液化天然氣（LNG）長(zhǎng)距離管道輸送技術(shù)

張景建

摘要：近年來(lái)液化天然氣已經(jīng)成為我國(guó)城市重要保障能源，需求量逐漸加大。與其他能源相比，液化天然氣的物理性質(zhì)具有一定的特殊性，運(yùn)輸難度較高，尤其在長(zhǎng)距離運(yùn)輸中，既要保障運(yùn)輸安全也要降低運(yùn)輸損耗。課題基于我國(guó)液化天然氣長(zhǎng)距離運(yùn)輸技術(shù)現(xiàn)狀展開研究，結(jié)合大量的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，提出了液化天然氣長(zhǎng)途運(yùn)輸技術(shù)的完善發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：液化天然氣;長(zhǎng)距離運(yùn)輸;工藝技術(shù)

近年來(lái)我國(guó)天然氣能源供應(yīng)技術(shù)日漸成熟，射虎經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)天然氣能源的需求量也隨之增加，受天然氣開采特點(diǎn)以及天然氣物理特性決定，天然氣礦一般遠(yuǎn)離市區(qū)，需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的輸送環(huán)節(jié)才可以進(jìn)入市場(chǎng)。由于氣體運(yùn)輸難度較高，同時(shí)存在較多的泄漏可能，現(xiàn)階段我國(guó)采用低溫液化技術(shù)，將天然氣液化進(jìn)行運(yùn)輸?shù)墓に?。該工藝有效杜絕氣體運(yùn)輸中存在的種種弊端，讓天然氣的長(zhǎng)途運(yùn)輸成為了可能，但也帶來(lái)了新的問(wèn)題。為了保障液化天然氣物理性質(zhì)的穩(wěn)定，對(duì)運(yùn)輸管線的抗保溫以及抗低溫性能有較高的要求，同時(shí)在長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)，需要在適當(dāng)?shù)木嚯x范圍內(nèi)建立冷卻站，確保液態(tài)天然氣運(yùn)輸過(guò)程中溫度的穩(wěn)定。導(dǎo)致液態(tài)天然氣運(yùn)輸工藝初期成本投入較高，設(shè)備工藝維護(hù)成本較大。有必要進(jìn)一步的研究完善。

一、液化天然氣長(zhǎng)輸管道輸送的優(yōu)點(diǎn)

（一）管道等運(yùn)輸設(shè)備建設(shè)成本低

受天然氣的氣體特點(diǎn)決定，天然氣在長(zhǎng)途運(yùn)輸中對(duì)管線的密封性能、抗壓性能有很高的要求，不僅需要管線承壓較高以保障運(yùn)輸速率，同時(shí)氣體運(yùn)輸對(duì)于管線的密封要求更高，同時(shí)天然氣屬于易燃易爆氣體，一旦發(fā)生泄漏現(xiàn)象后果十分嚴(yán)重，同時(shí)對(duì)天然氣管線的檢測(cè)難度較高，上述問(wèn)題在4000千米以上的長(zhǎng)輸管線中體現(xiàn)的優(yōu)美明顯，而液化石油天然氣則十分適合長(zhǎng)途運(yùn)輸，液化后的石油天然氣，在溫度穩(wěn)定的情況下，對(duì)管線密封性要求不高，同時(shí)一旦發(fā)生泄漏時(shí)，液態(tài)天然氣在接觸到常溫空氣后會(huì)迅速氣化，其形態(tài)轉(zhuǎn)變是有明顯的視覺(jué)特征，有助于快速尋遭到泄漏地點(diǎn)，及時(shí)補(bǔ)救。同時(shí)在相同的管線參數(shù)下，液態(tài)天然氣的綜合運(yùn)輸效率更低。

（二）相比傳統(tǒng)的罐車運(yùn)輸方式，成本更低效率更高

與傳統(tǒng)氣槽車以及氣罐車的液態(tài)天然氣運(yùn)輸模式相比，長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸?shù)某跗诮ㄔO(shè)成本相對(duì)較高，但在后期的運(yùn)輸過(guò)程中，其成本和效率優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)的尤為明顯，同時(shí)其運(yùn)輸過(guò)程穩(wěn)定，能耗更低符合當(dāng)今時(shí)代綠色發(fā)展主題。距離越長(zhǎng)長(zhǎng)距管線運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)越為明顯。在超過(guò)4000公里的運(yùn)輸距離中，長(zhǎng)輸管道的運(yùn)輸效率是汽車運(yùn)輸?shù)?0倍以上，同時(shí)輸送參數(shù)控制以及安全性都遠(yuǎn)高于汽車運(yùn)輸。

二、液態(tài)天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸技術(shù)

（一）液化天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸工藝設(shè)計(jì)

液化天然氣長(zhǎng)輸管道工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)天然氣管理結(jié)構(gòu)率先提出，基于天然氣的物理特點(diǎn)以及運(yùn)輸需求，制定了運(yùn)輸工藝的各項(xiàng)參數(shù)。我國(guó)基于美國(guó)的NFPA59A-2001天然氣運(yùn)輸管理文件，結(jié)合我國(guó)天然氣的實(shí)際品質(zhì)和運(yùn)輸環(huán)境，進(jìn)行了補(bǔ)充修改，推出了符合我國(guó)天然氣運(yùn)輸特點(diǎn)的《液化天然氣生產(chǎn)、運(yùn)輸h和裝運(yùn)》標(biāo)準(zhǔn)文件。文件內(nèi)詳述了長(zhǎng)輸運(yùn)輸管道建設(shè)工藝標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)方法以及流速選擇。

（二）液化天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸密相輸送工藝

根據(jù)前文所述，液化天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸?shù)幕驹硎峭ㄟ^(guò)低溫技術(shù)，讓天然氣液化，輸入管線完成運(yùn)輸工藝。為了保持天然氣的液態(tài)狀態(tài)穩(wěn)定，需要確保運(yùn)輸溫度的穩(wěn)定性，運(yùn)輸過(guò)程中管線溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致液化天然氣氣化，導(dǎo)致管線壓力上升并出現(xiàn)雙向流動(dòng)的不良現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)天然氣泄漏的重大事故。因此確保運(yùn)輸溫度控制，降低液態(tài)天然氣氣化現(xiàn)狀是長(zhǎng)途管道運(yùn)輸?shù)弥攸c(diǎn)，也是技術(shù)難點(diǎn)。密相運(yùn)輸就是針對(duì)液化天然氣氣化現(xiàn)象而研發(fā)的運(yùn)輸工藝之一。密相運(yùn)輸工藝，首先對(duì)操作壓力進(jìn)行精準(zhǔn)控制，確保操作壓力低于凝固的臨界壓力，其次，在長(zhǎng)輸管線的鋪設(shè)中，每隔一段距離建立冷卻站，對(duì)液態(tài)天燃?xì)膺M(jìn)行溫度控制，以應(yīng)對(duì)天然氣運(yùn)輸過(guò)程中摩擦升溫的弊端，最后建設(shè)增加站，完成輸送全程的溫度控制。

（三）液化天然氣長(zhǎng)輸滾到運(yùn)輸冷泵站的工藝

冷泵站是液態(tài)天然氣長(zhǎng)輸運(yùn)輸工藝中的重要節(jié)點(diǎn)，起到穩(wěn)定運(yùn)輸管道穩(wěn)定，預(yù)防液態(tài)天然氣氣化的重要作用。其工藝原理類似原油運(yùn)輸中的熱泵加熱工藝，只是在能量傳輸上相反。液態(tài)天然氣運(yùn)輸工藝中冷泵站的冷卻效率以及合理間距是建設(shè)關(guān)鍵。冷卻性能和分布合理性決定其實(shí)際的冷卻效果。設(shè)置密度較高會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸成本、管理成本增加，而設(shè)置密度較低會(huì)導(dǎo)致溫控效果不理想，運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)較高。冷卻泵站的分布應(yīng)根據(jù)傳輸環(huán)境進(jìn)行具體確定，通過(guò)對(duì)管道中最大降壓點(diǎn)的測(cè)定，確定冷卻泵站的建設(shè)位置，在站間距離一定的情況 下，保冷層的厚度和出站溫度是由進(jìn)站溫 度決定的，所以選擇合理的進(jìn)站溫度十分重要。

（四）液化天然氣長(zhǎng)輸管道的絕熱保冷工藝

液化天然氣運(yùn)輸工藝中，管線的保溫隔熱特性，也是決定運(yùn)輸過(guò)程中溫度控制效果的重要因素。管線的絕熱保冷效果較差，會(huì)導(dǎo)致天然氣在管線中溫度上升較快，不利于液化天然氣的平穩(wěn)安全運(yùn)輸。現(xiàn)階段液化天然氣長(zhǎng)途運(yùn)輸管線材料一般分為普通絕熱管、非絕熱管、真空絕熱管三種。不同的材料的管線有著不同的應(yīng)用空間，首先非絕熱管建設(shè)價(jià)格低廉，但絕熱效果較差，溫度上升較快。一般應(yīng)用于短距離運(yùn)輸中。其次真空運(yùn)輸管，絕熱性能最好，但其工藝復(fù)雜，制造和安裝成本均較高，需要內(nèi)管。外管以及支撐管等套件的配套安裝，同時(shí)承壓能力較差，壽命較短，目前還處于實(shí)驗(yàn)階段不具備大范圍普及應(yīng)用的基礎(chǔ)，普通絕熱管雖然在絕熱效果上與真空管存在較大的差異，但其制造成本低，安裝工藝簡(jiǎn)答，同時(shí)具備更高的承壓和耐腐蝕能力，在我國(guó)液態(tài)天然氣的長(zhǎng)輸運(yùn)輸中有有著廣泛的應(yīng)用。

三、液態(tài)天然氣長(zhǎng)途管線運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展前景

近年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)加快，對(duì) 能源的需求不斷增強(qiáng)。液化天然氣作為一 種清潔的能源，未來(lái)的發(fā)展必然會(huì)有廣闊 的前景。液化天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸，是解決 未來(lái)天然氣運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)。多年來(lái)，人們 不斷加強(qiáng)對(duì)液化天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸技術(shù) 的研究，在結(jié)合國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí)，在管道材料、輸送工藝等發(fā)面的技術(shù)研究 不斷發(fā)展，在不久的將來(lái)，液化天然氣長(zhǎng)輸 管道運(yùn)輸技術(shù)必然會(huì)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。

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