淺談天然氣高壓管道（西氣東輸二線）開(kāi)口分輸

文/朱曉東 新疆翔宇建設(shè)工程有限責(zé)任公司 新疆 烏魯木齊 830099

淺談天然氣高壓管道（西氣東輸二線）開(kāi)口分輸

文/朱曉東 新疆翔宇建設(shè)工程有限責(zé)任公司 新疆 烏魯木齊 830099

高壓管道開(kāi)口分輸，在消耗最少管材的條件下獲得最大的輸氣量。同時(shí)充分利用壓力，在末站CNG母站充裝過(guò)程可實(shí)現(xiàn)50%充裝量由管道壓力直充。從而減少CNG充裝過(guò)程中電能的消耗，在同行業(yè)中CNG充裝成本上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)權(quán)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更高競(jìng)爭(zhēng)能力。

高壓管道；不減壓；分輸

此論文結(jié)合新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師天然氣工程（昌吉分輸站西二線開(kāi)口分輸、高壓長(zhǎng)輸管線及總站運(yùn)行）相關(guān)情況完成。

一、城市燃?xì)鈿庠搭愋蛯?duì)比

天然氣氣源是城市天然氣利用工程的重要基礎(chǔ)，其技術(shù)條件必須滿足城市供氣連續(xù)性等基本要求。天然氣氣源按其來(lái)源不同，可分為長(zhǎng)輸管道天然氣、壓縮天然氣供應(yīng)。

（1）長(zhǎng)輸管道天然氣

長(zhǎng)輸管道是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、使用單位間的用于輸送商品介質(zhì)（油、氣等），并跨省、市，穿、跨越江河、道路等，中間有加壓泵站的長(zhǎng)距離管道。

天然氣的生產(chǎn)和儲(chǔ)存設(shè)施大都遠(yuǎn)離城市，天然氣對(duì)城市的供應(yīng)一般都通過(guò)長(zhǎng)輸管線實(shí)現(xiàn)的。天然氣長(zhǎng)輸管線的終點(diǎn)配氣站稱為城市接受門站，是城市天然氣輸配管網(wǎng)的氣源站，其任務(wù)是接收長(zhǎng)輸管線輸送的天然氣，在站內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量后，進(jìn)入城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)。長(zhǎng)輸管道天然氣是目前我國(guó)大中型城市的主要?dú)庠础?/p>

（2）壓縮天然氣

壓縮天然氣（Com p ressed Na tu ra l Gas，簡(jiǎn)稱CNG）指壓縮到壓力大于或等于10MPa且不大于25MPa的氣態(tài)天然氣，是天然氣加壓并以氣態(tài)儲(chǔ)存在容器中。

在用氣城鎮(zhèn)或小區(qū)的壓縮天然氣供氣站（也稱CNG減壓站、卸氣站或釋放站）內(nèi)，長(zhǎng)管拖車轉(zhuǎn)運(yùn)的壓縮天然氣經(jīng)卸氣、減壓、儲(chǔ)氣、計(jì)量加臭后，通過(guò)城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)供應(yīng)給各燃?xì)庥脩?。系統(tǒng)具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低、工期短、見(jiàn)效快、靈活多變的優(yōu)點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)離長(zhǎng)輸管道或暫時(shí)無(wú)法建輸氣管道的中小城市或遠(yuǎn)離城市中心的居民小區(qū)提供氣源保證，也可作為管道天然氣的調(diào)峰氣源。

通過(guò)二種氣源類型的對(duì)比，長(zhǎng)輸管道氣源有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。而新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師地處烏昌腹地，西氣東輸二線在周邊經(jīng)過(guò)，得天獨(dú)厚的天然氣資源優(yōu)勢(shì)成為本工程的有力支撐點(diǎn)。本項(xiàng)目氣源來(lái)自西氣東輸二線昌吉分輸站，通過(guò)6.88Km GA1級(jí)長(zhǎng)輸管道輸送至頭屯河天然氣總站，因此有充分的氣源保障。

二、分輸站不減壓分輸工藝

由于城市燃?xì)饨?jīng)營(yíng)單位下游用戶主要以居民用氣、公福用氣和工業(yè)用氣為主，且用氣壓力均低于0.4M pa。因此國(guó)內(nèi)城市燃?xì)馄髽I(yè)在從上游分輸站分輸工藝設(shè)計(jì)時(shí)，普遍采用分輸站先減壓后分輸方案，即分輸站將管道天然氣壓力減至2.5～4M pa后分輸至城市燃?xì)忾T站（調(diào)壓站），城市燃?xì)忾T站（調(diào)壓站）再次減壓后輸往城市管網(wǎng)。此種方案優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)分輸站減壓后，上游分輸站出站壓力降低對(duì)下游管道、設(shè)備的壓力等級(jí)要求降低，從而降低了管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)先減壓后分輸方案與不減壓直接分輸方案的對(duì)比，減壓分輸?shù)暮芏嗖蛔阒幰舱宫F(xiàn)在我們面前。上游中石油分輸站內(nèi)分輸設(shè)備，國(guó)內(nèi)普遍運(yùn)作模式為由城市燃?xì)饨?jīng)營(yíng)企業(yè)按照上游中石油企業(yè)要求采購(gòu)、安裝分輸設(shè)備，投運(yùn)后委托中石油企業(yè)管理。按照中石油相關(guān)規(guī)范要求，為保證安全運(yùn)行減壓裝置、安全切斷裝置、計(jì)量器具等均需采購(gòu)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備采購(gòu)、維護(hù)費(fèi)用高、供貨周期長(zhǎng)等為下游城市燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)企業(yè)造成沉重負(fù)擔(dān)。本項(xiàng)目由于設(shè)計(jì)方案為不減壓直接分輸，設(shè)備采購(gòu)中避免了減壓裝置、安全切斷裝置的采購(gòu)費(fèi)用，大大降低了城市燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)企業(yè)的投資負(fù)擔(dān)。

于此同時(shí)由于本項(xiàng)目為分輸站西氣東輸二線開(kāi)口不減壓直接分輸，分輸站至頭屯河天然氣總站長(zhǎng)輸管線設(shè)計(jì)壓力等級(jí)與上游中石油管線為同等壓力級(jí)別，從根本上避免了下游管線超壓而引發(fā)的安全事故。在常規(guī)性減壓分輸項(xiàng)目中，下游管線運(yùn)行企業(yè)需時(shí)刻關(guān)注管線壓力變化，防止管線運(yùn)行壓力超壓造成的燃?xì)庑孤?、爆炸等安全事故的出現(xiàn)。另外以輸氣管道輸氣能力為衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)管道直徑為定值時(shí)，管道輸送介質(zhì)壓力等級(jí)越高其輸氣能力越大。本項(xiàng)目輸氣管道輸氣能力是同等口徑管道輸氣能力的2～3倍（如圖A.0.1）。

三、12Mpa進(jìn)站運(yùn)行技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)城市燃?xì)鈭?chǎng)站系統(tǒng)進(jìn)氣壓力基本在4Mpa以下，此類項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)進(jìn)氣壓力等級(jí)較低，場(chǎng)站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)此類壓力等級(jí)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，技術(shù)制造水平也趨于成熟穩(wěn)定。此類項(xiàng)目向CNG母站供氣時(shí)由于是分輸站減壓后，CNG母站再次升壓造成不必要的能耗損失。

本項(xiàng)目充分利用上游管道壓力優(yōu)勢(shì)，在CNG母站生產(chǎn)過(guò)程中先用管道壓力直充，當(dāng)CNG長(zhǎng)管拖車壓力與管道壓力趨于平衡后再啟動(dòng)壓縮機(jī)充裝，從而達(dá)到節(jié)約電量損耗成本的目的。本項(xiàng)目投運(yùn)后CNG 充裝耗電成本與常規(guī)性母站相比能耗降低50%，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有強(qiáng)有力優(yōu)勢(shì)。同時(shí)12M pa國(guó)產(chǎn)燃?xì)庠O(shè)備制造廠家寥寥無(wú)幾，本項(xiàng)目通過(guò)與國(guó)內(nèi)知名燃?xì)庠O(shè)備廠家合作，在降低自身投資成本的同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)12M pa壓力等級(jí)燃?xì)庠O(shè)備研發(fā)制造也做出了卓越貢獻(xiàn)。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師總站項(xiàng)目工藝包括過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量、氣體脫水系統(tǒng)、氣體緩沖和廢氣收集系統(tǒng)、氣體壓縮系統(tǒng)、氣體儲(chǔ)存系統(tǒng)和加氣系統(tǒng)。

過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量裝置：本項(xiàng)目天然氣來(lái)自西氣東輸二線昌吉分輸站，進(jìn)站壓力為7.0～11.3MPa，進(jìn)站天然氣經(jīng)進(jìn)站工藝系統(tǒng)過(guò)濾后利用匯管進(jìn)行分配：一路為CNG加氣母站供氣；一路通過(guò)門站調(diào)壓計(jì)量撬向城市高壓管網(wǎng)供氣；一路為L(zhǎng)NG液化工廠預(yù)留。在向CNG加氣母站供氣管路上設(shè)置調(diào)壓、計(jì)量裝置后，以8.5MPa的壓力進(jìn)入脫水系統(tǒng)（進(jìn)站壓力低于8.5MPa時(shí)為進(jìn)站壓力）。

氣體脫水系統(tǒng)采用前置干燥器。按當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)工藝，脫水有壓縮機(jī)前脫水和壓縮機(jī)后脫水兩種，為了延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，設(shè)計(jì)采用壓縮機(jī)前置低壓脫水工藝。低壓脫水工藝采用分子篩硅膠吸附劑，干燥器填料飽和后需用天然氣再生。脫水裝置的再生氣直接采用原料天然氣，并在脫水裝置中加壓循環(huán)，沒(méi)有放空損失。經(jīng)分子篩脫水處理后的天然氣，其常壓下露點(diǎn)溫度約-60℃，滿足加氣質(zhì)量要求。在脫水裝置上需設(shè)在線微量水分析儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脫水后天然氣中的水含量，當(dāng)天然氣露點(diǎn)不能滿足要求時(shí)，可進(jìn)行吸附與再生的切換。

氣體緩沖和廢氣收集系統(tǒng)主要有1個(gè)緩沖罐和1個(gè)廢氣回收罐組成。緩沖罐為Ⅱ類壓力容器，為壓縮機(jī)自帶，主要是用來(lái)穩(wěn)定進(jìn)氣壓力并去除氣體中的雜質(zhì)，減小氣流脈沖，對(duì)壓縮機(jī)起到保護(hù)作用。廢棄收集罐為Ⅱ類壓力容器，也是壓縮機(jī)自帶，主要用于收集壓縮機(jī)排污所排出的天然氣。

壓縮系統(tǒng)采用混冷整體撬裝式壓縮機(jī)。本設(shè)計(jì)選取壓縮機(jī)組設(shè)計(jì)工況范圍為吸氣壓力8.5 M pa，排氣壓力為25.0 M pa。天然氣由外部管線經(jīng)一級(jí)進(jìn)氣過(guò)濾器進(jìn)入一級(jí)壓縮缸，經(jīng)一級(jí)缸增壓后進(jìn)入一級(jí)冷卻器和緩沖分離罐；冷卻后經(jīng)管線進(jìn)入二級(jí)壓縮缸，經(jīng)二級(jí)壓縮缸增壓后進(jìn)入二級(jí)冷卻器和緩沖分離罐，冷卻后經(jīng)高壓過(guò)濾器排出系統(tǒng)。級(jí)間設(shè)有旁通回路。一級(jí)排氣、二級(jí)排氣分別設(shè)有安全閥以及自動(dòng)放空閥，保證管道和設(shè)備運(yùn)行安全，方便維護(hù)修理。

加氣系統(tǒng)：增壓后的天然氣經(jīng)高壓燃?xì)夤艿垒斔椭良託鈾C(jī)，通過(guò)加氣機(jī)的加氣槍與CNG汽車相接，直接將CNG充入汽車的儲(chǔ)氣瓶組中，當(dāng)汽車儲(chǔ)氣瓶組中天然氣壓力達(dá)到20.0 M pa時(shí)，加氣機(jī)自動(dòng)關(guān)閉加氣槍。

CNG管束拖車加氣系統(tǒng)：增壓后的天然氣經(jīng)加氣柱直接向管束拖車供氣，當(dāng)拖車內(nèi)壓力達(dá)到20.0MPa時(shí)，加氣柱自動(dòng)停止加氣。

由于調(diào)壓器出口壓力為8.5MPa，脫水裝置出口至壓縮機(jī)之間設(shè)置有直充管線，可不通過(guò)壓縮機(jī)直接給CNG管束車充氣，最大限度地利用上游來(lái)氣壓力，減少電能消耗。

TE973；TP273.5