论文部分内容阅读
【摘要】目前我国对于天然气的消耗量正在迅速增加，如何保证天然气管道运输的经济性是一个重要议题。文章从影响天然气管道经济型的工艺参数入手，重点的论述了提升天然气管道运行经济性的手段。
【关键词】天然气 管道 运行 经济性
天然气从出产到使用需要经过采气、净化、输气以及供气等环节，而长输管道作为中间的重要环节必须要解决好与上下游的关系，从而要求其管理与设计要较之其它管道更为复杂。长输管道担负着为一个城市或地区供气的任务，为此会涉及到千家万户，如果管道出现事故就会引发巨大的经济损失。为此如何确保长输管道的连续、安全、可靠以及经济性成为当下面临的重要问题。
1 影响天然气管道经济性的参数
（1）管道直径。由于管径增加一倍，相应的输气量将增加5倍，而单位通过能力的金属消耗将同时降低。为此通过适当的增加输气干线的直径是降低能耗以及提高输气量的有效途径。
（2）工作压力。通过提升首站的工作压力对于管输天然气参数有着重要影响。
（3）水力摩阻。通过降低水力摩阻可以相应的增加输气管道的通过能力，而主要途径有三个：通过钢管制造工艺改进来提升内壁的光洁度；增加管道内壁涂层；设置清管器收发装置进行定时的清洗。这也是管道技术发展的重要方向，目前正在进行积极地探索。
（4）压气站的参数优化。压气站的建设要根据用气量的增加以及气田压力变进行有选择建设，达到节约经费与投资的目的。压气站的主要参数有压缩比、站间距、单机功率等。通过合理的选择站间距可以有效地降低管道中的压力损失，从而提升输气管道的通过能力；压缩比的降低可以有效地降低能耗，而单机功率的增加不仅能使得单位基建费用显著降低，同时也可以最大程度的减少建造以及管理的费用。为此对以上参数的优化可以降低能耗与费用，从而达到输气管道的经济运行。
（5）路由选择。管道经过地区的地貌、构筑物等都会直接的影响管道建设投资，为此在设计阶段要合理的选择管道的路由。通过对工程、技术、社会以及经济方面的考虑来确定最佳的方案。
（6）线路安全保护措施。安全保护措施是保证管道经济运行的基础，为此需要相应的保护设施，例如现代通讯设施、自动化控制设施、安全管理系统、线路水土保持设施等。
2 提升天然气管道运行经济性的手段
2.1 提升管道输气能力
管道输气能力是管道运行经济性的重要指标，更是衡量输气效率的重要依据。
（1）提升输气管道的运行压力。当输气管道的始末距离、高程差以及内壁粗糙程度一致的情况下，通过提升输气管道的运行压力可以有效地提升输气能力。达到这一目的途径有两种，一种是通过压缩机加压，另一种是利用上游气田的供给压力资源。如果要通过压缩机加压来达到提升输气量的目的，我们就应该相应的增加压气站从而根据用户量以及上游压力变化来确定压气站参数。这一过程可以理解为为天然气补充损失掉的能量，从而提升了输运能力、降低了经营与投资的成本。而如果利用上游的气田来提升输气管道的起始点压力，此时就无需在始点增加压缩机，但是這种方法的增压幅度有限。
（2）降低管道末端压力。在管径与长度一定时，管道的输气量与起点、末点的压力平方差有对应关系，为此通过降低管道末端的压力可以提升管道的输气能力。但是首要问题是满足下游居民对于天然气的需求。但是这一措施也存在一些问题，例如管道内部天然气流速的加快降低了管道的使用寿命，为此要对压降以及流速进行限制，从而减少对与管道的冲刷。
（3）减少管道阻力。天然气管道内壁的粗糙程度对天然气的输运有着极为重要的影响，尤其是随着使用年限的延长，天然气中硫化氢会对管壁腐蚀，从而使得管道内壁变得粗糙，最终降低输送效率。为此要在一定的使用时间后对管道进行清洁，达到减小阻力、提高运输效率的目的。
（4）降低天然气的输送温度。天然气的温度与输送压力有直接关系，尤其是压气站的出口处的温度会急剧升高，如果不及时的降温就会降低管道的通过能力，从而导致管道发生纵向的变形，最终出现防腐层破坏，威胁到安全运行。
2.2 利用管道的储气能力
天然气长输管道的主要作用是输气，但是由于运输距离长并且压力存在波动，为此具有一定的储气功能。当输出气量大于输入时称为储气过程飞，反之称为消耗过程。通过合理的利用管道的储气功能可以有效地降低能耗以及提升输气效率。
2.3 压气站参数优化
压气站用来输送气体的动力设施有活塞式压缩机与离心式压缩机，其驱动类型可以分为电动、燃气轮机以及燃气发动机，其中燃气轮机占据主要地位。对于燃气发动机，在相同的工艺下，当转速提升时，其轴功率与排气量同时提高，从而可以有效的提高压缩机的利用率。在压缩机进气压不变的条件下，排气量随着排气压的压力升高而降低，同时导致轴功率增加，反之轴功率降低；在排气压不变的条件下，其排气量是随着进气压力的升高而增加的，而轴功率却减小。为此可以通过对以上不同参数的控制与选择来不断地优化压气站的运行经济性。此外还可以通过降低吸气温度、提高转速、减少气缸余隙容积、减少设备的气体阻力损失以及减少管网及其它各部分的泄露等都是提升压缩机排气量的重要措施，从而提升管道的运行经济性。
3 结束语
综上所述，要有效地提升天然气管道运行的经济性要从设计阶段入手，通过管径、压力以及工艺参数的选择来实现控制。与此同时在进行天然气输送的过程中还要对输送管道的工艺运行模式以及压缩机的效率进行不断地优化，从而达到降低能耗、提升管道运输效率以及延长管道使用寿命的目的，达到管道的经济运行。
参考文献
[1] 苗承武，陈祖泽等编译.强化天然气管道输送工艺[M].北京：石油工业出版社，2001
[2] 白兰君.天然气经济学[M].北京： 石油工业出版社，2001
[3] 吴宏译.管道设计与施工实用方法[M].北京：石油工业出版社，2004
[4] 中国石油天然气总公司劳资局输气工.输气工[M].北京： 石油工业出版社，1999
【关键词】天然气 管道 运行 经济性
天然气从出产到使用需要经过采气、净化、输气以及供气等环节，而长输管道作为中间的重要环节必须要解决好与上下游的关系，从而要求其管理与设计要较之其它管道更为复杂。长输管道担负着为一个城市或地区供气的任务，为此会涉及到千家万户，如果管道出现事故就会引发巨大的经济损失。为此如何确保长输管道的连续、安全、可靠以及经济性成为当下面临的重要问题。
1 影响天然气管道经济性的参数
（1）管道直径。由于管径增加一倍，相应的输气量将增加5倍，而单位通过能力的金属消耗将同时降低。为此通过适当的增加输气干线的直径是降低能耗以及提高输气量的有效途径。
（2）工作压力。通过提升首站的工作压力对于管输天然气参数有着重要影响。
（3）水力摩阻。通过降低水力摩阻可以相应的增加输气管道的通过能力，而主要途径有三个：通过钢管制造工艺改进来提升内壁的光洁度；增加管道内壁涂层；设置清管器收发装置进行定时的清洗。这也是管道技术发展的重要方向，目前正在进行积极地探索。
（4）压气站的参数优化。压气站的建设要根据用气量的增加以及气田压力变进行有选择建设，达到节约经费与投资的目的。压气站的主要参数有压缩比、站间距、单机功率等。通过合理的选择站间距可以有效地降低管道中的压力损失，从而提升输气管道的通过能力；压缩比的降低可以有效地降低能耗，而单机功率的增加不仅能使得单位基建费用显著降低，同时也可以最大程度的减少建造以及管理的费用。为此对以上参数的优化可以降低能耗与费用，从而达到输气管道的经济运行。
（5）路由选择。管道经过地区的地貌、构筑物等都会直接的影响管道建设投资，为此在设计阶段要合理的选择管道的路由。通过对工程、技术、社会以及经济方面的考虑来确定最佳的方案。
（6）线路安全保护措施。安全保护措施是保证管道经济运行的基础，为此需要相应的保护设施，例如现代通讯设施、自动化控制设施、安全管理系统、线路水土保持设施等。
2 提升天然气管道运行经济性的手段
2.1 提升管道输气能力
管道输气能力是管道运行经济性的重要指标，更是衡量输气效率的重要依据。
（1）提升输气管道的运行压力。当输气管道的始末距离、高程差以及内壁粗糙程度一致的情况下，通过提升输气管道的运行压力可以有效地提升输气能力。达到这一目的途径有两种，一种是通过压缩机加压，另一种是利用上游气田的供给压力资源。如果要通过压缩机加压来达到提升输气量的目的，我们就应该相应的增加压气站从而根据用户量以及上游压力变化来确定压气站参数。这一过程可以理解为为天然气补充损失掉的能量，从而提升了输运能力、降低了经营与投资的成本。而如果利用上游的气田来提升输气管道的起始点压力，此时就无需在始点增加压缩机，但是這种方法的增压幅度有限。
（2）降低管道末端压力。在管径与长度一定时，管道的输气量与起点、末点的压力平方差有对应关系，为此通过降低管道末端的压力可以提升管道的输气能力。但是首要问题是满足下游居民对于天然气的需求。但是这一措施也存在一些问题，例如管道内部天然气流速的加快降低了管道的使用寿命，为此要对压降以及流速进行限制，从而减少对与管道的冲刷。
（3）减少管道阻力。天然气管道内壁的粗糙程度对天然气的输运有着极为重要的影响，尤其是随着使用年限的延长，天然气中硫化氢会对管壁腐蚀，从而使得管道内壁变得粗糙，最终降低输送效率。为此要在一定的使用时间后对管道进行清洁，达到减小阻力、提高运输效率的目的。
（4）降低天然气的输送温度。天然气的温度与输送压力有直接关系，尤其是压气站的出口处的温度会急剧升高，如果不及时的降温就会降低管道的通过能力，从而导致管道发生纵向的变形，最终出现防腐层破坏，威胁到安全运行。
2.2 利用管道的储气能力
天然气长输管道的主要作用是输气，但是由于运输距离长并且压力存在波动，为此具有一定的储气功能。当输出气量大于输入时称为储气过程飞，反之称为消耗过程。通过合理的利用管道的储气功能可以有效地降低能耗以及提升输气效率。
2.3 压气站参数优化
压气站用来输送气体的动力设施有活塞式压缩机与离心式压缩机，其驱动类型可以分为电动、燃气轮机以及燃气发动机，其中燃气轮机占据主要地位。对于燃气发动机，在相同的工艺下，当转速提升时，其轴功率与排气量同时提高，从而可以有效的提高压缩机的利用率。在压缩机进气压不变的条件下，排气量随着排气压的压力升高而降低，同时导致轴功率增加，反之轴功率降低；在排气压不变的条件下，其排气量是随着进气压力的升高而增加的，而轴功率却减小。为此可以通过对以上不同参数的控制与选择来不断地优化压气站的运行经济性。此外还可以通过降低吸气温度、提高转速、减少气缸余隙容积、减少设备的气体阻力损失以及减少管网及其它各部分的泄露等都是提升压缩机排气量的重要措施，从而提升管道的运行经济性。
3 结束语
综上所述，要有效地提升天然气管道运行的经济性要从设计阶段入手，通过管径、压力以及工艺参数的选择来实现控制。与此同时在进行天然气输送的过程中还要对输送管道的工艺运行模式以及压缩机的效率进行不断地优化，从而达到降低能耗、提升管道运输效率以及延长管道使用寿命的目的，达到管道的经济运行。
参考文献
[1] 苗承武，陈祖泽等编译.强化天然气管道输送工艺[M].北京：石油工业出版社，2001
[2] 白兰君.天然气经济学[M].北京： 石油工业出版社，2001
[3] 吴宏译.管道设计与施工实用方法[M].北京：石油工业出版社，2004
[4] 中国石油天然气总公司劳资局输气工.输气工[M].北京： 石油工业出版社，1999