天然氣管道輸送管線的工藝設計分析

杜 俊，何東海，彭 玉

（四川華油集團有限責任公司，四川成都 610000）

為了改善環境污染問題，我國也針對能源結構進行了相應的調整，煤炭在一次性能源應用中的占比不斷減少，其中天然氣等清潔能源得到了廣泛應用。不過，天然氣的分布范圍比較廣，若想實現對天然氣的充分利用，我國就需要投入大量的資源，對天然氣管道輸送管線進行科學構建，對天然氣進行長距離的安全穩定的運輸。若想達到這一目的，則需要對具體情況進行深入了解，并且要從多個角度對天然氣管道的輸送管線的設計建設進行全方位的分析，對于設計建設的技術工藝標準予以明確，確保輸送管線設計的科學性及合理性，為天然氣的安全輸送提供保障。

1 天然氣管道輸送工藝參數概述

對于管道輸送而言，其本身是輸送天然氣的一種主要方式，通過管道進行天然氣的輸送，能夠降低能耗以及運費，還可以提高運量，實現連續性的密閉輸送，安全性相對較高，因此，在輸送天然氣時，大多數單位都選用管道輸送這一方式。而在開展天然氣管道輸送線路工藝設計工作時，則需要加強對天然氣管道輸送工藝的重視，實際情況來看，天然氣管道輸送工藝參數主要涉及輸氣量、壓力、距離、管徑以及溫度諸多方面。

1）輸氣量。對天然氣輸氣量進行計算時，通常都是參考年輸氣量以及日輸氣量，在參考年輸氣量開展計算工作時，一般會以365d作為年周期計算天然氣的輸氣量。

2）輸氣距離。輸氣距離是指輸送管道本身的長度，而在對天然氣輸送管道進行設計時，則需要對氣源、用戶這兩方面的信息予以明確，接著則要按照相應的線路走向、距離遠近情況，對天然氣管道的輸送管線進行科學設計，同時還要對天然氣管道的應用長度予以確定，其實際長度需要從管道起點開始進行計算，一直到用戶的交氣點才結束。

3）輸氣壓力。輸氣壓力主要是指天然氣管道的最高輸氣壓力，在對其進行計算時，需要使用MPa這個單位。若是天然氣的輸送管道沒有使用壓縮機，通常是將管道起點的壓力作為其最高壓力；對于使用了壓縮機的輸送管道，則需要將壓縮機出口壓力作為該管道的輸送壓力。

4）供氣壓力。就實際情況來看，供氣壓力就是指通過輸氣管道沿線或末端，向相關用戶提供足量的天然氣，在這一過程中，需要按照供氣合同設定好相應的交氣壓力，這也是管道輸送管線設計所需要遵循的條件。

5）輸氣溫度。在對天然氣進行輸送時，會因為土壤導熱、壓力降低這兩種因素，造成溫度降低的情況。在管線沿線的不同點，其溫度都會產生相應的變化，這就會對輸氣工藝計算結果產生一定的影響，其中天然氣水、烴露點溫度也會因此而受到較大的影響。

2 天然氣管道設計中的影響因素分析

我國天然氣的分布情況存在不均衡問題，而西氣東輸的主要目的就是為了改善這一問題，借此提高天然氣分布的均衡性。在西氣東輸的過程中，則需要使用管道對天然氣進行輸送，因此，會涉及天然氣管道輸送管線的設計問題。當前，天然氣管道輸送管線設計中存在的主要問題就是腐蝕問題。在輸送天然氣時，需要長時間保持傳送狀態，在這一過程中，會因為多種因素導致管道受到腐蝕，比如，環境因素、天氣因素等。

2.1 自然及人文因素

在開展天然氣管道傳輸工作時，經常會出現長輸情況，在這樣的情況下架設天然氣管道時，通常都要翻山越嶺，其面臨的環境也比較惡劣，導致輸送管道的維護難度提升。

天然氣管道在使用過程中，也有可能會因為天氣因素，受到暴雨、泥石流等多種自然災害的影響，使得管道出現受損情況，一旦受損，就會造成天然氣泄漏問題，從而降低天然氣輸送的安全性。

2.2 管道內部壓強的影響

不管是暴露在外界環境的天然氣管道，還是被埋藏在土壤內部的天然氣管道，其內部壓強通常都缺乏較大平穩性。在對天然氣進行輸送時，其管道壓強的數值若是超出標準值，那么管道會有較大概率出現爆裂現象，從而引發較大的安全事故，甚至會危及相關人員的生命安全。

當下的天然氣輸送基本是將居民樓作為終端，在輸送過程中，天然氣管道都是垂直狀態進行輸送工作的，在這種情況下，管道內部壓強也缺乏較高的平穩性，這樣也很容易出現管道破裂的安全問題。

2.3 溫度因素

對于天然氣管道來說，其在工作運行中還會被外界溫度所影響，在溫度變化的影響下，天然氣管道會出現熱脹冷縮的現象，這也會提高管道爆裂的概率，使得天然氣輸送管道的使用壽命減少，不僅會降低天然氣管道輸送的有效性及安全性，還有較大可能會危害到居民的人身安全。

3 天然氣管道輸送管線的工藝設計措施

3.1 管道工藝設計要點

天然氣管道工藝的設計核心，主要是壓縮機組的設計。通常來說，大型的長途輸氣工程都會應用離心式的壓縮機組，因此，在對天然氣管道進行設計時，若想提高其設計的合理性及科學性，需要對壓縮機組予以科學設計，而且要對天然氣管道工程的實際建設要求及具體建設需求，對壓縮機組進行合理選擇。通常情況下，在設計天然氣長輸管道時，基本會采用機組備用這一方式，其本身的安全性高，不過投資力度也比較大。若是進行短距離的天然氣管道設計，就可以應用投資力度相對較小，且隔站備用的機組方式。這兩種方式各有優缺點，需要結合實際情況對其進行有效選擇。

在天然氣管道工藝設計工作中，還需要重視天然氣門站的設計，在對其進行設計時，應該盡可能選擇處在安全防火范圍內的位置，而且還要靠近城市居民點，更要使其位于常年下風向處，降低其安全風險。與此同時，在確定天然氣門站的選址時，還需要對準確避開一些不良土質或者低洼地形，保持面積的廣闊性，這樣也能夠為后期擴建預留足夠大的空間。選址還要注意交通的便利性，確保水電資源的充足性，使得排水、污水等能得到有效的處理。

調壓站也是天然氣管道工藝設計中的一部分，在對調壓裝置進行設計時，應該做到以下幾點。

（1）在設計過程中，要在地面上一些單獨的建筑物內部或箱子里，設置相應的調壓站，同時還要保證調壓箱內部所具備的壓力不會高于0.4MPa；

（2）如果在設計中發現地上的條件受到較大的限制，那么在對調壓裝置進行設計時，應該確保其進口壓力在0.4MPa及以下，還要將其位置設置在地下單獨的建筑物內部。若是該區域周邊的自然環境條件允許，也可以將調壓站設計成露天形式，不過，也要注意在調壓站周圍設置相應的圍墻；

（3）要保證調壓站的設置，與其他建筑物、構筑物在水平距離上保持一定的標準。

3.2 天然氣管道的保護設計

3.2.1 防腐設計

這一設計主要是為了應對天然氣管道在應用過程中所受到的腐蝕影響。在具體的設計中，相關設計者可以應用鍍鋅、鍍銅、防腐材料等，對天然氣管道進行科學設計。在管道外層，可以涂抹防腐材料，這樣則能夠降低管道的腐蝕概率。也可以在管道內部涂抹相應的防腐材料，以此提高其自身的防腐蝕性能，進一步延長管道的使用壽命，這樣也能夠提高天然氣運輸的安全性。

3.2.2 災害設計

天然氣管道在開展輸送工作時，大都處在條件相對比較復雜的環境中，很容易受到泥石流、山體滑坡等自然災害的影響，導致管道受損甚至破裂，從而增加了事故的發生概率，并且還會對周圍的自然生態環境及居民的生命安全產生不良影響。因此，在針對天然氣管道輸送管線開展相應的災害保護設計工作時，需要做好實地勘察工作，對于管道建設環境情況進行全面的了解，結合具體的數據信息，選擇最佳的鋪設方式，減少地質環境的不良影響。

比如，若是處在雨水滑坡頻發的環境中，應該結合滑坡的特點，選擇使用溝填或跨越等方式，設計好排水設置，提高排水施工效果，同時也要落實鋼架加固的設計工作，以降低滑坡對管道的不良影響。此外，天然氣管道通常是設置在室外環境之中，一旦遇到雷雨天氣，則會有較大概率遭到雷電破壞，致使輸送管線出現破裂現象，因此，在對管線進行設計時，應該盡可能規避房屋頂層、屋檐等容易受到雷擊的位置。

3.3 明確科學的長輸管道設計工藝

在對天然氣管道輸送管線進行設計時，需要對輸送區域內的城市天然氣的應用情況及其發展情況予以了解，同時還要對天然氣運輸過程中，可能會產生的突發事件、天然氣質量及維修難易程度等多方面的因素進行全面掌握，還要針對輸氣管道末端的儲氣能力予以科學計算，確保天然氣輸送的安全性及有序性，使其不同輸送環節的實際需求能夠得到滿足。在對天然氣的運輸方式進行設定時，則要對管道的實際運輸能力、用戶需求量、管道與壓氣站之間的距離等予以充分考慮，同時還要將水力計算作為基礎，對天然氣運輸管道口徑進行合理設定。需要注意的是，如果管道口徑與運輸天然氣的有關壓力呈現出反比例關系，一旦管道口徑擴大，那么，運輸天然氣的平方差就會出現降低的情況。面對這種情況，需要對運輸壓力平方差進行科學選擇，確保天然氣在運輸應用過程中的安全性及穩定性，以保障經濟效果。

在對天然氣管道運輸管線進行設計時，也要對管道口徑進行有效調整，以免對制管能力造成不良影響。而且還要針對管道口徑、壓氣站距離、壓力這三方面開展合理的協調工作。在設計中，確定管道口徑、厚度等數據之后，就要對管道制作材料予以選擇。如果天然氣需要加壓運輸，則要選擇合適的壓氣站距離、壓力等級。而在長輸管線中，最適宜的應用設備就是離心式壓縮機。

3.4 合理設定站場布局

在輸送天然氣時，會涉及壓氣站、分輸站、加氣站、清管站等多個站場。在對其中的分輸站、進氣站進行設計時，則要縮小與用戶以及氣源之間的距離，同時還要減少支線的建設長度。在對清管站進行設定時，需要保證其所處位置，便于開展相應的清潔工作。

在具體的設計工作中，應該保證不同站點所處的位置及結構，能夠達到天然氣的實際運輸要求，并且能夠滿足天然氣運輸工作的相關需求，使得各項資源的利用率得到提升。

針對不同站點的相關工藝流程，也要進行科學優化，精簡相關工藝流程，進一步提高天然氣運輸的安全性及有效性。

3.5 科學設計管道運輸線路

（1）在對天然氣管道輸送線路進行設計時，應該對沿線的具體情況進行全面的了解，比如，線路管道經過的環境狀況、地理位置、交通特點等。同時還要對輸送管道的途徑情況予以分析，看其是否會經過水利設置、礦區、道路等，提前針對相關矛盾問題制定出有效的應對措施。

（2）設計者在對線路進行設計時，應該規避軍事基地、文物保護區、港口等重要發展位置，若是設計的運輸線路必須要經過上述位置，則應該及時與有關部門進行交流溝通，針對天然氣管道運輸線路進行協商討論，最終選擇出一個最佳的方案進行管道線路的鋪設。

（3）在設計天然氣運輸管線時，最需要遵循的一個原則就是安全性，要保證設計、勘察、施工以及運輸等諸多環節工作開展的有序性及安全性，盡可能地避免在地質地形條件惡劣的區域開展相關鋪設工作。

對于山體滑坡、泥石流等地質災害頻發的區域，在明確運輸管道的鋪設線路之后，則要做好勘察工作，了解鋪設環境，要根據不同的地質條件，選擇合適的施工技術。

若是在平原地質進行管線鋪設，則需要選用直線管道，這樣則能夠減少對管道材料的消耗，還能夠縮短運輸距離；若是不得不在山區進行鋪設施工，最好是沿著山脊的走向進行管道鋪設，以此減少資源的消耗量；如果是在山川河谷這一區域進行管道鋪設施工，則需要盡可能避免管道鋪設路線經過山村、居民區、種植區等，以免對居民的經濟造成損失，確保整個管道鋪設線路的合理性，以防管道在運輸天然氣的過程中，受到不良影響，促使天然氣運輸的安全得到保障。

4 結束語

在對天然氣進行輸送時，需要保證輸送過程的安全性，并且要減少天然氣的損害，降低安全事故的發生概率。基于此，在對天然氣管道輸送管線進行設計時，則要對以往傳統的設計思路進行轉變，同時也要改善傳統的設計模式，引進先進的技術手段，對于輸送管線的工藝參數則要進行科學優化，設計出可行性及合理性比較高的天然氣管道輸送線路建設方案。