天然氣長輸管道設計與施工優化措施

王國振

（中石化勝利油建工程有限公司，山東 東營 257073）

一、天然氣輸送管道

天然氣通常用作燃料，也應用于制造化學藥品、液化石油氣和炭黑等，并且天然氣在重要的化工生產當中也進行應用，比如生產丙烷、丁烷等。天然氣運輸管道具有很多優勢，比如建設成本低、占地少，輸送運輸量大，建設速度快，具有很高的安全性能，不排放“三廢”，好管理，可以進行遠程監控等。

二、天然氣的管道輸送概況

應用管道輸送是進行天然氣輸送的一個主要形式。天然企業的管道輸送能耗低，運費低，運量大，并且可以連續密閉輸送，具有很高的安全性。管道輸送天然氣的工藝參數：天然氣管道輸送的工藝參數主要有輸氣量、輸氣壓力、輸送距離、管徑、輸氣溫度等。

（一）輸氣量。

天然氣的輸氣量一般都是根據年輸氣量和日輸氣量進行計算，在應用年輸氣量時，通常以365 d 作為工作天數進行計算。

（二）輸氣距離。

輸氣距離通常是指輸送管道的長度，進行設計輸氣管道時，通常先確定氣源和用戶，然后按照線路走向和距離設定方案，對應用的天然氣管道的長度進行確定，具體長度是在天然氣管道起點開始，到天然氣使用客戶的交氣點所以應用的管道長度 [2]。

（三）輸氣壓力。

輸氣壓力是指天然氣管道的最高輸氣壓力，應用MPa進行計算，沒有應用壓縮機的輸送管道是以管道起點的壓力作為最高壓力，應用了壓縮機的輸送管道，是壓縮機的出口壓力為管道輸送壓力。

（四）供氣壓力。

供氣壓力是指利用輸氣管道沿線或者是末端向各使用用戶進行供氣，在供氣合同當中根據要求確定的交氣壓力，進行管道輸送天然氣一定要滿足這些壓力的要求，同時這是進行管道設計的條件。

（五）輸氣溫度。

輸送溫度是在輸送天然氣的過程中，因土壤導熱及壓力降低導致溫度降低。因管道沿程的各個點溫度有一定的變化，會影響輸氣工藝計算，也會影響天然氣水、烴露點溫度。

三、天然氣長輸管線工藝設計

（一）長輸管線的類型。

長輸管線通常分為四種類型：第一是坑口煤制氣廠的集氣站距離城市或者工業基地的修配站應用的管線。第二是油氣田集（壓）氣站距離城市配氣站應用的管線。第三是最近城市的天然氣輸氣干線一級調壓站距離城市配氣站應用的管線。第四是鄰近城市的石油化工廠、制氣廠、焦化廠、石油煉廠集氣站、礦井氣轉輸站等距離城市儲配站所應用的管線。

（二）天然氣長輸管線的功能。

長輸管線主要是按照使用用戶的需求，進行輸送經過凈化處理符合管道輸送的氣質標準的相應天然氣輸送至各個用戶或城市，應用的長距離輸氣管線系統通常都包括輸氣干線、燃氣凈化設備、集輸管網、分配站（終點調壓計量站）、壓氣站、管理維修站、管路附件、電保護裝置、通訊和遙控設備等部分組成。在氣源輸送過來的天燃氣，通過節流，分離和脫游離水、油及雜質以后，進入到集氣站。在集氣站運輸出來的天燃氣再到處理廠深入凈化到達起點站，在起點站進行除塵、凋壓，經過計量后進入輸氣干線，假如燃氣起點的壓力低，就先在壓氣站進行升壓，然后輸送。

天然氣長輸管線系統具有下面的功能：第一，計量。長輸管線進行輸氣的過程中必須要設置專門的流量計測量。第二，增壓。因地理原因、末段用戶距離不同及氣田原始壓力不同等因素，長距離輸管道進行燃氣的輸送過程中經常應用壓縮機增壓。第三，接受和分輸。進行大口徑長距離輸氣管道通常會經過很多個氣田給沿線的城市供氣使用，所以在進行燃氣的輸送過程中要接收氣田來氣及分輸給相應的各個城市。第四，截斷。長輸管線也會有損壞和更新的時候，要保證管線的某個地方發生損壞時不引起大面積斷氣及相應的防控損失，要在管線中間設置多個截斷閥，保證在有意外發生時可以利用截斷閥進行關閉輸送燃氣，切掉氣源。第五，調壓。和長輸管道相連接的下游管線在設計時壓力等級一般都比較低，比如一些城市管網，所以，需要在干管出口進行壓力調整，使其比較穩定。第六，清管。管道輸送的過程中，會有一些施工留下的臟亂雜物等，也會有因常年運行后出現的一些固體顆粒、積液和銹渣等。所以，長輸管道輸送過程中也要進行定期清理，以保證輸送安全和質量。第七，儲氣調峰。天然氣的一天生產及運輸量通常都是均衡的，可是城市或用戶在進行燃氣的使用時會隨時變更，所以，應用長輸管線末端的壓力變化，進行緩沖部分壓力不均情況，以保證整體輸送系統的均衡供氣，安全輸送。

（三）天熱氣長輸管線具體設計要求。

天然氣進行長輸管線的工藝設計是結合設計任務書設定的輸送距離和輸送量進行工藝計算，分析和研究后設定施工方案，選擇經濟實用符合施工要求的最好方式。

第一，對管線輸送能力和總體工藝流程進行確定。進行管道輸送能力設定時，要考慮以后的發展情況，也要考慮在應用過程中進行輸送量的影響、事故處理及管道維修等各種因素，并且進行管道末端儲氣能力的詳細計算，以滿足管道沿線全部用戶的需求。輸送方式要根據輸送能力和氣源壓力及用戶需求壓力進行解決，分析和研究是否需要進行增加壓力。確定了輸送量和壓氣站的距離后，根據水力計算方式能夠了解到管徑和輸氣壓力的平方差呈現反比例關系，也就是管徑大，輸氣壓力的平方差就會小。因此要合理選擇管徑和輸氣壓力平方差，做到經濟實惠，如果加壓輸送就會消耗大量能源，同時讓系統經營管理變得復雜，增加了經營費用；如果降低輸氣壓進行增大輸送管徑，這樣線路造價會增加，同時，增加管徑也會有制管能力的影響，所以，必須進行二者的合理比較后進行選擇和決定。根據經驗通常是在 500~600 km 以內的距離輸送，可以進行加壓輸送。起源的壓力低適合在首站進行加壓。第二，對管徑和壓氣站的距離和壓力比的確定。上面的比較和計算選擇了相應的管路，確定了管徑、管壁厚，選擇了相應的管材，假如進行加壓輸送，就要對壓比和站距離進行合理選擇。

選擇壓比，要分析和研究壓縮方式，一般在長輸管線上應用的是離心式的壓縮機。第三，選擇站場布局和站內流程。

四、結語

總之，天然氣是現代人們生產生活的必須能源，在進行其應用過程中應用的是管道輸送。天熱氣管道輸送管線的工藝設計要根據天熱氣的特點和用戶需要進行科學設計，要對整個輸送過程進行距離、安全等各種因素的綜合考慮，以安全和質量為前提，做到科學合理的設計出符合燃氣運輸的管線工藝。