試析天然氣管道設計需要注意的問題及應對措施

張躍飛

摘 要：近年來不少城市都開始將天然氣作為生活和供暖的主要能源，而天然氣管道的材料選擇、鋪設方案的制定等也受到廣泛關注。本文首先分析了天然氣管道設計中存在的問題，然后就如何改善設計質量總結了若干措施。

關鍵詞：天然氣;管道設計;問題與對策

引言

經過幾十年發展，新能源在社會各個領域都得到了廣泛應用，其中天然氣更是為人們的日常生活提供了極大的便利，天然氣管道行業也隨著新能源的發展迎來了新的機遇和挑戰。天然氣需要通過高壓管道傳輸，發生安全事故將會嚴重威脅用戶的人身安全，因此應該通過優化管道設計做到未雨綢繆，讓天然氣管道可以長久保持穩定和安全。

一、提高天然氣管道設計水平的現實作用

當前，供應給消費者的天然氣主要用來進行交通運輸、供暖、做飯等用途，隨著消費者對天然氣需求量的增加，需要鋪設更多的管道來輸送天然氣，因此管道的穩定性和安全性就顯得至關重要，需要切實提高設計水平來解決當前管道設計存在的問題，防止發生天然氣泄漏等問題，這樣不僅能夠保障消費者的人身安全，還能夠減少天然氣的無效損耗，給天然氣公司帶來更大的經濟效益和社會效益。同時，雖然天然氣的應用越來越廣泛，但是其成本整體來說還是偏高，在國家倡導發展環保無污染能源的大趨勢下，如果可以提高天然氣管道的設計水平，還能夠進一步降低天然氣輸送的成本，讓天然氣在日常生活中的應用更加普及，為實現可持續發展的目標貢獻一份力量。

二、當前天然氣管道設計和應用的主要問題

第一，由于我國的天然氣資源不夠平衡，我國也通過西氣東輸等方法不斷改善這個問題，讓天然氣資源匱乏地區的消費者也可以使用天然氣。西氣東輸中，天然氣管道設計是至關重要的一個環節，這其中管道腐蝕是最為常見也是最難解決的一個問題。天然氣管道一旦鋪設完成，就要使用至少幾十年時間，長時間輸送天然氣，管道勢必會受到腐蝕的影響，并且天然氣管道很大一部分都鋪設在自然條件較為惡劣的地區，惡劣的環境會導致天然氣管道更易受到腐蝕問題的影響。

第二，不少天然氣都需要超遠距離輸送，因此管道也需要穿過很多條件較為惡劣的地區，例如山區、樹林等，埋設在地下的天然氣管道，一旦出現問題，維護和修復的難度就顯著增加了。同時，時常出現的地震、泥石流等自然災害，也有可能導致天然氣管道受到破壞，這種破壞往往是比較嚴重的，要修復需要花費大量的時間和精力。

第三，不論天然氣管道是否埋藏在地下，控制天然氣管道的內部壓強都是一個關鍵問題。要確保管道可以長時間穩定輸送天然氣，就要將內部壓強控制在合理的范圍內。如果內部壓強過高，管道就可能破裂導致天然氣泄漏，引發嚴重的安全事故，如果內部壓強不足，就會導致輸送效率顯著降低，給天然氣公司造成經濟損失。由于現在越來越多的建筑都是高層建筑，天然氣要輸送到高樓層，只有通過增加內部壓強來實現，如果沒有做到合理控制，就很容易導致管道受損。

第四，天然氣管道主要是鋼管或者聚乙烯管，這些材料都存在熱脹冷縮的問題，特別是未埋藏到地下的天然氣管道，受到溫度的影響更加明顯，熱脹冷縮會顯著影響管道性能，還有可能導致管道損壞，影響正常輸送天然氣以及天然氣管道的整體壽命。

三、天然氣管道設計需要注意的幾個方面

首先是壓氣站的設計，壓氣站設計需要從站內和環境兩個方面著手。對于站內設計，需要將輸送管道按照功能不同，劃分為若干個分區，各個分區之間的功能都有聯系，并且當某個分區出現問題時，其他分區的功能不會受到太大影響，例如劃分出干線進出站區，即使壓氣站出現問題，管道仍然可以正常輸送天然氣。不同分區之間，一般要有隔離設計，可以盡可能保障每個分區的穩定性和安全性，這樣也方便對不同的分區進行操作。除了安全穩定性，壓氣站還要滿足功能需求，例如要保留操作空間、實現增壓除塵等功能，確保機械設備可以穩定運行。廠房設計也是應該注意的一方面，要滿足消防需求，同時還要有足夠的空間用于維護維修設備等。對于環境設計，主要就是充分利用周邊環境，讓管道和站場的設計更加合理有效，這樣對后續管道的維護和維修都是非常有利的。同時，由于天然氣用戶在不斷增加，未來的天然氣輸送量也會不斷增加，因此管道設計要預留一定的空間，這樣即使用戶量增加也可以滿足輸送天然氣的需求。

第二是壓縮機組設計，壓縮機組設計不僅要考慮天然氣的實際輸送量，還要盡量提高輸送效率，同時，還要確保壓縮機組可以連續輸送，以及在天然氣輸送量較低的情況下同樣可以輸送。要合理決定驅動方式，結合天然氣運輸的實際需求以及經濟指標等因素綜合選擇，常見的有變頻電機、燃氣輪機等壓縮機，目前應用較為廣泛的是變頻電機，因為變頻電機使用較為簡單，不易出現問題，維修和維護的成本都較低等，但是燃氣輪機在耗電量方面要優于變頻電機。對于備用機組的設計，也是要結合工程實際情況合理決定，如果天然氣輸送距離較短，一般可以選擇隔站備用方式，成本較低，操作方便;如果是超遠距離輸送，一般選擇全線備用的方式，雖然成本較高，但是穩定安全，長遠看來性價比較為合理。

第三是管道腐蝕問題的預防，選擇管道材料時要盡量選擇鍍鋅管或者具備防腐性能的管材，已經鋪設完成的管材，也可以在外部涂抹防腐材料來提高性能。管道內部的防腐處理也非常重要，內層防腐也是一種比較有效的防腐措施，在管道內壁上覆蓋一層氧化物粒子，不僅可以減少摩擦，提高輸送效率，天然氣輸送速度提高還可以將一些細微的雜質帶離管道，起到一定的清潔效果。

第四是要減少環境因素對天然氣管道的損害，在鋪設管道前，要對施工場地周邊的水文地質條件做全面的勘查，盡可能將管道鋪設在較為穩定的區段，防止自然災害頻發給管道帶來的不利影響。如果必須要鋪設在這些地段，可以將天然氣管道埋藏在地下，同時在周圍修建排水溝，減少自然災害產生的影響。雷擊導致天然氣管道破裂也是一個比較常見的問題，因此在鋪設天然氣管道時，不應該鋪設在易遭受雷擊的地方，如房檐和屋脊等，也可以通過提高管道厚度來提高管道的防雷擊性能。

第五是天然氣管道的內部壓強問題，壓強過高或者過低，都會給實際輸送或者使用帶來一定問題。為了避免壓強過高，應該在管道上安裝安全閥，結合實際情況，每個周期打開安全閥排放氣體釋放壓力，防止壓強過高。對于高層建筑的天然氣輸送，應該在較高的樓層設置活動架，緩解管道內部的壓力，防止管道破裂。同時，即便是做好了管道的設計和安裝工作，天然氣泄漏的風險仍然存在，因此居民區的天然氣管道附近應該設置警示牌，建筑內部也要安裝警報器，這樣一旦發生天然氣泄漏就可以及時發出警報。居民區的天然氣管道應該設計在合理的高度，高度太低，居民的日常活動可能會影響管道安全性;高度太高，管道壓強就會顯著升高，有管道破裂的風險，而且在高層鋪設天然氣管道，成本也會顯著增加。

四、結束語

綜上所述，天然氣作為一種清潔能源，在日常生活、工作生產中的應用愈加廣泛，而提高管道設計水平，是確保天然氣使用安全性、穩定性的關鍵，因此必須解決當前存在的問題并不斷優化設計，才能給消費者帶來良好的使用體驗。

參考文獻

[1]徐章權，田野.高層建筑天然氣管道設計中存在的問題及技術要點[J].化工設計通訊，2017，43（6）：118-119.

[2]張燕.城市商業綜合體天然氣管道設計要點探討[J].住宅與房地產，2017（18）：266.

[3]李宇.天然氣管道設計中的相關問題[J].中華建設，2015（3）：96-97.