提高天然氣管道輸送效率方法的探討

李秀清

(云南巨星安全技術(shù)有限公司，云南 昆明 650106)

天然氣是一種氣體混合物，是當(dāng)前利用率極高的能源之一。天然氣的存在，使人們?cè)诤艽蟪潭壬蠝p少對(duì)煤炭以及石油等不可再生能源的使用量，并且其自身具有極高的環(huán)保性質(zhì)。天然氣的輸送通常采用管道輸送方式，從而使得運(yùn)輸成本得到了有效的減少和控制，同時(shí)也能夠有效的提高天然氣在運(yùn)輸過程中的安全性。但管道輸送方式，在很大程度上降低了天然氣的運(yùn)輸效率。因此，需要進(jìn)行深入的分析和研究，使運(yùn)輸效率得到改善。對(duì)輸送管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大力應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，創(chuàng)新出科學(xué)合理的管理方式，從而使天然氣能夠更好的為社會(huì)服務(wù)。

1 天然氣長輸管道概述

通常情況下，天然氣由油氣田生產(chǎn)，并且以氣態(tài)的形式存在，從而使得人們采用大罐存儲(chǔ)的方式來進(jìn)行天然氣的集中儲(chǔ)存。但是，這種方式會(huì)在很大程度上造成蒸發(fā)消耗，不僅造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)在很大程度上增加安全隱患。因此，相關(guān)行業(yè)采用管道輸送的方式將天然氣輸送給用戶。管道輸送天然氣，主要是指將油氣田生產(chǎn)的天然氣輸送到用戶的整個(gè)工程。輸送系統(tǒng)主要由輸氣線路、站場(chǎng)、壓氣站及輔助設(shè)備等設(shè)施組成。輸氣線路包括:輸氣干線、輸氣支線這兩種形式。輸氣干線主要功能在于將天然氣由輸氣首站輸送到末站，而輸氣支線則是將天然氣輸入干線或者將干線中的天然氣輸出。輸氣站場(chǎng)是天然氣各個(gè)工藝場(chǎng)站的總稱，主要有壓氣站、分輸站、輸氣首站以及輸氣末站等。根據(jù)輸氣站場(chǎng)功能、性質(zhì)不同，各站場(chǎng)承擔(dān)的任務(wù)既有區(qū)別又有共性，共性是保證輸氣管道始終處于安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。一般情況下，輸氣管道的距離較長，因此，對(duì)防腐、封閉等性能提出了極高的要求，目的在于最大程度的減少和控制資源的浪費(fèi)，同時(shí)避免安全事故或者污染環(huán)境。

天然氣輸送管道通常采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)管道輸送過程進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控[1]。從目前情況來看，這種自動(dòng)控制系統(tǒng)，在天然氣輸送管道工程中，得到了十分廣泛的應(yīng)用。在正常運(yùn)行的情況下，技術(shù)人員可以憑借自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)管線進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)度機(jī)制，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集和整理，以幫助技術(shù)人員對(duì)整個(gè)管線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷和相應(yīng)的處理。

采用自動(dòng)控制和管理的方式，以調(diào)度中心為核心，對(duì)輸送管道在運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，并對(duì)其進(jìn)行分析，使控制系統(tǒng)能夠始終保持正常的運(yùn)行狀態(tài)，從根本上滿足天然氣用戶的實(shí)際需求[1]。同時(shí)，也能夠有效的保障整個(gè)輸氣管道的運(yùn)行安全，將安全隱患控制在最低。

2 影響天然氣輸氣系統(tǒng)效率的因素

輸氣管道通常處于露天環(huán)境之下，所以對(duì)管道輸送天然氣的影響因素較多。從總體的角度來講，可以將其分為以下幾個(gè)方面:

2.1 天然氣的儲(chǔ)存

從實(shí)際角度來講，天然氣的儲(chǔ)存工作難度較大，如果采用高壓儲(chǔ)罐來完成存儲(chǔ)，勢(shì)必會(huì)增加高額的成本[2]。同時(shí)，也會(huì)給相關(guān)的管理工作增加難度，不僅如此，這種方式還存在著很大的安全隱患。主要原因在于:天然氣具有易燃、易爆性。如果儲(chǔ)罐受到的壓力超過承受狀態(tài)，很容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故，對(duì)人身安全和設(shè)備安全造成嚴(yán)重的威脅。

2.2 氣體輸送的高差

輸送管道的幾何位置有所不同，不同位置的高差也存在著極大的差異，從而對(duì)實(shí)際的天然氣輸送效果和質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。在位置上存有能量損失，輸氣管道的實(shí)際位置之間存在著很大的差異，使天然氣在輸送的過程當(dāng)中會(huì)采取不同的走向，進(jìn)而影響了天然氣的輸送效率[3]。

2.3 輸氣管道的摩擦損失

氣體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭艿焦艿纼?nèi)部的摩擦力影響，造成了一定的能量消耗。天然氣壓力的降低，對(duì)輸送效率產(chǎn)生影響。從實(shí)際角度來講，摩擦阻力的損失程度，會(huì)隨著管道的粗糙程度增大而增大，天然氣的能量消耗也隨之增加。總結(jié)來講，摩擦阻力會(huì)對(duì)整個(gè)輸氣過程產(chǎn)生一定的阻礙作用，需要技術(shù)人員采取科學(xué)、合理、有效的措施來降低摩擦力的消耗，有效的提高和保障天然氣管道的輸送效率和能力。

2.4 天然氣的可壓縮性

天然氣受到不同壓力作用，它的體積和形態(tài)有所不同，故其無法保持正常的輸送狀態(tài)。壓力因素對(duì)天然氣輸送能力產(chǎn)生直接的影響，在輸送距離較長的管道中，技術(shù)人員需要對(duì)管道內(nèi)的壓力進(jìn)行合理的分布和調(diào)節(jié)，最大程度的保障和提高天然氣的輸送效率，有效的減少天然氣在輸送過程中的能量損耗。

3 提高天然氣長輸管道的效率

就天然氣輸送企業(yè)而言，要想有效的保障和提高天然氣管道運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)從業(yè)人員開展系統(tǒng)性的培訓(xùn)和考核。內(nèi)容主要包括:安全生產(chǎn)知識(shí)、工藝流程以及生產(chǎn)管理等方面。必須保證所有的技術(shù)人員都能夠?qū)ο嚓P(guān)的工藝技術(shù)有全面、系統(tǒng)的了解，從而避免由于人為原因引發(fā)故障，對(duì)輸送效率造成不必要的影響。

3.1 降低輸氣管道的摩擦損失

首先，采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档洼敋夤艿纼?nèi)壁的粗糙程度。這既可以延長輸氣管道的使用壽命，同時(shí)也可以降低管道內(nèi)沉積物堆積，以便達(dá)到有效提高輸送氣體的純度，還使管道清理效果得到切實(shí)的保障和提高。在此基礎(chǔ)上，可以提高氣體輸送的質(zhì)量，對(duì)環(huán)境的污染也起到一定的控制作用，也為后期的維護(hù)效果提供了便利。其次，采用管道涂層技術(shù)，可以降低輸氣管道內(nèi)壁的摩擦阻力，從而提高輸送效率[4]。另外，技術(shù)人員要對(duì)天然氣流動(dòng)過程中的雷諾數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，從而使天然氣的流動(dòng)形態(tài)有所改變，進(jìn)而降低阻力的損失，從而有效提高天然氣的輸送量。

3.2 對(duì)輸氣管道進(jìn)行防腐處理

對(duì)天然氣輸送管道進(jìn)行防腐處理，可進(jìn)一步提高輸氣管道的工作效率和工作質(zhì)量。通常情況下，采用外防腐+陰極保護(hù)措施對(duì)輸氣管道進(jìn)行防腐處理[5]。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及輸氣管道本身的、周邊的條件，對(duì)輸氣管道采取全方位的、可靠的防腐保護(hù)措施，達(dá)到提高管道內(nèi)壁、外壁的防腐效果。

4 提高壓氣站的效率

壓氣站是為天然氣管道輸送提供動(dòng)力的，油氣田生產(chǎn)出來的天然氣經(jīng)壓氣站加壓處理后輸送至下游。應(yīng)該采取有效的方式來保證出氣口的壓力充足，對(duì)出口的溫度進(jìn)行降溫處理，防止高溫造成對(duì)天然氣正常輸送的影響。

除此之外，還需要全方位考慮管道輸送過程中能量的損耗，壓氣站運(yùn)行過程中本身的能量和輸氣過程中損耗能量之比。其中，管道輸送氣體過程中增加的能量是有效提高輸氣效率的主要因素之一，并且對(duì)管道輸氣過程當(dāng)中所產(chǎn)生的能量消耗進(jìn)行最大程度的控制。

5 天然氣長輸管道的參數(shù)優(yōu)化

技術(shù)人員可以采用優(yōu)化輸氣管道工藝參數(shù)的方法，提高輸氣管道的輸送效率。對(duì)管道輸氣量的控制來說，應(yīng)嚴(yán)格按照管道當(dāng)前運(yùn)行的實(shí)際工況，安全輸氣的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行有效控制。輸氣管道在實(shí)際運(yùn)行中，首先應(yīng)在第一時(shí)間核實(shí)輸氣量，從根本上保證天然氣的輸送量能夠滿足要求。

對(duì)天然氣長輸管道壓力的控制，一定要將實(shí)際運(yùn)行的壓力控制在設(shè)計(jì)壓力之內(nèi)，以保證天然氣輸送的安全性和穩(wěn)定性。在輸氣管道的實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)該以輸氣管道的實(shí)際運(yùn)行情況作為基礎(chǔ)，將可能出現(xiàn)的能量損失降到最低。

在輸氣管道運(yùn)行過程中，需要定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，加強(qiáng)巡檢的工作力度。一定要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免由于人為因素所造成的重大損失。如發(fā)現(xiàn)漏氣，應(yīng)該在第一時(shí)間進(jìn)行搶修，避免泄漏事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

6 結(jié)語

為了能夠保證天然氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)該采取科學(xué)、合理、有效的措施來保證天然氣長輸管道運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性，最大程度的避免能源的消耗。天然氣是當(dāng)前人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的重要能源，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)天然氣的輸送進(jìn)行深入的分析和研究，從而保障天然氣企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，進(jìn)而為社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。