淺談如何提高天然氣輸氣技術(shù)

【摘要】據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)及用戶情況并結(jié)合國(guó)內(nèi)管材制造水平，進(jìn)行輸氣工藝方案優(yōu)化，并確認(rèn)工藝優(yōu)化方案的技術(shù)可行性，經(jīng)濟(jì)合理性，并驗(yàn)證其運(yùn)行可靠性，進(jìn)而提高了管道設(shè)計(jì)水平。

【關(guān)鍵詞】天然氣；輸氣；工藝設(shè)計(jì)；維護(hù)；管理

筆者通過(guò)對(duì)天然氣管道輸送原理的分析，建立了天然氣輸送工藝，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析和推理。根據(jù)氣體傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，對(duì)流動(dòng)物體進(jìn)行理論分析，并結(jié)合牛頓定律結(jié)合伯努利方程及范寧FANNING公式，推導(dǎo)出管道中壓縮流體的方程，并對(duì)流動(dòng)狀態(tài)下的壓縮氣體進(jìn)行分推導(dǎo)出分紊流及完全紊流，并在流動(dòng)阻力下進(jìn)行理論研究，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臈l件討論。

一、管道輸氣工藝定義

管道輸氣工藝可以根據(jù)氣源條件以及天然氣的組成，來(lái)確定輸氣方式、流程和運(yùn)行方案，一般情況下天然氣的輸氣管道是采用普通的壓縮機(jī)提供壓力，對(duì)輸送的天然氣的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的要求。

1、輸氣工藝：

1）輸氣管道設(shè)計(jì)輸送能力一般都是按照輸送能力設(shè)計(jì)委托書(shū)和合同進(jìn)行輸送氣量，一般情況設(shè)計(jì)工作天數(shù)按照350天計(jì)算。

2）輸氣的管道必須除去機(jī)械雜質(zhì)，并且要符合天然氣Ⅱ級(jí)天然氣標(biāo)準(zhǔn)（GB17820）。

3）輸氣管道和附件也要按照國(guó)家規(guī)定執(zhí)行《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》SY0007和《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0036的要求采取了防腐措施時(shí)，不應(yīng)該自行是增加管壁的厚度。

4）關(guān)于工藝設(shè)計(jì)應(yīng)該有依據(jù)，輸氣的總工藝流程，輸氣漲應(yīng)確定的參數(shù)，并根據(jù)輸氣站工藝參數(shù)和流程，輸氣站的數(shù)量和站間距，輸氣管道的直徑、設(shè)計(jì)壓力依據(jù)壓氣站的壓力比例。

5）管道輸氣應(yīng)該在合理的氣源壓力內(nèi)，并采取增壓輸送，選擇合理的氣壓站比和站間距采用離心式壓縮機(jī)增加壓力輸送。但是占?jí)簯?yīng)選擇在1.2-1.5之間，站間距離不宜小于100千米。

6）具有配氣功能的分輸站的分輸氣體管線宜設(shè)置氣體的限量、限壓設(shè)施。

7）輸氣管道首站和氣體接收站的進(jìn)氣管線應(yīng)設(shè)置氣質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施。

8）輸氣管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足運(yùn)行工況變化的要求

二、管道輸氣技術(shù)以及壓力

要根據(jù)氣源的條件和天然氣的組成，來(lái)確定輸氣的方式、流程和運(yùn)行方案，同時(shí)，要也根據(jù)這個(gè)來(lái)確定管材、管徑、設(shè)備、沿線以及占據(jù)等。

早起時(shí)候天然氣的運(yùn)輸都是靠氣井自然壓力，但是在天然氣運(yùn)輸過(guò)程中不經(jīng)過(guò)處理就直接進(jìn)入管道?，F(xiàn)代天然氣管道運(yùn)輸則用壓氣機(jī)，這樣能更好的給天然氣輸送壓力。

總所周知，天然氣的主要成分是甲烷，其次就是乙烷、丙烷、丁烷及其他重質(zhì)烴類(lèi)氣體。除了這些還有少量硫化氫、二氧化碳、氫氣和水蒸氣等，還可能含有固體砂粒、凝析液和水等。一般情況下天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的容重為0.6780～0.7157公斤/米3，比空氣輕。在這個(gè)空氣含量為5.3%～15%（體積）時(shí)，容易遇到火就發(fā)生爆炸。如果飽和的天燃?xì)庠谝欢▔毫Φ臈l件下，會(huì)發(fā)生外物像雪一樣的結(jié)晶水合物。

當(dāng)天然氣中帶有的固有的雜志使得管道斷面縮小，或者堵塞時(shí)，就要對(duì)管道進(jìn)行儀表和機(jī)件磨平。為了防止這種情況的出現(xiàn)，就要對(duì)天然氣輸氣管道進(jìn)行多方面的處理。就現(xiàn)在而言很多國(guó)家都嚴(yán)格的按照天然氣輸氣標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。因此，天然氣進(jìn)入輸氣管道前必須進(jìn)行氣體液體分離。通常要求經(jīng)過(guò)處理的天然氣中硫化氫含量小于5.5毫克/米3（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；天然氣露點(diǎn)溫度低于管道周?chē)h(huán)境溫度5～10℃。

三、輸氣流程

來(lái)自氣井的天然氣要經(jīng)過(guò)加熱、、降壓、分離，計(jì)量后才能進(jìn)入天然氣處理廠，當(dāng)脫水后在經(jīng)過(guò)一系列的程序在進(jìn)入配氣管道。輸氣管道沿線的壓力與管道一般是串聯(lián)組成，任何一個(gè)壓氣工作參數(shù)發(fā)生變化都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)，因此，對(duì)管道必須統(tǒng)一管理，只有這樣才能保證氣壓機(jī)壓力值一直保持穩(wěn)定。

四、輸氣管道的計(jì)算

氣管道的管徑、壁厚、起點(diǎn)壓力、壓縮比（壓氣機(jī)出口與進(jìn)口壓力之比）和壓氣站間距等參數(shù)的計(jì)算。參數(shù)間的相互關(guān)系反映在輸氣量計(jì)算式上。對(duì)于大管徑、高壓輸氣管道的輸氣量計(jì)算，一般用潘漢德公式：

對(duì)中小管道輸氣量的計(jì)算，一般采用威莫斯公式。在計(jì)算過(guò)程中主要通過(guò)管徑、長(zhǎng)度、溫度、相對(duì)比重、起點(diǎn)和終點(diǎn)的壓力情況，進(jìn)行對(duì)比。一般情況如果管道加粗一倍，輸氣量可以增加六倍，壓氣站之間的距離也就會(huì)縮短一般，輸氣量就增加百分之四十，這樣以來(lái)提高輸氣壓力和降低溫度就會(huì)得到很好的控制。

建設(shè)管道時(shí)，輸氣量一般是給定的，可以根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)選擇對(duì)應(yīng)的壓縮比例及相應(yīng)的站間距離，并按照公式計(jì)算需要的管徑和壓氣機(jī)的出口壓力，并對(duì)此作出不同的方案，用來(lái)對(duì)比管材的消耗和需要的功率，從而確定最優(yōu)的參數(shù)。計(jì)算管道輸氣時(shí)，一般要從末端開(kāi)始，根據(jù)末端的長(zhǎng)度、儲(chǔ)氣量和管徑，然后再計(jì)算其他管段。

五、提高管道輸送效率的措施

輸氣管道在正常運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)管內(nèi)有積垢、積液等現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響了管道的輸送效率，為了提高管道的輸送效率，通常依據(jù)管道最佳的工作效率為基礎(chǔ)，對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)。提高運(yùn)行效率的措施一般如下。①在用氣中心建立氣庫(kù)，減小終點(diǎn)配氣量對(duì)輸氣的影響，進(jìn)而保證輸氣管道經(jīng)常按照高效輸氣量進(jìn)行輸送，同時(shí)，要充分發(fā)揮管道的輸氣能力。②選擇排量、功率和壓力并對(duì)其進(jìn)行壓氣管理，使其在輸氣量正常的范圍內(nèi)還要保持更高的輸氣量。③使用內(nèi)部涂層，降低管內(nèi)的粗糙程度，盡量的減小壓力帶來(lái)的損失。④使用有效的清潔器材，清理管內(nèi)的障礙物。⑤降低在天然氣在運(yùn)輸過(guò)程中的溫度，提高輸送壓力。

總之，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足輸氣要求，并能在用氣高峰時(shí)，能及時(shí)的環(huán)節(jié)輸氣壓力，應(yīng)該通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)工程，合理的選擇輸送管道的口徑、厚度、材質(zhì)，這樣才能合理的降低工程投資，提高利用效率。