天然气输配节能技术综述.docx

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1、天然气输配节能技术综述 【摘 要】自然气管道输送已成为自然气工业的一个重要组成部分，输配中实行技术措施，能够收到很好的节能效果。大型输气管道的能耗干脆影响着输气成本的凹凸。在自然气输送管道快速发展的今日，对管道实行优化运行、削减管道阻力损失、减小自然气损耗、气压力能回收利用技术、管道完整性管理等措施对降低输气能耗、提高输气效率都是行之有效的。本文对这些节能技术进行了介绍，并对其发展前景进行了分析。 【关键词】自然气输送；节能；优化运行；压力能回收利用 1、从设计上选取最优的设计和通讯方案 输气管道的优化设计主要包括管径、壁厚、管材、输气压力、压气站布置与压缩机组的配置、储气库位置、类别和容量以

2、及各种状况下的调峰方案等内容。自然气输配工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资限制的关键在于决策和设计阶段，而在项目作出投资决策后，其关键就在于设计。据探讨分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上。优化设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响运用阶段的常常性费用。 自然气长输管道通信系统在长输管道的建设、维护与管理中具有重要的作用。任何一种通信方案的确立都需综合考虑当地的自然条件、设备技术性能、初期建设费用、长期维护管理等诸多因素。自然气长输气管道通信的基本特点是：一是大部分管道途经山川、丘陵、河流、农

3、田或是戈壁沙漠等困难地形，且沿线气候多变，风、霜、雨、雪、交替显现，人为或是自然的突发事务较多。二是每条管道一般均有一个调度限制中心，沿线还有必要的输气管理部门。通信点一般设在沿线各站场。每个站需与调度限制中心建立通信联络，并与有关的输气管理部门保持通信实力。三是大部分RTU阀室为无人值守站，工作环境较恶劣。运用简化供电系统，通信设备耗电量要小是一个重要的考虑因素。四是在故障发生时，抢修速度肯定要快，时效性特别强。依据自然气长输管道的实际状况，综合考虑技术、经济、运行维护、故障抢修及今后发展等各种因素，应优先选择专用卫星通信为主、公网通信为辅的通信方案来作为自然气长输管道的主用通信方案1。 2

4、、管道输送中实行节能技术 2.1管道输送中采纳最优输量2 长距离输气管道的输量受输送压力、管径及壁厚、沿途所设压缩机站数等工艺参数的制约，当输送压力、管径确定后，可通过增设管道压缩机站的方法提高管道输量，而要增加的管输量越多，管道中间增设的压缩机站越多，工程项目的投资和营运成本越高。当超过肯定界限后，管输量的增量效益就会低于相应的投入增量，导致整个管道工程的经济效益下降。因此，长距离输气管道存在一个使管道的经济效益最大的最优输量。体现长距离输气管道工程经济效益的主要经济指标是财务内部收益率（IRR），通过计算该值，可以找到最优输量，从而很好的利用管道和设备来进行自然气的输送。 2.2 采纳高钢

5、级管材3，选择合适的输气温度，提高输气压力 通过高钢级管材的开发和应用可以减小壁厚，减轻钢管的自重，并缩短焊接时间，从而大大降低钢材耗量和管道建设成本。此外，采纳复合材料增加管道强度的技术也正在开发，即在高钢级钢管外部包敷一层玻璃钢和合成树脂。采纳这种管材，可以进一步提高管道的输送压力，降低建设成本，同时可增加管输量以及提高钢管反抗各种破坏的实力和平安性。自然气沿管道流淌时，因要克服流体阻力，压力会渐渐降低。压力降低会使气体密度下降，线速度也要改变。此外，由于自然气与土壤的热交换，自然气的温度也会降低。输气温度对系统能耗关系很大，除向土壤散热损耗外，压气机组的效率与输气温度亲密相关。输气管道向

6、更高压的方向发展是一个趋势，也在肯定程度上反映了一个国家输气管道的整体技术水平。输气时气流与管壁的磨擦，造成压力损耗，靠沿线压气站连续升压实现长距离输气。所以，摩擦损耗是能耗的基本构成。从物理意义上讲，提高压力使管内自然气的密度加大，降低了管内自然气的实际速度以及压力降。所以，作为主要线路损耗形式的磨损削减了。另外，自然气的密度越大，压缩机的效率也越高，同样功率的压缩机所产生的压头也越高。系统的最大工作压力，因受输气机组实力及管材机械性能所限，各国采纳管道钢材都有一个发展过程。总之，不断提高输气压力，是今后管道工业发展的方向。 2.3 采纳内涂层和减阻剂减阻技术，提高输送实力 自然气管道内壁敷

7、设内涂层后，可以有效地改善和提高自然气在管道中的流淌特性；可以削减管道沿线压缩机站的数量；可以降低输送的动力成本和泵输成本；在肯定程度上可以提高管输量；可以延长清管周期；可以降低输送动力消耗和泵输成本。因此，管道内涂层技术4具有良好的经济效益，在国外自然气管道已经普遍采纳此技术，并且取得较好效益。国内也应当尽快驾驭和发展自然气管道的内涂层技术，这将有利于自然气管道事业的发展。 纵观现有减阻剂5的成分及化合物结构，现有减阻剂基本都是基于以下减阻机理，具有表面活性剂类似结构特点的聚合物，其极性端坚固地粘附在管道内表面上，而非极性长链顺流向悬浮在管壁旁边气流中，或者将聚合物充分溶解在某种溶剂中，调整

8、聚合物含量，使溶液具有肯定的粘性和弹性，涂在壁面上形成弹性膜，将“气固”界面变为“气液”界面。因液体表面的粗糙度比固体表面小得多，形成的涡流区也小得多，从而能够大大减小自然气和管道内壁之间的摩擦阻力，降低自然气输送过程中的压降和能量损耗，提高管道输气量。 2.4 依据详细状况，选择最合适的管道干燥方法6 假如自然气管道中含有水，则液态的水就有可能与自然气中的少量酸性气体生成酸性物质，腐蚀管道内壁，影响管道系统运用寿命及其牢靠性；同时，可能形成自然气水合物或造成冰堵，使管道堵塞，影响管道平安运行。因此，为了避开这些问题的产生，在投产前必需对管道进行干燥，脱除管道中游离的水和大部分的水蒸气，使其露

9、点处于-165。自然气长输管道常用的干燥方法有干燥剂法、流淌气体蒸发法（包括干空气干燥法、氮气干燥法、自然气干燥法）、真空法等。 以下两种干燥方法效果好，成本低，节能效果明显。真空干燥法在20世纪80年头初起先应用。该方法适合于海底、江底、河底等区域管道的干燥，特殊适合于小口径、短距离、明水少的管道干燥，空气可以随意排放，无毒无味，不燃不爆，无平安隐患；对地层温度较高的管道有特别的效果；既适用于陆地管道，也适用于海底管道；受管径、管道长度的影响相对较小；干燥成本低；易与管道建设和水压试验相连接。目前，在国内广泛运用的是干空气干燥法。干空气干燥是采纳经过除油、过滤和脱水的干燥纯净压缩空气吹扫管线

10、，由于其低露点的特点使管道内壁附着的水分蒸发，并利用后继干空气将管道内的湿空气排出管外，达到干燥管道的目的。 3、削减自然气在输送过程中的损失 避开超压放空，应建立上、下游协调制度及生产通报制度，防止输气管网局部超压。当供气量大于用气量，造成输气管网压力过高时，须要自然气调度人员必需全面了解和驾驭自然气管网的运行动态，平衡各站点用气压力和流量，加强气量调配敏捷度，刚好地将富余的自然气调往其他用户，使生产运行更加平安、经济、平衡，并应主动发展用户，增加用气量。 针对低压放空实行的措施一是选用经济、牢靠、便利的增压设备，把低压气增压后输进管网系统。二是建立低压输配气管网，将低压自然气在不进高压输气

11、管网的状况下，干脆供应用户。 对于自用气损耗，此现象发生在供气单位内部，如增压站的压缩机和自用水套炉用气。实行措施是：提高压缩机有效利用率，在满意设备平安运行的条件下，使设备尽可能满负荷运行，此举也可延长压缩机的有效寿命。对其他用气应选用热效率高的加热炉及节能型燃烧器。 对管线泄漏状况应实行措施，仔细抓好管理工作，防止跑、冒、滴、漏。仔细巡线，刚好发觉泄漏点并上报处理；做好阴极防腐工作，延长管道的运用寿命，削减管道腐蚀泄漏的发生；做好各阀门的修理保养工作，杜绝排污阀和放空阀的管道内泄漏7。 4、气压力能回收利用技术 目前国内外回收利用自然气管网压力能的方式主要有发电和制冷两大类8。利用压力能发

12、电，产生的电能可进入城市电网，或用于发电站自身生活、生产运用，或用于分布式制氢；在制冷方面，目前主要是将膨胀后低温自然气的冷量，用于燃气调峰、冷库、冷水空调、橡胶深冷粉碎以及轻烃回收等。 将高压管网自然气压力能回收并用于发电主要是以膨胀机代替传统的调压阀来回收高压自然气降压过程中的压力能，并将其用于发电，详细说有3种方式：（1）利用自然气膨胀机输出功驱动同轴发电机发电。这类工艺一般在自然气膨胀前先将其预热，以保证自然气膨胀后的温度在0以上，从而可防止自然气中的水汽凝聚。（2）利用自然气膨胀所做功，将膨胀后的低温自然气冷量用于燃气轮机进气冷却。该方式可增加进入压气机和燃气透平的空气质量，从而在压

13、比不变的状况下削减所需的压缩功，省去了发电厂传统的燃气轮机机组冷却设备。（3）上述两种方式结合，在利用膨胀机做功的同时也利用膨胀后自然气的冷量。 高压管网自然气压力能制冷用于燃气调峰、轻烃回收以及自然气脱水。城市燃气用量随时段、昼夜、季节等波动特别大，因此，投资建设自然气调峰设施显得特别必要。高压管网自然气压力能制冷用于橡胶深冷粉碎工业上深冷粉碎橡胶一般须要将原料胶冷却至-73以下，以增加粉碎效果。 5、对管道进行完整性管理9 现代化的管道限制室，都配备了计算机系统来监视管道的流量、压力和温度数据，系统每天都在获得大量的监测数据，这就涉及到管道完整性管理安排（IMP）中的数据管理的问题。当投入

14、的管道完整性维护费用越少，管道平安的收益越大，但管道平安的风险也就越大；投入越多，虽然管道运行风险降低，但管道的收益也就会大大减小。管道完整性维护的效益不仅与完整性维护的费用和收益紧密相连，且与管道的风险也休戚相关。对管道进行完整性维护的目的是降低风险成本，使管道的运行效益最好，此目的达到的程度就是管道运行的效用。因此盲目地削减或增加管道完整性维护费用以获得高的收益或确保管道平安是不科学、不行行的，管道经营者须要对管道的完整性维护决策进行优化，以降低管道运行风险，最好地安排维护资金，从而获得最大的效益。 6、总结 我国自然气资源总量列世界第五位、亚洲第一位。自然气与煤炭、石油相比，具有清洁、无

15、污染的优点，在油价持续高涨的状况下，自然气的优势得以显 现。在我国一次能源消费结构中，目前自然气只占有5.3%（2022年数据）的份额，而全球自然气在一次能源中的平均比重达到近1/4。随着我国自然气探明储量及产量的稳步增长，自然气在我国一次能源中的比重将稳步提升。因此，自然气输配节能技术将有很大的发展前景。目前，一些自然气输配工程已经在运用以上的这些技术，但由于我国的自然气输配节能技术发展较晚，在对管道进行完整性管理技术等方面还不是很成熟，这就要求我们在该方面接着努力，使自然气输配节能技术充分发挥它在节约能源，提高经济效益方面的重大作用。 参考文献： 1徐勇，双功新.浅谈自然气常数管道通信方案的选择，经济师，2022（8）：253-254. 2谢英，袁宗明.长距离输气管道的最优输量探讨， 管道技术与设备，2022（3）：3-4. 3刘雯，邹晓波.国外自然气管道输送技术发呈现状，石油工程建设，2022，31，（2）：10-12. 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页