行的优化，这样可以很好保障天然气在管道运输的安全性；另一方面也能够减少管道的耗能，从而达到了节能的效果。所以管道运行优化不仅给管道企业减少了能源的浪费从而带来了一定的利益，而且还为普通用户带来了安全[8]。

4 利用余热开展节能工作

因为天然气在长输管道中的运输过程，摩擦会产生很高的温度，但是温度过高不利于天然气运输安全，还会加剧运输天然气时的能量损失，从而影响了管道的节能效果。正是因为这种原因，在长输管道运行时，要严格根据燃驱压气站的实际情况，有效利用在运输过程中所产生的高温热量，采取新式的利用余热方式开展节能工作。这种方式就是设计一套完善的余热换热装置，将管道在运输时所产生的高温收集起来，利用余热实现节能。要加强对耗能设备的优化，对余热系统进行合理地分析，改进天然气运输工艺条件，从而提高能源的利用率。与此同时，如果天然气在长输管道运输的过程中遇到的阻力过大，也会产生过高的温度。所以综合以上情况分析得知，降低长输管道壁内的阻力和摩擦力都会降低管道内所产生的温度，这样就能够减少能量的损失。此外，调整余热装置可有效利用管道内所产生的高温，进而降低能量的损失[9]。

合理地设置余热利用系统，有效地实现节能的效果，需要注意以下两个方面：第一，要根据对现有的余热系统的分析，设置安全和高效的余热换热装置，实现站内燃料气加热，以此来降低天然气在运输的过程中所消耗的能量；第二，要加强余热系统内部的加热装备，实时监测天然气在管道运输的过程中所产生的余热，再根据实际情况对余热装备进行科学合理地性能优化，以此来保证能源在运输时没有被浪费而是被有效利用。

5 结语

天然气在长输管道运行过程中存在了很多节能方面问题，为减少天然气在运输的过程中过度的耗能现象，就必须对长输管道设备进行节能设计，提高天然气在长输管道的运行效率。因此要制定科学的设计方案，在长输管道设计阶段，针对长输管道在运行时存在的耗能问题进行分析，采取有效的节能举措，制定合理地运输方案以及采用余热的方式来开展节能工作。促使天然气在运输的过程中能够保持安全、可靠和高效的运行状态。