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降低天然氣長(zhǎng)輸管道能耗措施

文檔作者：盧東林文檔來(lái)源：中國(guó)石油西部管道獨(dú)山子輸油氣分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月17日
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降低天然氣長(zhǎng)輸管道能耗措施
盧東林（中國(guó)石油西部管道獨(dú)山子輸油氣分公司）
摘要天然氣長(zhǎng)輸管道的耗能問(wèn)題給整個(gè)天然氣行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了難題，因此進(jìn)行天然氣 管道的節(jié)能降耗措施研究很有必要.輸氣管道的能耗主要集中在管道運(yùn)輸過(guò)程中，針對(duì)其原因 提出了解決措施，即降低壓縮機(jī)組的能耗，降低沿程摩阻，采用先進(jìn)的輸氣工藝，以及降低天 然氣放空量和減少天然氣泄漏等，對(duì)天然氣管道輸送的節(jié)能降耗具有借鑒意義.
關(guān)鍵詞長(zhǎng)輸管道天然氣節(jié)能措施
DOI： 10.3969/j.issn.2095-1493.2014.004.018

引言
天然氣因H身熱值高、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益顯 著等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，但是由于天然 氣的產(chǎn)區(qū)主要集中在人煙較少的地方，而天然氣的 消費(fèi)區(qū)主要是東部沿海城市，為解決天然氣的供需 不平衡.長(zhǎng)距離天然氣運(yùn)輸管道應(yīng)運(yùn)而生.冃前國(guó) 內(nèi)的輸氣管道處于發(fā)展的高峰期，已建成管線(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 8.5 x 108m,各種類(lèi)型管道比例如圖1所示
 
圖1不同類(lèi)型管道所占比例

在“十二五”規(guī)劃期間，國(guó)內(nèi)將會(huì)繼續(xù)修建大 量管道，如表1所示。隨著國(guó)內(nèi)輸氣管線(xiàn)的不斷增 多.天然氣管道的耗能問(wèn)題也逐漸成為制約其發(fā)展 的一個(gè)重要因素，因此，開(kāi)展天然氣長(zhǎng)輸管線(xiàn)耗能 問(wèn)題的研究是非常有意義的
表1管道長(zhǎng)度
	天然氣管道/
105 km	原油管道/
10s km	成品油管道/
10s kin	總長(zhǎng)度/
10' km
2010 年
20】5年	4.5
9	2.2
3.1	1.8
3.8	8.5
15.9

作者簡(jiǎn)介；盧東林，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）（自動(dòng) 化專(zhuān)業(yè)）.從事計(jì)#能耗管理工作,E-mail: 3091998O8@qq.com. 地址:新M克拉瑪依市負(fù)山子區(qū)韶山路70號(hào)-甲西部管道獨(dú)山子輸 油氣分公司生產(chǎn)科.833600

1天然氣管道的耗能特點(diǎn)
天然氣的能耗主要集中在管道運(yùn)輸過(guò)程中，分 為直接能耗、間接能耗兩種形式E直接能耗主要 是由壓縮機(jī)組、管道阻力等氣體運(yùn)輸途中產(chǎn)生的, 而間接能耗是由天然氣運(yùn)輸過(guò)程中管道漏氣、氣體 放空等產(chǎn)生的從這兩種大然氣管道能耗的形式來(lái) 看，間接能耗是可以通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)、完善的設(shè)備 來(lái)消除的，直接能耗雖然也町以通過(guò)新材料、新技 術(shù)等來(lái)減少.但是并不能徹底消除因此要想快速 有效地降低長(zhǎng)距離輸氣管道的能耗，必須從減少床 縮機(jī)組能耗、降低輸氣管道阻力等方面入手，針對(duì) 性地提出解決方法和措施
2降低輸氣管道直接耗能措施
2.	1降低壓縮機(jī)組的能耗
壓縮機(jī)在整個(gè)天然氣長(zhǎng)距離運(yùn)輸系統(tǒng)中扮演著 不可替代的角色，是整個(gè)輸氣系統(tǒng)的動(dòng)力提供者. 也是整個(gè)系統(tǒng)中能耗最高的設(shè)備，因此采取有效措 施降低斥縮機(jī)組的能耗對(duì)降低整個(gè)長(zhǎng)距離輸氣管道 的能耗具有重要意義降低壓縮機(jī)組能耗的匸要措 施分為三個(gè)方面。
2. 1. 1 選擇合理的壓縮機(jī)組
長(zhǎng)距離天然氣輸氣系統(tǒng)中常用的空氣壓縮機(jī)分 往復(fù)式、離心式兩種兩種不同形式的壓縮機(jī)使用 的范圍不同.往復(fù)式壓縮機(jī)由于周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致其損耗配件較多，在排量小、壓比高的條件卜. 使用具有顯著優(yōu)勢(shì)離心式壓縮機(jī)自身不進(jìn)行往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，在排量大、壓比低的條件下具有優(yōu)勢(shì) 考慮 天然氣長(zhǎng)距離輸氣管道運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定.損耗配件較 
 
少，管道維修頻率較低等情況，在管道系統(tǒng)運(yùn)行期 間易采用離心式壓縮機(jī)。另外，空氣壓縮機(jī)的核心 設(shè)備是電動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，在電力資源充足的地區(qū) 易選用電動(dòng)機(jī)，在電力資源匱乏的地區(qū)易選用燃?xì)?輪機(jī)鐵
2. L 2 優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程
當(dāng)長(zhǎng)距離輸氣管道輸送的天然氣量比較均衡 時(shí)，壓縮機(jī)的能耗較低；當(dāng)天然氣管道內(nèi)輸送的天 然氣量波動(dòng)較大時(shí)，壓縮機(jī)的能耗就會(huì)顯著升高。 因此，在天然氣長(zhǎng)距離輸送系統(tǒng)中應(yīng)盡可能地保證 輸送氣體量均勻，避免岀現(xiàn)較大幅度的變化?？梢?考慮在天然氣的消費(fèi)區(qū)修建調(diào)峰作用的地下儲(chǔ)氣 庫(kù)、地上儲(chǔ)油罐等大型天然氣存儲(chǔ)設(shè)備，這樣就可 以有效地調(diào)節(jié)長(zhǎng)距離輸氣管道的輸氣量，大大降低 壓縮機(jī)的能耗，進(jìn)而降低整個(gè)輸氣系統(tǒng)的能耗。
2. 1. 3 季節(jié)性地修整壓縮機(jī)
國(guó)外相關(guān)管道雜志的研究表明，對(duì)于離心式壓 縮機(jī)進(jìn)行季節(jié)性的修整，定期更換氣動(dòng)部件可有效 減少壓縮機(jī)的能源消耗。國(guó)內(nèi)熊光德的研究同樣證 明了這一點(diǎn)，因此要從壓縮機(jī)的使用環(huán)境和條件岀 發(fā)，對(duì)壓縮機(jī)的相應(yīng)配件進(jìn)行及時(shí)更換，以降低天 然氣長(zhǎng)距離輸氣系統(tǒng)的能耗。
2.2 降低沿程摩阻
由于天然氣從偏遠(yuǎn)的產(chǎn)區(qū)輸送到消費(fèi)區(qū)經(jīng)歷了 長(zhǎng)距離的管道，管道的沿程阻力是相當(dāng)大的，這就 使得整個(gè)管道運(yùn)輸能耗較大。輸氣管道的沿程摩阻 由輸送氣體的流動(dòng)狀態(tài)和管道內(nèi)壁的粗糙程度決 定，紊流、層流的摩阻系數(shù)是不同的，但是由于輸 氣管道的輸氣相對(duì)穩(wěn)定，在此就不需考慮氣體流動(dòng) 狀態(tài)的影響，只需考慮管內(nèi)壁的粗糙度。
美國(guó)曾做過(guò)一個(gè)關(guān)于輸氣管道內(nèi)壁粗糙程度對(duì) 沿程壓降的影響，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一根使用多年的管 道，通過(guò)對(duì)管道進(jìn)行清洗和涂抹保護(hù)層處理，對(duì)比 涂抹前后管道的內(nèi)壁對(duì)輸送氣體的摩阻大小譏實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明，涂抹保護(hù)層后的管道內(nèi)壁粗糙度、摩 擦系數(shù)大幅度下降。工程中常用的降低管道內(nèi)壁粗 糙度的方法是在輸氣管道的內(nèi)壁涂抹保護(hù)層，從而 達(dá)到降低沿程摩阻、降低輸氣系統(tǒng)能耗的目的。
管道壓力損失不僅僅表現(xiàn)在管道摩阻上，還包 括輸氣系統(tǒng)壓氣站閥門(mén)、彎頭等局部壓力損失。為 減少局部壓力損失，在輸送天然氣過(guò)程中應(yīng)盡量避 免使用彎頭，易采用全開(kāi)型閥門(mén)等措施。
2.3采用先進(jìn)的輸氣工藝
采用新技術(shù)、新工藝可以有效地降低天然氣長(zhǎng) 輸管線(xiàn)的能耗：
1）	維持高壓輸氣過(guò)程。管道高壓運(yùn)送天然氣 能夠大大降低輸氣系統(tǒng)的能耗。高壓輸氣一方面增 大了天然氣的密度，提高了輸氣效率，降低了壓縮 機(jī)的能耗；另一方面高壓輸氣使天然氣在輸送過(guò)程 中流速降低，進(jìn)而降低了管道輸氣的沿程阻力。
2）	維持富氣輸送過(guò)程。富氣輸送之所以能降 低輸氣過(guò)程中的能耗是因?yàn)楦粴饫锩婧卸喾N氣 體，導(dǎo)致輸送氣體的密度偏高，而產(chǎn)生低于常規(guī)氣 體輸送過(guò)程的流速，進(jìn)而使輸氣管道產(chǎn)生較低的摩 阻力。在現(xiàn)代常用的輸氣方式中，富氣輸送是天然 氣長(zhǎng)距離輸送高水平技術(shù)的體現(xiàn)，該方法與其他方 法相比具有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：輸氣環(huán)保安全；輸氣 效率高。
2.4壓氣站設(shè)置余熱利用系統(tǒng)
由于天然氣輸送技術(shù)具有高壓、長(zhǎng)距離等特 點(diǎn)，在天然氣輸送過(guò)程中設(shè)置余熱利用系統(tǒng)，吸收 壓氣站排出的高溫?zé)煔獾哪芰?，然后利用引?dǎo)設(shè)備 將高溫?zé)煔馀c鍋爐里的水進(jìn)行換熱，被換熱的鍋爐 水可以用作生活用水。設(shè)置余熱換熱裝置的目的是 減小燃?xì)饨禍貙?dǎo)致冰堵的概率，從而實(shí)現(xiàn)降低管道 輸氣系統(tǒng)的能耗。
3降低輸氣管道間接耗能措施
3.	1降低天然氣放空量
在天然氣長(zhǎng)輸管道使用過(guò)程中，難免會(huì)有檢 修、搶修等工作，這就產(chǎn)生了修理管道期間出現(xiàn)天 然氣放空的問(wèn)題。減少天然氣放空量的措施包括：
1）	設(shè)置截?cái)嚅y。天然氣長(zhǎng)輸管道每隔一定長(zhǎng) 度配備截?cái)嚅y之后，就可以在管道維修過(guò)程中關(guān)閉 上下游的截?cái)嚅y，進(jìn)而降低天然氣的放空。
2）	配備移動(dòng)壓縮機(jī)。使用移動(dòng)壓縮機(jī)輸送放 空段的氣體到上下游管道時(shí)，可有效保持維修階段 長(zhǎng)輸系統(tǒng)的氣密性。
3）	清管階段保持輸氣管道密閉性。在進(jìn)行輸 氣管道的清洗、清潔工作時(shí)應(yīng)保持管路密閉，不能 停氣，否則將會(huì)導(dǎo)致管道天然氣放空。
4）	設(shè)定合理的放空段長(zhǎng)度。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表 明，科學(xué)合理地設(shè)定放空段管道長(zhǎng)度可以降低天然 氣放空量，因此可以通過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)來(lái)確定合理的 放空段長(zhǎng)度。
3.2減少天然氣泄漏
天然氣泄漏帶來(lái)的危害眾多，輕則產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損 失，重則危及群眾的生命安全，因此無(wú)論從哪個(gè)角
己口円年第L|期石油石化節(jié)能| 45 
度來(lái)講都應(yīng)該減少天然氣泄漏事故的發(fā)生。天然氣 在輸送過(guò)程中容易出現(xiàn)泄漏的位置主要集中在兩 處：長(zhǎng)輸管道和輸氣設(shè)備。導(dǎo)致輸氣管道、設(shè)備出 現(xiàn)漏氣現(xiàn)象的原因較多，總結(jié)如下：
1）	輸氣管道在使用過(guò)程中出現(xiàn)防腐保護(hù)層破 損等問(wèn)題導(dǎo)致的管壁穿孔漏氣。
2）	長(zhǎng)輸管道在制造過(guò)程中存在應(yīng)力集中、未 焊透等問(wèn)題，當(dāng)管道在輸氣過(guò)程中受到內(nèi)部高壓氣 體壓力作用時(shí)可能導(dǎo)致管道連接法蘭、管壁等位置 出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象。
3）	管道施工過(guò)程中一些不恰當(dāng)?shù)氖┕げ僮饕?起管道破損。
4）	隨著壓縮機(jī)、閥門(mén)等使用年限的增加，天 然氣輸氣設(shè)備的密封性出現(xiàn)問(wèn)題引起天然氣的 泄漏。
從天然氣管道泄漏的原因入手，提出相應(yīng)的解 決措施：對(duì)于使用環(huán)境較差，經(jīng)常出現(xiàn)破損的輸氣 管道位置要定期檢查，對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題的管道及時(shí)進(jìn) 行更換；加強(qiáng)管道的防腐保護(hù)檢測(cè)，確保防腐層、 陰極保護(hù)等措施發(fā)揮保護(hù)作用；提高管道施工人員 專(zhuān)業(yè)技術(shù)，降低人為操作的影響。
4結(jié)束語(yǔ)
隨著國(guó)內(nèi)天然氣管道鋪設(shè)長(zhǎng)度的不斷增大，長(zhǎng) 輸管道的能耗問(wèn)題也急需解決，因此要加強(qiáng)輸氣管 道節(jié)能降耗工作的開(kāi)展。降低天然氣管道能耗必須 從管道高能耗的原因入手，提出針對(duì)性的解決 措施。
參考文獻(xiàn)：
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（收稿日期：2013-12-24）

（上接第37頁(yè)）
2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
選取了井口凍堵時(shí)間分別為半個(gè)月、1個(gè)月、3 個(gè)月的3口水井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)解凍試驗(yàn)，解凍成功率 100%,達(dá)到井口安全解凍的效果。
水井F246-90井口凍堵時(shí)間為15天。使用A、 B兩個(gè)加熱線(xiàn)盤(pán)分別對(duì)采油樹(shù)頂部?jī)蓚€(gè)250閥門(mén)進(jìn) 行解凍，解凍時(shí)間4 min。4 min后，打開(kāi)250閥 H,井口處原油成股流出，表明解凍完成。
水井F226-82井口凍堵時(shí)間為1個(gè)月。地面裸 露部分主要是蘿卜頭上部注水井口部分，解凍時(shí)采 用單相裝置進(jìn)行解凍，該部分解鴨呼間在20 min。 蘿卜頭以下套管凍堵部分采用兩命藝置進(jìn)行解凍， 100 min后井內(nèi)水柱噴涌而出，解凍完成。整個(gè)解 凍時(shí)間達(dá)到2 h,發(fā)電機(jī)耗油4 L。
水井Y78-92井口凍堵時(shí)間為3個(gè)月。地面裸露 部分主要是蘿卜頭上部注水井口部分，解凍時(shí)采用 雙相裝置進(jìn)行解凍，該部分解凍時(shí)間在10 min。蘿 卜頭以下套管凍堵部分采用兩相裝置進(jìn)行解凍，該 井完全解凍的判斷是通過(guò)觀察地面大量的冰融化成 水，同時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，現(xiàn)場(chǎng)將一根2m以上的鋼 桿用鐵絲捆住，然后整根鋼桿可以完全放入井內(nèi)從 而實(shí)施解凍。整個(gè)井口解凍時(shí)間達(dá)到3 h,發(fā)電機(jī) 耗油6L。
3結(jié)論
1）	電加熱裝置可以達(dá)到解除地面及地下1 m 深凍堵的目的。
2）	從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以看出，對(duì)于地面裸露部分 管線(xiàn)，不論凍堵時(shí)間長(zhǎng)短，可以短時(shí)間內(nèi)解除凍 堵，效果明顯；對(duì)于地下長(zhǎng)時(shí)間凍堵非裸露部分, 解凍時(shí)間長(zhǎng)，與蒸汽解凍相比效率較低。
3）	該裝置主要適應(yīng)于較短時(shí)間內(nèi)停井后凍堵 的油水井，對(duì)于冬季間抽及注水井臨關(guān)井凍堵，解 堵效果好，適應(yīng)性更強(qiáng)。
（收稿日期：2013-12-30）

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