天然氣長輸管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

范成強(qiáng)

【摘 要】天然氣是重要的清潔型能源，天然氣需要借助于長輸管道來遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，如果不對這種損耗加以控制，則將影響燃?xì)鈧鬏數(shù)男剩踔習(xí)砀嗟哪茉蠢速M(fèi)問題，必須強(qiáng)化天然氣長輸管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計，從而確保達(dá)到燃?xì)夤?jié)能環(huán)保傳輸?shù)哪繕?biāo)。

【關(guān)鍵詞】天然氣；長輸管道；節(jié)能環(huán)保；設(shè)計

目前，我國正在實(shí)行低碳環(huán)保，而天然氣是目前應(yīng)用最為普遍的一種綠色環(huán)保的清潔能源，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的能源。但是天然氣輸送損耗一直是大家關(guān)注的一個問題，因?yàn)檫@關(guān)系天然氣的用戶，所以，為了能夠高效、快速、安全地將天然氣輸送給用戶，對天然氣的輸送模式進(jìn)行改進(jìn)是必須的。目前我國所使用的是管道輸送的形式，這可以確保天然氣能夠安全地輸送到用戶，也是應(yīng)用最為普遍的方式。例如，近幾年，我國實(shí)施的西氣東輸工程，就是最長的管道輸氣方式的代表。

1 天然氣傳輸過程剖析

天然氣屬于潔凈型資源，其適用范圍較大，應(yīng)用領(lǐng)域較廣，天然氣通常采用長輸管道輸送的方式，具體的運(yùn)輸包括：管道運(yùn)輸、液化運(yùn)輸?shù)?。然而，無論哪一種運(yùn)輸方式都有某種局限性，這是因?yàn)樘烊粴怆y以儲存，通常管道運(yùn)輸具有更好的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，整個世界已經(jīng)創(chuàng)建并形成了長輸天然氣管道，而且這些管道已經(jīng)連區(qū)成片，甚至構(gòu)建起了燃?xì)鈧鬏斁W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)際的燃?xì)夤艿肋\(yùn)輸最關(guān)鍵是要控制其損耗，提高燃?xì)廨斔托?。天然氣傳輸中的能耗具體包括：直接消耗與間接消耗，前者一般來自于傳輸器具、設(shè)備等的消耗，例如：壓縮機(jī)、管道等的能量損耗，通?？梢赃x擇智能化技術(shù)來加以控制，無法徹底免除損耗，相反，間接損耗則主要發(fā)生在天然氣傳輸過程中，具體包括：氣體的泄漏、放空等，對于這一損耗一般應(yīng)該借助現(xiàn)代科技與管理等來預(yù)防和控制。天然氣長輸管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計需要結(jié)合燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，從運(yùn)輸管道、機(jī)械設(shè)備等入手來加以調(diào)節(jié)、控制，要積極地提高管道運(yùn)輸效率，以最小的能源消耗來獲得最快的燃?xì)膺\(yùn)輸，這樣才能真正達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

2 燃?xì)忾L輸管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計

2.1 控制燃?xì)鈧鬏斪枇?/p>

天然氣實(shí)際傳輸中必然會有傳輸阻力的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致摩擦消耗，使得燃?xì)鉄o形中消失，能量也受損。事實(shí)證明，管道內(nèi)層是否光滑會影響燃?xì)鈧鬏數(shù)哪Σ炼?，以及傳輸效率。?shí)驗(yàn)研究得出：管道直徑為35.56cm的管道，其內(nèi)部的粗糙程度同其壓降之間的關(guān)系體現(xiàn)為：當(dāng)粗糙度達(dá)到62um時，壓降達(dá)到3.84MPa，粗糙度為210um時，壓降達(dá)到4.5MPa。對此控制管道的阻力的關(guān)鍵是要降低管道內(nèi)壁的摩擦力，也就是要提高管道內(nèi)層的光滑度，具體措施為在管道內(nèi)部設(shè)涂層，從而確保管道在特定的壓力、溫度下，增加輸氣量，從而控制了燃?xì)鈧鬏斶^程中的損耗。

2.2 優(yōu)化輸氣管道的運(yùn)行

重點(diǎn)把握好管道運(yùn)行的初始時期來控制好供需關(guān)系，達(dá)到供需之間的平衡，從而達(dá)到天然氣的快速、高效、合理地運(yùn)輸，也就是在確保燃?xì)夤?yīng)量的基礎(chǔ)上來控制燃?xì)獾妮斔统杀?，具體的優(yōu)化可以從以下方面入手：最優(yōu)調(diào)度、最合理工況等，具體則可以選擇最優(yōu)控制系統(tǒng)，來達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，也就是要盡量讓控制系統(tǒng)處于低能耗工作狀態(tài)，從而來減少管道運(yùn)輸過程中的能量損耗。

2.3 優(yōu)選輸氣工藝

選擇高壓輸送工藝。這一輸送模式能夠提升所輸燃?xì)獾拿芏?，加快傳輸速度，也能控制相關(guān)設(shè)備的能耗，長輸管道中燃?xì)獾牧鲃铀俣茸兟?，也就間接地控制了摩擦力，從而控制了燃?xì)鈧鬏斨械哪芰繐p耗。富氣傳輸工藝。這一傳輸技術(shù)相對更加的高端、先進(jìn)，具體就是將其他氣體添加在天然氣中，提升傳輸濃度，控制其流速，這樣天然氣就能減少同其所處管道內(nèi)部的摩擦，控制能量的損耗，不同于以往的氣體傳輸，富氣傳輸更加地高效，能控制能源損耗。

2.4 優(yōu)化選擇與調(diào)整輸氣設(shè)備

壓縮機(jī)一般運(yùn)用于壓氣站，壓氣站負(fù)責(zé)提升管道壓力看，從而加快天然氣的傳輸，這一過程中伴隨著壓縮機(jī)的能耗，壓縮機(jī)主要包括兩大類型：往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)，相比之下離心式壓縮機(jī)更具優(yōu)勢，體現(xiàn)在：熱效率與壓縮比較低、排量更大，能夠更為高效地調(diào)控流量，對此可以嘗試選擇離心式壓縮機(jī)來達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。壓縮機(jī)通?？梢赃x擇燃?xì)廨啓C(jī)作為其原動機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)更加明了，而且實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)也更為平穩(wěn)，不會受到其他外界因素的干擾，燃?xì)廨啓C(jī)通?？梢杂迷诖笈帕繅嚎s機(jī)，同電動機(jī)能更好地配合。具體的原動機(jī)的選擇應(yīng)該參照壓氣站和電網(wǎng)之間的距離，如果二者之間較近，一般可以將電動機(jī)當(dāng)做原動機(jī)，相反，就應(yīng)該選擇燃?xì)廨啓C(jī)，而且要盡量配設(shè)高效率機(jī)組，而且還要安裝熱力回收循環(huán)系統(tǒng)，從而確保機(jī)組的熱效率，控制能源的損耗。

2.5 優(yōu)化改良關(guān)鍵設(shè)備和裝置

可以將截止閥配設(shè)于長輸管道，而且要掌握好截止閥之間的距離，特別是維護(hù)期間，應(yīng)該將其安裝在管道斷開位置的上游、下游等部位，而且要關(guān)閉管道來加以檢修，從而控制燃?xì)獗豢辗?。安裝移動式壓縮機(jī)，它具有輸氣調(diào)節(jié)功能，能夠把防控段氣體傳輸至管道上游、下游等部位，從而確保管道傳輸中的漏氣現(xiàn)象，控制天然氣的不良損失。同時，還要圍繞管道進(jìn)行整治，確保其良好的氣密性，實(shí)際的管道檢修、清洗過程中，必須維持輸氣的正常進(jìn)行，要保護(hù)好管道的氣密度，科學(xué)地設(shè)計放空段的長度，長期的長輸管道建設(shè)施工得出，必須合理地算出管道防控段的長度，預(yù)防放控問題，從而減少輸氣過程中能量的損耗。

3.天然氣長輸管道的節(jié)能降耗技術(shù)措施

3.1 改進(jìn)設(shè)計天然氣長輸管道系統(tǒng)

通過改進(jìn)遠(yuǎn)距離輸氣系統(tǒng)，選取最短、最優(yōu)的天然氣輸送路徑，不但能夠減少管道材料的浪費(fèi)，更重要的是增加了天然氣傳輸?shù)男屎屠寐?。首先，在城市?nèi)建立良好的供氣管網(wǎng)，在設(shè)計和建設(shè)新的分支輸氣管道的時候，一定要充分了解老的輸氣管道，對其進(jìn)行合理利用，減少多余管道的建設(shè)。此外，在對遠(yuǎn)距離輸氣管網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計時，一定要確保輸氣的安全性，降低因?yàn)楦鞣N原因造成的天然氣浪費(fèi)，為了達(dá)到此目的，一定要盡量減少彎頭和閥門等零部件的安裝，這樣能夠減少天然氣輸送過程因摩擦造成浪費(fèi)。在選取管道時，一定要選擇具有耐腐蝕特性的材質(zhì)管道，避免管道因腐蝕出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，造成氣體損失，甚至發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重的安全事故，不但危害遠(yuǎn)距離輸送，還可能損害他人的生命財產(chǎn)安全。

3.2 選擇優(yōu)質(zhì)的節(jié)能型的輸送設(shè)備

對于遠(yuǎn)距離天然氣傳輸，優(yōu)質(zhì)的設(shè)備是關(guān)鍵，在氣體傳輸過程中，使用最多的設(shè)備是壓縮機(jī)組，因此，一定要選取節(jié)能型電動機(jī)，這樣可以大大降低電能的浪費(fèi)，減少了輸氣系統(tǒng)能源的損耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的技術(shù)要求。此外，在選擇天然氣輸送設(shè)備壓縮機(jī)時，還要根據(jù)輸氣管道的性質(zhì)選擇壓縮機(jī)，通常情況下，往復(fù)式和離心式兩種壓縮機(jī)是最為合適的。上述兩種壓縮機(jī)也各有優(yōu)缺點(diǎn)，往復(fù)式壓縮效率相對較高，然而，機(jī)器易壞，需要花費(fèi)大量的維修費(fèi)用；而離心式排量高，壓縮效率不高，不易損壞，需要的維修費(fèi)用也不高。對于遠(yuǎn)距離管道輸送離心式壓縮機(jī)應(yīng)用更多，成本也是最低，而且能夠滿足節(jié)能降耗的技術(shù)要求。

4 結(jié)束語

天然氣長輸管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計對于整個天然氣的傳輸具有十分重要的意義，只有做好管道的節(jié)能環(huán)保設(shè)計，采用先進(jìn)的設(shè)計工藝，控制管道的不合理運(yùn)行，才能提高天然氣的傳輸效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

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（作者單位：新地能源工程技術(shù)有限公司設(shè)計分公司）