L N G長輸管道輸送技術(shù)探究

薛姣龍（長江大學(xué),湖北 武漢 430100）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，LNG已經(jīng)走進(jìn)了各個領(lǐng)域各個行業(yè)。再者，各國能源的日益短缺使得LNG的生產(chǎn)以及貿(mào)易需要量越來越大，逐步成為能源界的嬌子。在LNG問世之前，由于天然氣的特有屬性，天然氣長距離輸送一直制約著天然氣事業(yè)的發(fā)展。如今，LNG的出現(xiàn)已經(jīng)使得天然氣輸送達(dá)到了多層次、寬領(lǐng)域的局面。然而，隨著輸送距離越來越長，如何保證天然氣的高效，快速的輸送又成了一大難題。因此，本文對長距離LNG輸送工藝的探究對于我國天然氣以及管道事業(yè)的發(fā)展都具有一定的積極作用。

1 LNG長輸管道的優(yōu)點(diǎn)

LNG長輸管道輸送與普通的天然氣輸送管道相比較，當(dāng)傳輸距離在4000米以內(nèi)時，后者更有優(yōu)勢，這主要在城市內(nèi)部管網(wǎng)的布置上應(yīng)用廣泛；當(dāng)傳輸距離超過4000米，普通的輸送管線由于管材，環(huán)境等條件的限制就不能高效的完成長距離輸送的任務(wù)了。此時，采用LNG長距離輸送管道技術(shù)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益更好，不能運(yùn)輸量大而且成本相對較低。

LNG長輸管道輸送與傳統(tǒng)LNG運(yùn)輸方式如槽車或罐箱相比，在4000米范圍內(nèi)，后者相對成本更低，當(dāng)距離超過4000米時，使用長輸管道進(jìn)行輸送更有優(yōu)勢，輸送成本低，輸送量大且傳輸過程穩(wěn)定。

2 LNG長輸管道輸送工藝

2.1 管道設(shè)計工藝

LNG長輸管道的輸送方式一般是采用單向流穩(wěn)定輸送，目前國內(nèi)進(jìn)行LNG長輸管道設(shè)計主要參考美國《LNG生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)》NF-PA59A-2001.管道的基礎(chǔ)鋼材采用的是9%及15%的鎳鋼。焊接管道一般采用惰性氣體保護(hù)焊，為了確保輸送過程中不泄露，必須對全部的焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢測。LNG管道工藝設(shè)計計算中，必須充分考慮LNG的物性，隨壓力、溫度的不同，LNG的密度變化的范圍比成品油大得多，通常情況下LNG的物性參數(shù)以管道起始終點(diǎn)溫度和壓力的平均值作為選擇原則。而且通過LNG管徑與投入費(fèi)用的關(guān)系曲線可以確定在不同輸入量下的經(jīng)濟(jì)管徑，此時的流速即為經(jīng)濟(jì)流速。同時必須將管道內(nèi)的工況對LNG物性參數(shù)的影響，必要情況下必須對工況進(jìn)行校核。

2.2 LNG長輸管道密相輸送工藝設(shè)計

當(dāng)飽和的LNG進(jìn)入長輸管道時，管道內(nèi)的溫度對LNG的物性會產(chǎn)生很大的影響。一旦溫度超過LNG的臨界溫度會導(dǎo)致LNG的氣化，這時管道內(nèi)的流動將不會再是單相流而是氣液兩相流，這一方面會使得長輸管道內(nèi)的流動受阻，另一方面會對管道產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害。密相輸送工藝的出現(xiàn)就是為了避免這些問題的出現(xiàn)，此種工藝技術(shù)的原理即是使得工作下的操作壓力高于臨界凝結(jié)壓力，工作溫度低于臨界溫度。而且在輸送的長輸管道中每隔一段需要增設(shè)一個冷卻站，這是為了更好的控制流動摩擦造成管道溫度的升高。在實際生產(chǎn)建設(shè)中，一般是建設(shè)冷泵站同時節(jié)省投資也便于統(tǒng)一的管理。

2.3 LNG長輸管道冷泵站工藝

從上述內(nèi)容可以看出冷泵站的建設(shè)對于管道內(nèi)LNG的高效輸送以及管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益都具有很重要的意義。泵站間距L的確定也必須根據(jù)預(yù)先設(shè)置的進(jìn)站溫度設(shè)進(jìn)站壓力初值，根據(jù)泵的揚(yáng)程及管材強(qiáng)度確定泵站工作壓力，再計算出冷泵站見管道的最大壓降從而確定合適的冷泵站的間距。若是L值過小，雖然能在一定程度上降低保冷層的厚度但是大大增加了泵站的投資與維護(hù)費(fèi)用；若L過大，則會大大增加出站口的壓力，即使站間溫度條件一樣，保冷層的要求會越來越高。由此可見，通過合理的計算步驟來確定冷泵站的間距是十分有必要的。

2.4 LNG長輸管道輸送絕熱保冷工藝

LNG長輸管道有很多種類，大致分為普通絕熱管、非絕熱管和真空絕熱管這三種類型。LNG長輸管道的絕熱材料一般選擇硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,根據(jù)具體情況,現(xiàn)場安裝,同時對絕熱材料安裝保護(hù)措施。目前我國應(yīng)用較多的是一新型材料,它可以在-196℃-90℃的范圍內(nèi)發(fā)揮很好的作用,該材料的特點(diǎn)是:導(dǎo)熱系數(shù)小,封閉氣孔率高,尺寸穩(wěn)定性好。LNG長輸管道保冷層的厚度也是十分重要的一個參數(shù),當(dāng)邊界條件與保冷目的不同時,此參數(shù)的計算方法也不相同,目前比較成熟的方法主要是:限定外邊溫度、金屬壁壁面溫度、限定內(nèi)部介質(zhì)的凝固溫度等。

3 LNG長輸管道發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，LNG作為目前一種新型的清潔高效的能源物質(zhì)，必將在未來的能源界占舉足輕重的地位。LNG長輸管道的問世是解決LNG運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。多年來，學(xué)者們不斷加強(qiáng)對天然氣長輸管道運(yùn)輸技術(shù)的研究，在借鑒國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展管道材料、輸送工藝等方面的技術(shù)研究，相應(yīng)在不久的將來，我國在LNG長輸管道技術(shù)上必然有重大的突破，我國LNG事業(yè)的發(fā)展必然在世界上占據(jù)一定地位。

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