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摘要：未来几年将是我国天然气建设的高峰期。随着国外LNG资源的大量引进和各地区天然气应用市场的蓬勃发展，长输管道作为运输天然气的一种经济有效的手段得以迅速发展。而利用长输管道输送天然气需消耗大量能源，因此，在天然气长输管道设计中根据耗能选取节能的设计方案、选用能耗低的设备等，对项目的节能评估有重要的指导作用。天然气长输管道设计从分析管道输送能耗入手，管道输送的能耗分为直接能耗和间接能耗。直接能耗是指压缩机组的燃料消耗、管道和设备的摩阻损失等在天然气输送过程中产生的能耗。这类能耗可以通过优化的输送工艺方案、减少输送摩阻的技术、减少压降损失的设备等予以降低，但是，不能消除。间接能耗是指天然气放空、泄漏等所导致的直接损失，这类能耗在理论上可以消除。本文对天然气长输管道设计中的节能进行分析。
关键词：天然气；长输管道设计；节能
长输管道在输送天然气过程中需消耗大量能源，输气管道节能问题一直是我国管道行业发展中需要重点解决的问题。通过分析长输管道系统和选用设备的能耗情况，为项目后续的节能评估提供明确的依据。从分析管道输送能耗入手，提出了天然气长输管道节能降耗的着力点应放在降低管道直接损耗。设计过程中根据能耗分析来确定工艺方案和设备选型，在未达到设计输量下减少运行压气站数量等，以优化输送工艺和设备选型来降低管道的直接能耗。
1天然气长输管道概述
天然气长输管道工程，一般包括输气线路、输气站、管道穿越等内容。输气线路有干线和支线之分。输气线路工程中重要的一个部分就是线路截断阀室，它的主要功能是在线路检修或是工况异常时，对输气线路进行分段截断。阀室系统包括手动阀室和RTU阀室两大类。长输管道中各类工艺站的总称被叫做输气站，输气站是长输管道系统的又一重要组成部分，包括输气首站、末站、压气站、气体接收站、分输站、清管站等。输气站的主要功能包括调压、过滤、计量、清管、增压和冷却等。
2天然气长输管道设计节能措施分析
2.1确定输送工艺方案
从国际长输管道的发展趋势来看，世界天然气输送管道技术朝着高压、大输量、长距离、的方向发展。高压输送使天然气密度增加，流速下降，可降低管道沿程摩阻损失，提高输送效率。同时，天然气密度增加有利于提高气体的可压缩性，降低压缩能耗，提高压缩效率，减少压气站的配置。
2.2优化系统工艺设计
就目前而言，我国的管道运输发展迅速，管道在运行过程中不会采用单一的输气管道。我国已经建立起区域性的管道运输网络，因此，在对新管道进行设计时，需要适当地考虑新老管道的系统安全性，使其能提供顺畅的供气来源。在投资较低的情况下提升系统工艺的设计水平。想要达到这一目标需要在优化系统构成，结合新老系统，使其构成一个相对完整的管网系统。对施工的状况进行仔细地计算与分析，促进管道系统构成更加优化。在设计过程中要充分地利用已有的设施设备，新建管道系统满足节省投资、安全环保的节能效果。
2.3借助内涂层方式提升管道运输量
天然气在进行管道运输时，会受到管道的阻力。管道内壁的粗糙程度越大，管道的阻力就越大，在管道的输送量以及出口压力保持在正常水平时，输送的压降会更大。面对这种情况，为减少管道的阻力，相关人员可以在管道的内壁上采用涂层技术，这有利于降低管道的腐蚀作用，使得管道的输送量不断提升。特别在长输管道运输过程中，采用这种方式更有效地提升管道的输送量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆据准确数据记载，在管道内部涂层能将管道的输气量提高4%～8%。内部涂层使得管道内部保持在光滑的状况，极大程度上的降低了对运输过程的阻力，同时能有效地降低压缩机的消耗的功率。使得机组建设投资的费用大大降低，也降低了压缩机的能源消耗。站在经济的角度看，将管道的生命周期所产生的所有费用进行计算之后再决定是否需要对管道进行涂层。但是就节能减排而言，采用涂层方式后能降低总装机的功率，减少压气站建立的数量，极大程度地降低了燃料的消耗。
2.4合理选用离心式压缩机的驱动方式
天然气长输管道输量大、压缩机组计算功率大，一般都需用离心式压缩机。离心式压缩机常用的原动机有电动机、汽轮机及燃气轮机等3种。汽轮机需要较稳定的供汽系统，由于长距离天然气管道所经过的大部分为人烟稀少的边远地区，远离供汽系统，因此，长输管道采用的离心式压缩机很少选用汽轮机驱动。电动机驱动与燃气轮机驱动相比，具有运行维护简单、节省管道耗气、可将更多的天然气输向下游等优点。但是，压气站的压缩机组采用电动机驱动，受电网条件、电价、供水条件等制约。
2.5优化压气站运行
压缩机组与管道组成的水力系统中，压缩机组提供的压力能等于管道所消耗的能量。输气管道的优化运行是降低输送成本的重要手段。输气管道的主要能耗就是压气站的压缩机组能耗。随着我国全国性天然气管道网络的逐渐形成，在很多区域将出现多条管道并行敷设和联络成管网的局面。输量波动巨大的工况，通过合理匹配压气站数与运行的压缩机台数，确保压缩机工作在高效区。
3天然气长输管道运行节能
3.1采用先进的输送工艺
当前，最先进的输气工艺是指高压输气和富气输送。高压输气使天然气的密度得到保证，高密度降低了天然气的流速，从而减小了天然气与管壁之间的摩擦力，降低了能耗，并且高密度也增大了天然气的可压缩性和压缩效率，从而使得压缩能耗和压气站功率都得到降低；富气输送是指通过在输送的天然气中加入密度较大的气体来提高输送气体的密度，从而降低气体流速，降低摩擦，提高输送效率，它的原理同高压输气相似，都是通过增大密度来达到降低能耗的目的，在富气输送中，常常加入的气体为乙烷、丙烷等重组分。
3.2提高压缩机的运行效率
压气站的运行费用占管道总运营费用的50%左右，压缩机及其配套的原动机的能耗占压气站运营费用的70%以上，占长输管道能耗费用的96%左右。因此，提高压缩机组的效率将是降低输气能耗的重要措施。各类型机组在满负荷时，电驱机组的效率为70%～85%，燃驱机组的效率为25%～40%。虽然机组的效率均在正常范围内，但是效率相对低的压缩机组就有节能的空间。压缩机组在非满负荷的情况下，通过提高入口压力和调整压缩机余隙达到提高运行效率降低能耗的目的。
3.3减少天然气放空
天然气长输管道在运行过程中，由于各种原因需要进行天然气放空，如压缩机的启停放空、管线施工放空、站场设备的维检修放空以及紧急情况的应急放空等。在生产运行过程中，通过合理安排管道施工作业方案和优化压缩机的启停，减少放空的次数并尽可能降低放空压力，使放空量减少。
结束语：
天然气长输管道节能问题一直是我国管道行业发展中的重点问题，以节能、降耗、提高能源利用率的节能理念逐步成为管道工程实践重要指导思想。天然气长输管道节能降耗的着力点应放在降低管道直接损耗，主要是降低压气站和管道系统的能耗。设计阶段以节能为目的，采用源头控制的办法，通过对项目用能情况和工艺方案的技术经济分析，说明选用的设计方案的合理性。
参考文献
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[3]刘银春,杨光,常志波,等.天然气长输管道的节能降耗[J].天然气技术，2014，36（8）
论文作者:刘龙1,姜建梅2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/19
标签：管道论文; 天然气论文; 输气论文; 机组论文; 节能论文; 压缩机论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;