天然氣站場不停輸擴容研究及應用

林建盛　徐洪濤　林素輝

（中海福建天然氣有限責任公司，福建　莆田　351168）

天然氣站場不停輸擴容研究及應用

林建盛徐洪濤林素輝

（中海福建天然氣有限責任公司，福建莆田351168）

天然氣輸氣站場下游用戶需求量遠超站場現有的輸能需要對站場進行擴容改造，但輸氣站場并未進行擴容設計預留且進站管線口徑小難以進行擴容。針對這一現狀，提出了停輸不帶壓開孔引入接氣點、不停輸帶壓開孔引入接氣點和不停輸不帶壓引入接氣點3種方案，并對3種方案的優(yōu)缺點及可行性進行了對比分析，綜合輸氣可行性、施工風險度、經濟性和社會影響度方面優(yōu)選出不停輸不帶壓引入接氣點方案，應用于輸氣站場的擴容改造中。

天然氣站場擴容改造不停輸不帶壓放空閥

0　引言

由于天然氣輸氣站場下游用戶用氣量的劇增，需求量遠超站場現有設施的輸氣能力，需要對原有天然氣站場進行擴容改造，但原有站場并未進行擴容設計預留，進站管線口徑小且不能停輸難以進行擴容。如何在不影響生產的前提下，安全、高效、經濟地提高站場的輸氣能力，成為需要攻關的技術課題。為此，筆者擬就天然氣站場不停輸進行擴容改造進行研究及應用。

1　方案比選

由于天然氣輸氣站場并未預留擴容接口，而且進站管線口徑小難以滿足擴容需求，故尋找擴容接口成為改造的關鍵。技術人員通過現場勘查和技術論證研究對比站場3種不同擴容改造方案，即停輸不帶壓開孔引入接氣點、不停輸帶壓開孔引入接氣點和不停輸不帶壓引入接氣點（在進站高壓放空管線放空閥位置引入接氣點同時保留原有的放空功能），分析其優(yōu)缺點及可行性并進行優(yōu)選。

1.1方案介紹

1）方案一：停輸不帶壓開孔引入接氣點。長輸管線停輸、放空、置換后在不帶壓的情況下，在主管線上動火開孔引入接氣點，新增過濾、計量、調壓等設施。此方案的優(yōu)點為作業(yè)風險低，由于在不帶壓天然氣已完全置換合格后的管道上進行動火作業(yè)，安全性高。但存在以下問題：① 目前難以協(xié)調下游用戶用于開孔作業(yè)的停氣窗口。若停止向下游用戶輸氣，社會影響較大；② 停輸不帶壓開孔將引起大量的天然氣放空損失；③ 需要較大的施工空間，現場沒有足夠的作業(yè)空間。

2）方案二：不停輸帶壓開孔引入接氣點。在輸氣不停的情況下，在長輸管道主管線上帶壓開孔，新增過濾、計量、調壓等設施。此方案施工時需從進站主管線上進行帶壓開孔，并且需要寬5m的施工通道，在現有條件下開孔口徑為DN150時施工費用見表1。方案可在不停輸的情況下作業(yè)，可實現持續(xù)向下游用戶輸氣，但也存在以下問題：① 作業(yè)費用高，高達約484萬元；② 需要約245 m2的施工空間，現場沒有足夠的空間；③ 在主管線上進行開孔，一般需降壓進行，可能會影響現有站場的輸氣能力，從而影響向下游用戶的正常輸氣；④ 在主管線上帶壓開孔作業(yè)的安全風險大。帶壓開孔作業(yè)的技術要求極高，必須一次性成功。

表1　帶壓開孔施工費用表　萬元

3）方案三：不停輸不帶壓引入接氣點。在輸氣站場進站高壓放空管線或越站閥上下游高壓放空管線的放空閥位置作為新增管線接入口進行不停輸不帶壓連頭，同時保留原有放空功能，新增過濾、計量、調壓等設施，改造前后流程示意圖見圖1。此方案可根據站場的輸氣量和高壓放空管線的管徑大小通過校核需要新增接氣點的數量。

圖1　高壓放空管線上接管引入接氣點前后對比流程圖

通過對某兩個天然氣站場輸氣流速的核查來確認此方案的可行性。輸氣流速采用以下公式進行計算［1］：

式中，q為操作條件下氣體的工況流量，m3/s；d為計算管內徑，mm；v為站內氣體流速，m/s；qv為標準狀態(tài)下的氣體流量，m3/s；p0為標準狀況下氣體的絕對壓力，MPa；T0為標準狀況下氣體的絕對溫度，K；T為操作條件下氣體的絕對溫度，K；p為操作條件下氣體的絕對壓力，MPa；Z為氣體壓縮系數。計算得出輸氣站場1和輸氣站場2采用不停輸不帶壓引入接氣管線改造后的天然氣在管道中的流速，見表2所示。其中站場1和站場2進站上下游高壓放空管線的管徑分別為DN150和DN250，管線運行的最低壓力為5.28 MPa，流量分別對應下游未來10年和20年的高峰小時用氣量。從表2可看出采用此方案可以滿足對下游高峰小時的輸氣量要求。此種接口方案氣體流速符合規(guī)范要求，施工成本低，無需較大施工空間，工期短、風險低、無放空、擴容后站場具有正反輸送功能且施工中不影響原有站場的輸氣功能。

表2　工藝管徑及氣體流速表

1.2方案對比選擇

3種方案的對比情況如表3所示。

表3　3種方案的對比情況表

綜合輸氣可行性、施工風險度、經濟性和社會影響度，方案三最優(yōu)，故采用高壓放空管線不停輸不帶壓連頭方案進行擴容改造。

2　改造方案實施

2.1改造工況效果

選定某兩個輸氣站場進行高壓放空管線不停輸不帶壓連頭方案擴容改造，圖2為改造前后現場對比圖。改造后兩站場的輸氣能力得到了大幅度提高，輸氣站場1的輸氣能力由原先的0.8×108m3/a提高至3.05×108m3/a，輸氣站場2的輸氣能力由原先的0.73×108m3/a提高至5.48×108m3/a；實現了站場天然氣的正反輸送功能；擴容后的設施與原有設施形成主備用關系，輸氣可靠性得到提高；擴容方案可在站場不停輸條件下實施完成，避免因停輸產生的社會不良影響。

圖2　改造前后現場對比圖

2.2經濟效益和社會效益

采用不停輸不帶壓連頭同時保留原有放空功能的改造方案，不僅不影響天然氣的正常輸送，相比不停輸帶壓開孔方案，還節(jié)省了一筆可觀的開孔費用，取得了良好的經濟效益，并大大降低了作業(yè)風險，可操作性強，同時避免了停輸造成的社會影響。

3　結束語

從輸氣可行性、施工風險度、經濟性和社會影響性方面論證了不同進口接氣點方案的優(yōu)劣，并成功將在原有進站高壓放空管線上下游放空閥位置進行不停輸不帶壓連頭的方案應用到站場的擴容改造中，降低了作業(yè)風險，避免了停輸造成的社會影響，同時站場輸能得到了大幅提高，完全滿足下游用戶的需求。相比于不停輸帶壓開孔方案，節(jié)省了開孔費用，取得了良好的經濟效益，形成了天然氣站場不停輸擴容改造的技術體系，適用于無擴容設計預留的天然氣站場擴容及支線連頭。

［1］陳敏恒，叢德滋，方圖南，等.化工原理（第3版）［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

（編輯：蔣龍）

B

2095-1132（2016）04-0053-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2016.04.015

修訂回稿日期：2016-07-19

林建盛（1984-），碩士，工程師，從事液化天然氣工藝技術監(jiān)督工作。E-mail：linjsh@cnooc.com.cn。