淺談天然氣管道輸送管線的工藝設計

張延輝(陜西省燃氣設計院,陜西 西安 710043)

王姣(陜西陜化煤化工集團有限公司,陜西 渭南 714100)

1 國內天然氣輸送管道發展現狀

天然氣的主要用作燃料，也可制造化學藥品、炭黑、和液化石油氣，天然氣還可用于生產丙烷、丁烷，這些都是重要的化工原料。目前我國天然氣工業已呈現出一派蓬勃發展的景象。

2 天然氣管道輸送

管道輸送是天然氣輸送的主要方式，管道輸送具有能耗少，運費的、運量大、連續密閉輸送安全性好的優點。

2.1 管輸的主要輸送工藝參數

天然氣管道輸送工藝參數主要指輸氣量、輸送距離、輸氣壓力、管徑和輸氣溫度等。

2.1.1 輸氣量

輸氣量是按照年輸氣量與日輸氣量計算，當用年輸氣量時，一般工作天數按365天計算。

2.1.2 輸氣距離

一般指管道長度，輸氣管道設計時，一般氣源和用戶是先確定，根據線路走向方案，可以確定天然氣管道的長度，從天然氣管道起點到天然氣用戶交氣點的管道長度。

2.1.3 輸氣壓力

輸氣壓力指管道最高輸氣壓力，以MPa計算，沒有壓縮機的管道即為管道起點最高壓力，有壓縮機時即為壓縮機出口壓力。

2.1.4 供氣壓力

輸氣管道沿線或末端向用戶供氣，供氣合同中要求確定交氣壓力，管輸天然氣應滿足這些壓力要求，并一次壓力作為管道設計條件。

2.1.5 輸氣溫度

天然氣在輸送過程中，由于土壤傳熱和壓力降低產生焦-湯效應，溫度會降低。

由于管道沿程個點溫度都會發生變化，因此輸送溫度除了對輸氣工藝計算產生影響外，對于天然氣水、烴露點溫度也會產生影響。

3 天然氣長輸管線的工藝設計內容要求

天然氣長輸管線又稱輸氣干線，在我國壓力管道分類中屬GA類，其設計應遵循規范《輸氣管道設計規范GB50251》

3.1 長輸管線，一般有四種類型：

3.1.1 坑口煤制氣廠集氣站到城市或工業基地修配站的管線。

3.1.2 從油氣田集（壓）氣站導城市配氣站的管線。

3.1.3 從最近城市的天然氣輸氣干線一級調壓站到城市配氣站的管線。

3.1.4 鄰近城市的石油化工廠、焦化廠、制氣廠、礦井氣轉輸站或石油煉廠集氣站到城市儲配站的管線。

3.2 天然氣長輸管線的構成和功能

長輸管線的目的就是根據用戶的需求，把凈化處理后符合管輸氣質標準的天然氣送到大型工業用戶或者城市，長距離輸氣管線系統一般由輸氣干線、集輸管網、燃氣凈化設備、壓氣站、分配站（終點調壓計量站）、管理維修站、及管路附件、通訊和遙控設備、電保護裝置等組成。由氣源來的燃氣，經過節流、分離、脫游離水、油和機械雜質后，進入集氣站。從集氣站出來的燃氣進入處理廠進一步凈化后進入起點站，在起點站中除塵、凋壓，計量后送入輸氣干線，如果燃氣的起點壓力較低，則先在壓氣站升壓。

長輸管線系統必須具備以下功能：

3.2.1 計量的功能。長輸管線輸氣過程中應設置專門的流量計進行測量。

3.2.2 增壓的功能。由于地理因素以及末段用戶距離的不同、氣田的原始壓力也不同，長距離輸管道在輸送過程中常常需要壓縮機進行增壓措施。

3.2.3 接受和分輸功能。大口徑長輸距離輸氣管道往往經過沿線附近的多個氣田分別供給許多城市使用，因此它中途要接收氣田的來氣和分輸給各個城市。

3.2.4 截斷功能。長輸管線不可能不發生損壞，為了確保管線某處發生損壞時不至于引起更大面積的斷氣和防控損失，應分段設置截斷閥，確保在發生意外爆破事故時能截斷閥可靠關閉，切掉氣源。

3.2.5 調壓功能。與長輸管道連接的下游管線設計的壓力等級通常較低，如城市管網，因此要把干管的出口壓力調到一個相對穩定的壓力。

3.2.6 清管的功能。由于管道內無法避免有施工過程中留下的臟亂雜物以及常年運行后產生的固體顆粒、銹渣、積液等等。因此我們要對長輸管道進行定期的清理。

3.2.7 儲氣調峰的功能。由于天然氣的生產和運輸一般是一天內均衡供給的，而城市用氣隨時都在變更，因此利用長輸管線末端壓力的變化，部分適當地緩沖這種均衡供氣和不均勻用氣之間的問題。

4 天然氣輸氣方案工藝計算的基本參數

要進行輸氣方案的工藝計算，至少要具備如下基本參數：

每年輸送的數量Q應達到10m3；

天然氣的基本組分以及相對密度；

輸氣線路的走向和大致長度；

假設輸氣管道中沿途有更多的分氣點位，我們還必須掌握大致的分氣點之間的距離以及相對分氣量，以用于分氣的影響計算。

根據文中這幾項基本參數，我們可以處理各種輸氣實例方案的工藝計算，編制各種形式輸氣方案。最終計算末段長度；測算壓氣站之間的距離以及壓氣站數；推導最終單站功率；初步篩選燃-壓機組的型號并確定機組組數；并計算估計燃料氣耗量；最后可以計算所消耗鋼材量。

從上述工藝計算基礎上可以得出有關主要參數指標從而進行技術經濟測算，計算出每項輸氣方案的基本建設投資、管輸的費用、輸氣的成本、以及重點門站的天然氣價格等各方面經濟指標，通過研究對比發現，挑選出幾組優化的輸氣方案，旨在為以后更進一步的研究打下理論基礎。

[1]杜曉春.關于城市天然氣管網系統優化設計的方法研究:(碩士學位論文)[C].2005.

[2]李俊，王卓.城市燃氣管道優化設計探析[J].科技傳播，2013.

[3]宋德琦，蘇建華，任啟瑞等編著.天然氣輸送與儲存工程[M].北京：石油工業出版社，2004.