淺談天然氣管道輸送管線的工藝設(shè)計(jì)

張延輝(陜西省燃?xì)庠O(shè)計(jì)院,陜西 西安 710043)

王姣(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司,陜西 渭南 714100)

1 國內(nèi)天然氣輸送管道發(fā)展現(xiàn)狀

天然氣的主要用作燃料，也可制造化學(xué)藥品、炭黑、和液化石油氣，天然氣還可用于生產(chǎn)丙烷、丁烷，這些都是重要的化工原料。目前我國天然氣工業(yè)已呈現(xiàn)出一派蓬勃發(fā)展的景象。

2 天然氣管道輸送

管道輸送是天然氣輸送的主要方式，管道輸送具有能耗少，運(yùn)費(fèi)的、運(yùn)量大、連續(xù)密閉輸送安全性好的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 管輸?shù)闹饕斔凸に噮?shù)

天然氣管道輸送工藝參數(shù)主要指輸氣量、輸送距離、輸氣壓力、管徑和輸氣溫度等。

2.1.1 輸氣量

輸氣量是按照年輸氣量與日輸氣量計(jì)算，當(dāng)用年輸氣量時(shí)，一般工作天數(shù)按365天計(jì)算。

2.1.2 輸氣距離

一般指管道長度，輸氣管道設(shè)計(jì)時(shí)，一般氣源和用戶是先確定，根據(jù)線路走向方案，可以確定天然氣管道的長度，從天然氣管道起點(diǎn)到天然氣用戶交氣點(diǎn)的管道長度。

2.1.3 輸氣壓力

輸氣壓力指管道最高輸氣壓力，以MPa計(jì)算，沒有壓縮機(jī)的管道即為管道起點(diǎn)最高壓力，有壓縮機(jī)時(shí)即為壓縮機(jī)出口壓力。

2.1.4 供氣壓力

輸氣管道沿線或末端向用戶供氣，供氣合同中要求確定交氣壓力，管輸天然氣應(yīng)滿足這些壓力要求，并一次壓力作為管道設(shè)計(jì)條件。

2.1.5 輸氣溫度

天然氣在輸送過程中，由于土壤傳熱和壓力降低產(chǎn)生焦-湯效應(yīng)，溫度會(huì)降低。

由于管道沿程個(gè)點(diǎn)溫度都會(huì)發(fā)生變化，因此輸送溫度除了對輸氣工藝計(jì)算產(chǎn)生影響外，對于天然氣水、烴露點(diǎn)溫度也會(huì)產(chǎn)生影響。

3 天然氣長輸管線的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容要求

天然氣長輸管線又稱輸氣干線，在我國壓力管道分類中屬GA類，其設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范《輸氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251》

3.1 長輸管線，一般有四種類型：

3.1.1 坑口煤制氣廠集氣站到城市或工業(yè)基地修配站的管線。

3.1.2 從油氣田集（壓）氣站導(dǎo)城市配氣站的管線。

3.1.3 從最近城市的天然氣輸氣干線一級(jí)調(diào)壓站到城市配氣站的管線。

3.1.4 鄰近城市的石油化工廠、焦化廠、制氣廠、礦井氣轉(zhuǎn)輸站或石油煉廠集氣站到城市儲(chǔ)配站的管線。

3.2 天然氣長輸管線的構(gòu)成和功能

長輸管線的目的就是根據(jù)用戶的需求，把凈化處理后符合管輸氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣送到大型工業(yè)用戶或者城市，長距離輸氣管線系統(tǒng)一般由輸氣干線、集輸管網(wǎng)、燃?xì)鈨艋O(shè)備、壓氣站、分配站（終點(diǎn)調(diào)壓計(jì)量站）、管理維修站、及管路附件、通訊和遙控設(shè)備、電保護(hù)裝置等組成。由氣源來的燃?xì)?，?jīng)過節(jié)流、分離、脫游離水、油和機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入集氣站。從集氣站出來的燃?xì)膺M(jìn)入處理廠進(jìn)一步凈化后進(jìn)入起點(diǎn)站，在起點(diǎn)站中除塵、凋壓，計(jì)量后送入輸氣干線，如果燃?xì)獾钠瘘c(diǎn)壓力較低，則先在壓氣站升壓。

長輸管線系統(tǒng)必須具備以下功能：

3.2.1 計(jì)量的功能。長輸管線輸氣過程中應(yīng)設(shè)置專門的流量計(jì)進(jìn)行測量。

3.2.2 增壓的功能。由于地理因素以及末段用戶距離的不同、氣田的原始?jí)毫σ膊煌?，長距離輸管道在輸送過程中常常需要壓縮機(jī)進(jìn)行增壓措施。

3.2.3 接受和分輸功能。大口徑長輸距離輸氣管道往往經(jīng)過沿線附近的多個(gè)氣田分別供給許多城市使用，因此它中途要接收氣田的來氣和分輸給各個(gè)城市。

3.2.4 截?cái)喙δ?。長輸管線不可能不發(fā)生損壞，為了確保管線某處發(fā)生損壞時(shí)不至于引起更大面積的斷氣和防控?fù)p失，應(yīng)分段設(shè)置截?cái)嚅y，確保在發(fā)生意外爆破事故時(shí)能截?cái)嚅y可靠關(guān)閉，切掉氣源。

3.2.5 調(diào)壓功能。與長輸管道連接的下游管線設(shè)計(jì)的壓力等級(jí)通常較低，如城市管網(wǎng)，因此要把干管的出口壓力調(diào)到一個(gè)相對穩(wěn)定的壓力。

3.2.6 清管的功能。由于管道內(nèi)無法避免有施工過程中留下的臟亂雜物以及常年運(yùn)行后產(chǎn)生的固體顆粒、銹渣、積液等等。因此我們要對長輸管道進(jìn)行定期的清理。

3.2.7 儲(chǔ)氣調(diào)峰的功能。由于天然氣的生產(chǎn)和運(yùn)輸一般是一天內(nèi)均衡供給的，而城市用氣隨時(shí)都在變更，因此利用長輸管線末端壓力的變化，部分適當(dāng)?shù)鼐彌_這種均衡供氣和不均勻用氣之間的問題。

4 天然氣輸氣方案工藝計(jì)算的基本參數(shù)

要進(jìn)行輸氣方案的工藝計(jì)算，至少要具備如下基本參數(shù)：

每年輸送的數(shù)量Q應(yīng)達(dá)到10m3；

天然氣的基本組分以及相對密度；

輸氣線路的走向和大致長度；

假設(shè)輸氣管道中沿途有更多的分氣點(diǎn)位，我們還必須掌握大致的分氣點(diǎn)之間的距離以及相對分氣量，以用于分氣的影響計(jì)算。

根據(jù)文中這幾項(xiàng)基本參數(shù)，我們可以處理各種輸氣實(shí)例方案的工藝計(jì)算，編制各種形式輸氣方案。最終計(jì)算末段長度；測算壓氣站之間的距離以及壓氣站數(shù)；推導(dǎo)最終單站功率；初步篩選燃-壓機(jī)組的型號(hào)并確定機(jī)組組數(shù)；并計(jì)算估計(jì)燃料氣耗量；最后可以計(jì)算所消耗鋼材量。

從上述工藝計(jì)算基礎(chǔ)上可以得出有關(guān)主要參數(shù)指標(biāo)從而進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)測算，計(jì)算出每項(xiàng)輸氣方案的基本建設(shè)投資、管輸?shù)馁M(fèi)用、輸氣的成本、以及重點(diǎn)門站的天然氣價(jià)格等各方面經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過研究對比發(fā)現(xiàn)，挑選出幾組優(yōu)化的輸氣方案，旨在為以后更進(jìn)一步的研究打下理論基礎(chǔ)。

[1]杜曉春.關(guān)于城市天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法研究:(碩士學(xué)位論文)[C].2005.

[2]李俊，王卓.城市燃?xì)夤艿纼?yōu)化設(shè)計(jì)探析[J].科技傳播，2013.

[3]宋德琦，蘇建華，任啟瑞等編著.天然氣輸送與儲(chǔ)存工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.