天然气长输管道节能降耗论文

摘要：本文从管道输送中能耗形成的机理入手，分析了直接能源消耗和间接能源消耗产生的原因，提出采用选择压缩机组、优化压缩机运行及采用内涂层技术等工艺降低直接能量耗损，在间接能耗控制方面通过采取一定的措施降低天然气的泄漏和放空，降低间接能耗，从而降低天然气的管道输送成本。

关键词：天然气；长输管道；直接能耗；间接能耗

随着社会经济的发展，化石燃料的燃烧带来的环境问题日益严重，天然气因自身热值高、安全环保、经济性好等特点被广泛应用到各行各业。但由于天然气多集中在人烟稀少的我国西部地区，且大部分处于交通不发达地区，与天然气消费地区相隔较远[1]。这就使天然气须经过长距离运输，因此长输管道成为天然气运输的主要途径。随着输气管道的不断增多，长输管道天然气的能耗问题逐步显现，为了控制天然气的运输成本，急需对天然气长输管道的能耗问题进行研究并采取相应措施来降低运输能源消耗。

1天然气输送的过程分析

天然气作为一种清洁能源，在世界范围内被广泛应用。天然气的输送分为管道运输和液化运输，由于天然气不易储存，管道运输是天然气运输的最佳方式。目前世界范围内已建成的管道达150万公里，已经连接成地区性、全国性或国家性的管道运输网络。在管道运输方面，首先必须保证运输的安全性和可靠性，同时管道运输中产生的能源消耗也是急需解决的问题。在管道运输天然气的过程中产生的能耗分为直接能源消耗和间接能源消耗[2]。直接能源消耗主要是指压缩机组、管道运输材质等工作过程中产生的能源消耗。直接能源消耗智能通过技术手段降低，但不能避免。而间接能源消耗主要是指在运输过程中的天然气泄漏、放空等造成的，间接能源消耗可通过技术手段来避免发生。

2降低长输管道的直接能耗

2.1优化输气管道的运

行优化输气管道的运行是指在管道初期能耗最小的情况下，实现供需平衡，高效完成天然气的输送，在保证供应量的同时，降低能耗和天然气的运输成本。在优化方面分为稳态最优工况、最优调度和动态下的最优工况。这种降低能耗的方式通过利用相应的控制系统，在管理和调度上保证系统在最低能耗的情况下运行，以此来降低管道运输的直接能耗。

2.2降低管道阻力

天然气在管道输送过程中，需要克服一定的摩擦力，这就产生了一定的摩擦损耗，造成一部分能量在摩擦中损失。管道内摩擦力的大小与管道内表面的粗糙度有很大关系，以管道直径35.56cm、长385km的运输管道为例，管道内表面粗糙度和输气管的压降关系.减小管道的摩擦力是降低能源消耗的有效方式，因此对管道内壁按照RP512标准进行涂层，来降低管道内壁的摩擦力。研究表明，通过采用涂层技术可以在相同的管道压力和温度下，提高5%~8%的输气量，有效地降低了直接能源消耗。

2.3合理地选择压缩机、原动机

压缩机主要应用在压气站，压气站主要完成对管道的增压，为天然气的传输补充能量[3]。压缩机的能源消耗是直接能源损耗中最大的一部分。在天然气管道运输中的压缩机主要分为往复式和离心式两种。功率分布见表2。离心式压缩机的压缩比和热效率比较低，没有往复运动的部件，排量比较大，在控制方面比较容易实现流量的调节和控制，在大排量低压比的运输环境下比较适合采用离心式压缩机。往复式压缩机的压缩比和热效率比较高，同时往复运动的部件易磨损，维护率高，适合在低排量、高压比的运输环境下使用。压缩机的原动机为电动机或燃气轮机，电动机结构简单，运行稳定，受系统运行的影响较小，燃气轮机主要用于大排量压缩机，在匹配上比电动机更容易实现。因此，选择压缩机的原动机时，如果压气站距离电网较近，适合选择以电动机作为原动机；如果距离电网较远，则适合采用燃气轮机。使用燃气轮机时要配合使用效率较高的机组，同时配套建设热力回收循环系统，提高机组的热效率，降低能源消耗。

2.4优化压缩机的运行

管道的输气量变化时，会造成压缩机偏离原来的运行状态，使机组的效率下降，增加系统的能源消耗。针对此情况，可在长输管道的末端增加管道储气装置，用于缓冲因输气量的变化对系统运行状态的影响。

2.5采用先进的输气工艺

采用先进的输气工艺和技术可以有效降低天然气在长距离管道运输中的能量损失[4]。(1)采用高压输送。采用高压输送时，可使输送的天然气密度增加，提高输送的效率，同时降低压缩机的能耗，在管道内部由于天然气的流速降低，使得摩擦阻力降低，又进一步降低了管道运输的能耗。(2)采用富气传输。富气传输是目前比较先进的传输方式，在输气过程中加入多种气体，造成传输的天然气密度增加，从而降低流速，在传输过程中与管道内壁产生较小的摩擦，从而降低能源的消耗。与传统的传输方式相比，该方式既环保又安全，同时增加长距离管道运输的效率，降低能源的消耗。

3降低长输管道间接能源消耗

3.1降低天然气传输过程中的空放量

天然气的空放是指在进行管道维修或抢修工作时，造成在此期间管道内的天然气直接排到空气中，而形成的天然气浪费现象[5]。采取一定的技术措施可以降低甚至消除这种空放现象，具体措施如下：

3.1.1安装截止阀

在长输管道上按照一定的距离安装截止阀，在管道维修期间，可以在管道断开处的上下游关断截止阀，将管道关闭进行维修，这样就能避免天然气的放空现象。

3.1.2配装移动式压缩机

维修时通过移动式压缩机将防控段的天然气输送到上下游，可以保持管道运输的气密性，降低排放天然气。

3.1.3保持管道的气密性

在进行管道维修或清洗时，不能停止输气，同时不要破坏管道的气密性，这样可以有效降低天然气的放空。

3.1.4设置放空段长度

经过长时间的工程实践，可以科学地计算或试验合理的放空段长度，通过事先的设置，可以有效地避免放空现象，进而降低能耗。

3.2降低天然气泄漏

天然气在管道运输中容易产生泄漏，一旦发生天然气泄漏，将造成许多危害，首先天然气属于易燃易爆气体，一旦泄漏遇到明火，会产生大面积爆炸，危害周边安全，同时天然气的泄漏会造成一定的经济损失，因此应尽量避免天然气泄漏事件的发生。天然气的泄漏主要包括输气设备上的泄漏和天然气管道上的泄漏。输气设备的泄漏主要由于压缩机密封不好、输气设备密封不好及所用的密封圈或密封垫老化和磨损等现象造成。因此针对输气设备要定期进行密封性检查，同时定期更换输气设备的密封圈。管道上的天然气泄漏一般是由于管道受到腐蚀破坏、管道漏气

4结论

管道输送中的直接能源消耗只能尽量降低，但不能完全避免。而间接能源消耗，则可以采取一定的技术手段加以避免。通过机组的运行状态进行优化调整、选择合理的设备及增加涂层降低管道的摩擦阻力可以有效地降低直接能耗。通过加强职工节能意识，增强责任心，加强对管道的安检可以尽可能地降低间接能耗。降低天然气的长输管道的能耗对于促进降低天然气的运输成本具有重要意义。

作者:吴科 单位:四川科宏石油天然气工程有限公司

参考文献:

[1]卢东林.降低天然气长输管道能耗措施[J].石油石化节能，2014，(4)：44-46.

[2]宋爽，李小睿，王永强，等.长输管道自控系统维护管理方法探索[J].仪器仪表用户，2013，(1)：17-19.

[3]陈洪洲.浅议消除天然气长输管道的安全隐患[J].科学咨询（科技管理），2012，(6)：55-56.

[4]刘银春，杨光，常志波，等.天然气长输管道的节能降耗[J].天然气技术，2007，(6)：57-59.