天然氣長輸管道的節(jié)能降耗

馮仁強 (博思特能源裝備（天津）股份有限公司,天津 301700)

相對來說，利用長管道進行天然氣的傳輸還是比較方便、穩(wěn)定、快捷的。但是，由于受天然氣本身介質特性的約束，其在傳輸過程中需要消耗較大的能量，這也是在當今能源緊張、實施環(huán)境保護大背景下所應重點解決的課題。

1 長管道輸送天然氣的過程特性

天然氣屬于一類潔凈、低廉的易用資源，在整個世界范圍內得到了越來越廣泛的運用。然而，在我國境內天然氣儲藏量豐富的礦區(qū)絕大多數(shù)都分布于氣候惡劣、經(jīng)濟和交通水平落后的地區(qū)，而它的應用區(qū)域大多集中在人口密集的城市和工業(yè)開發(fā)區(qū)，長管道運輸在很多方面都較好地解決了所存在的問題，基本滿足了天然氣能源傳輸?shù)男枰?。但是，其傳輸過程中的能量消耗亦是必須而且亟待處理好的關鍵問題。

盡管長輸管路可以高效地傳送天然氣，然而在傳送歷程中要附帶一定幅度的能源耗費。長管道輸送天然氣所造成的能源損耗具有兩種類型，即：直接能源損耗和間接能源損耗。其直接能源損耗是由壓縮設備、管路阻力、控制設備阻力等造成的能量耗費；間接能源損耗系由于天然氣排放或是管路滲漏、外泄引起的能量耗費。其能量的直接耗費是介質流動和設備運行過程必然產生的能量耗費，僅可在優(yōu)化工藝、加強設備維護保養(yǎng)、提高設備運行效率等方面來盡力地減小。而間接能源損耗是可以消除的，我們應最大限度地減小在輸送天然氣過程中所造成的能量損失，增強天然氣傳輸節(jié)能品質，因此在實際傳輸天然氣過程中開發(fā)和選用了多種類型的節(jié)能方案，繼而實現(xiàn)節(jié)約傳送天然氣成本的目的。

2 減小直接能源損耗的手段

2.1 選取優(yōu)質的傳輸流程

當今時期，最優(yōu)質的傳輸天然氣流程類型有高壓傳輸流程和富氣傳輸流程。高壓傳輸流程可將天然氣的密度保持在一定水平上，其較高的密度減小了天然氣在傳輸過程中的流速。進而降低了天然氣和傳輸管之間的流動摩擦力，減小了能量損耗。而且高密度亦提升了天然氣的壓縮比及壓縮效率，并大大減小了天然氣壓縮能量損耗，減低了壓縮過程的電機功率；富氣傳送流程系指依托在傳送的天然氣中摻進密度更高的氣體來增強傳輸氣體的密度，由此減小天然氣在管內流動速速，減弱流動介質與管內壁之間的摩擦效應，增強傳送效率。其工藝原理和高壓天然氣輸送過程基本相同，均為依托提升傳送介質密度來實現(xiàn)減小能量損耗的愿望。在富氣傳輸過程中，一般摻加的高密度介質有C2H6和C3H8等重分子組分。

2.2 恰當匹配壓縮設備和驅動機械

通常壓縮設備有2種：往復型壓縮機及離心型壓縮機。前者的工作效率發(fā)揮得好，然而其運轉零件因為往復運動而承受力矩大且較易磨損。故往復型壓縮機一般用于負荷低、壓縮比高的作業(yè)區(qū)域；離心型壓縮機的壓縮比及工作效率一般都較低，而且其結構中不包含因受力大而易損壞的零部件，故其一般用于負荷大、壓縮比低的場合。長距離輸送天然氣的管道具有流量大、流程長，且需要介質流動穩(wěn)定，管道、設備工作壽命長等特殊性，因而一般選取離心型壓縮機。

帶動離心型壓縮機的驅動設備有電動機、汽輪機及燃氣輪機。因長距離輸送天然氣管道布置區(qū)域與供汽裝置所處位置之間相距太遠，因而此類系統(tǒng)極少運用以汽為驅動力的汽輪機。電動機擁有較多優(yōu)于燃氣輪機的特點，然而，電動機的運轉過程要依托電網(wǎng)運行的效果而變化，故在靠近電網(wǎng)的區(qū)域選取電動機，在離電網(wǎng)較遠的區(qū)域選取燃氣輪機。

2.3 減小傳輸流程中及局部的摩擦阻力

在管路沿線介質流動所承受的管壁摩擦阻力可造成一定幅度的能量損耗，故我們必須盡力減小介質流動摩擦阻力，介質流動承受摩擦阻力的程度依介質流動狀態(tài)及管道內表面光滑程度而變化。我們能利用高壓輸氣和富氣傳輸方式來調整介質的流動狀態(tài)；可依托給傳輸管道內加涂層的手段來優(yōu)化管道內部的光滑程度，由此來減小摩擦阻力和能量損耗。再有合理、穩(wěn)定地調控好介質流動溫度，科學、有效地配置好控制管件亦能降低流動阻力，減小能量的消耗，但要注意電力投資的經(jīng)濟性。

3 降低間接能耗的措施

3.1 減少天然氣的放空

天然氣的放空具有間斷性工作的特點，它主要是應用在檢修和事故中。在放空過程中，要通過相關措施將天然氣的放空量降到最小，從而減小這方面能耗。

3.2 防止天然氣的泄露

天然氣的泄露不僅會增大能耗，帶來巨大的經(jīng)濟損失，而且會污染環(huán)境，威脅人們的身體健康。所以，在天然氣的長輸管道輸送過程中，一定要防止天然氣的泄露。

4 結語

優(yōu)化輸氣工藝、合理選用設備、改善設備結構等都能有效的降低天然氣長輸管道的能耗。并且定期對輸氣系統(tǒng)進行檢測也是十分必要的，這可以及時控制天然氣的泄露，不僅提高了經(jīng)濟性，而且也符合環(huán)保的要求。

[1]劉銀春，楊光，常志波.天然氣長輸管道的節(jié)能降耗[J].天然氣技術，2007（06）：57-60.

[2]聶群.天然氣輸送損耗的控制[J].油氣田地面工程，2007（10）：22-23.