天然氣長(zhǎng)輸管道的節(jié)能降耗

馮仁強(qiáng) (博思特能源裝備（天津）股份有限公司,天津 301700)

相對(duì)來(lái)說(shuō)，利用長(zhǎng)管道進(jìn)行天然氣的傳輸還是比較方便、穩(wěn)定、快捷的。但是，由于受天然氣本身介質(zhì)特性的約束，其在傳輸過(guò)程中需要消耗較大的能量，這也是在當(dāng)今能源緊張、實(shí)施環(huán)境保護(hù)大背景下所應(yīng)重點(diǎn)解決的課題。

1 長(zhǎng)管道輸送天然氣的過(guò)程特性

天然氣屬于一類潔凈、低廉的易用資源，在整個(gè)世界范圍內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。然而，在我國(guó)境內(nèi)天然氣儲(chǔ)藏量豐富的礦區(qū)絕大多數(shù)都分布于氣候惡劣、經(jīng)濟(jì)和交通水平落后的地區(qū)，而它的應(yīng)用區(qū)域大多集中在人口密集的城市和工業(yè)開發(fā)區(qū)，長(zhǎng)管道運(yùn)輸在很多方面都較好地解決了所存在的問(wèn)題，基本滿足了天然氣能源傳輸?shù)男枰?。但是，其傳輸過(guò)程中的能量消耗亦是必須而且亟待處理好的關(guān)鍵問(wèn)題。

盡管長(zhǎng)輸管路可以高效地傳送天然氣，然而在傳送歷程中要附帶一定幅度的能源耗費(fèi)。長(zhǎng)管道輸送天然氣所造成的能源損耗具有兩種類型，即：直接能源損耗和間接能源損耗。其直接能源損耗是由壓縮設(shè)備、管路阻力、控制設(shè)備阻力等造成的能量耗費(fèi)；間接能源損耗系由于天然氣排放或是管路滲漏、外泄引起的能量耗費(fèi)。其能量的直接耗費(fèi)是介質(zhì)流動(dòng)和設(shè)備運(yùn)行過(guò)程必然產(chǎn)生的能量耗費(fèi)，僅可在優(yōu)化工藝、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、提高設(shè)備運(yùn)行效率等方面來(lái)盡力地減小。而間接能源損耗是可以消除的，我們應(yīng)最大限度地減小在輸送天然氣過(guò)程中所造成的能量損失，增強(qiáng)天然氣傳輸節(jié)能品質(zhì)，因此在實(shí)際傳輸天然氣過(guò)程中開發(fā)和選用了多種類型的節(jié)能方案，繼而實(shí)現(xiàn)節(jié)約傳送天然氣成本的目的。

2 減小直接能源損耗的手段

2.1 選取優(yōu)質(zhì)的傳輸流程

當(dāng)今時(shí)期，最優(yōu)質(zhì)的傳輸天然氣流程類型有高壓傳輸流程和富氣傳輸流程。高壓傳輸流程可將天然氣的密度保持在一定水平上，其較高的密度減小了天然氣在傳輸過(guò)程中的流速。進(jìn)而降低了天然氣和傳輸管之間的流動(dòng)摩擦力，減小了能量損耗。而且高密度亦提升了天然氣的壓縮比及壓縮效率，并大大減小了天然氣壓縮能量損耗，減低了壓縮過(guò)程的電機(jī)功率；富氣傳送流程系指依托在傳送的天然氣中摻進(jìn)密度更高的氣體來(lái)增強(qiáng)傳輸氣體的密度，由此減小天然氣在管內(nèi)流動(dòng)速速，減弱流動(dòng)介質(zhì)與管內(nèi)壁之間的摩擦效應(yīng)，增強(qiáng)傳送效率。其工藝原理和高壓天然氣輸送過(guò)程基本相同，均為依托提升傳送介質(zhì)密度來(lái)實(shí)現(xiàn)減小能量損耗的愿望。在富氣傳輸過(guò)程中，一般摻加的高密度介質(zhì)有C2H6和C3H8等重分子組分。

2.2 恰當(dāng)匹配壓縮設(shè)備和驅(qū)動(dòng)機(jī)械

通常壓縮設(shè)備有2種：往復(fù)型壓縮機(jī)及離心型壓縮機(jī)。前者的工作效率發(fā)揮得好，然而其運(yùn)轉(zhuǎn)零件因?yàn)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)而承受力矩大且較易磨損。故往復(fù)型壓縮機(jī)一般用于負(fù)荷低、壓縮比高的作業(yè)區(qū)域；離心型壓縮機(jī)的壓縮比及工作效率一般都較低，而且其結(jié)構(gòu)中不包含因受力大而易損壞的零部件，故其一般用于負(fù)荷大、壓縮比低的場(chǎng)合。長(zhǎng)距離輸送天然氣的管道具有流量大、流程長(zhǎng)，且需要介質(zhì)流動(dòng)穩(wěn)定，管道、設(shè)備工作壽命長(zhǎng)等特殊性，因而一般選取離心型壓縮機(jī)。

帶動(dòng)離心型壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備有電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)。因長(zhǎng)距離輸送天然氣管道布置區(qū)域與供汽裝置所處位置之間相距太遠(yuǎn)，因而此類系統(tǒng)極少運(yùn)用以汽為驅(qū)動(dòng)力的汽輪機(jī)。電動(dòng)機(jī)擁有較多優(yōu)于燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)，然而，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程要依托電網(wǎng)運(yùn)行的效果而變化，故在靠近電網(wǎng)的區(qū)域選取電動(dòng)機(jī)，在離電網(wǎng)較遠(yuǎn)的區(qū)域選取燃?xì)廨啓C(jī)。

2.3 減小傳輸流程中及局部的摩擦阻力

在管路沿線介質(zhì)流動(dòng)所承受的管壁摩擦阻力可造成一定幅度的能量損耗，故我們必須盡力減小介質(zhì)流動(dòng)摩擦阻力，介質(zhì)流動(dòng)承受摩擦阻力的程度依介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)及管道內(nèi)表面光滑程度而變化。我們能利用高壓輸氣和富氣傳輸方式來(lái)調(diào)整介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)；可依托給傳輸管道內(nèi)加涂層的手段來(lái)優(yōu)化管道內(nèi)部的光滑程度，由此來(lái)減小摩擦阻力和能量損耗。再有合理、穩(wěn)定地調(diào)控好介質(zhì)流動(dòng)溫度，科學(xué)、有效地配置好控制管件亦能降低流動(dòng)阻力，減小能量的消耗，但要注意電力投資的經(jīng)濟(jì)性。

3 降低間接能耗的措施

3.1 減少天然氣的放空

天然氣的放空具有間斷性工作的特點(diǎn)，它主要是應(yīng)用在檢修和事故中。在放空過(guò)程中，要通過(guò)相關(guān)措施將天然氣的放空量降到最小，從而減小這方面能耗。

3.2 防止天然氣的泄露

天然氣的泄露不僅會(huì)增大能耗，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)污染環(huán)境，威脅人們的身體健康。所以，在天然氣的長(zhǎng)輸管道輸送過(guò)程中，一定要防止天然氣的泄露。

4 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化輸氣工藝、合理選用設(shè)備、改善設(shè)備結(jié)構(gòu)等都能有效的降低天然氣長(zhǎng)輸管道的能耗。并且定期對(duì)輸氣系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)也是十分必要的，這可以及時(shí)控制天然氣的泄露，不僅提高了經(jīng)濟(jì)性，而且也符合環(huán)保的要求。

[1]劉銀春，楊光，常志波.天然氣長(zhǎng)輸管道的節(jié)能降耗[J].天然氣技術(shù)，2007（06）：57-60.

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