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摘要：本文從管道輸送中能耗形成的機理入手，分析了直接能源消耗和間接能源消耗產生的原因，提出采用選擇壓縮機組、優化壓縮機運行及采用內涂層技術等工藝降低直接能量耗損，在間接能耗控制方面通過采取一定的措施降低天然氣的泄漏和放空，降低間接能耗，從而降低天然氣的管道輸送成本。

關鍵詞：天然氣；長輸管道；直接能耗；間接能耗

隨著社會經濟的發展，化石燃料的燃燒帶來的環境問題日益嚴重，天然氣因自身熱值高、安全環保、經濟性好等特點被廣泛應用到各行各業。但由于天然氣多集中在人煙稀少的我國西部地區，且大部分處于交通不發達地區，與天然氣消費地區相隔較遠[1]。這就使天然氣須經過長距離運輸，因此長輸管道成為天然氣運輸的主要途徑。隨著輸氣管道的不斷增多，長輸管道天然氣的能耗問題逐步顯現，為了控制天然氣的運輸成本，急需對天然氣長輸管道的能耗問題進行研究并采取相應措施來降低運輸能源消耗。

1天然氣輸送的過程分析

天然氣作為一種清潔能源，在世界范圍內被廣泛應用。天然氣的輸送分為管道運輸和液化運輸，由于天然氣不易儲存，管道運輸是天然氣運輸的最佳方式。目前世界范圍內已建成的管道達150萬公里，已經連接成地區性、全國性或國家性的管道運輸網絡。在管道運輸方面，首先必須保證運輸的安全性和可靠性，同時管道運輸中產生的能源消耗也是急需解決的問題。在管道運輸天然氣的過程中產生的能耗分為直接能源消耗和間接能源消耗[2]。直接能源消耗主要是指壓縮機組、管道運輸材質等工作過程中產生的能源消耗。直接能源消耗智能通過技術手段降低，但不能避免。而間接能源消耗主要是指在運輸過程中的天然氣泄漏、放空等造成的，間接能源消耗可通過技術手段來避免發生。

2降低長輸管道的直接能耗

2.1優化輸氣管道的運

行優化輸氣管道的運行是指在管道初期能耗最小的情況下，實現供需平衡，高效完成天然氣的輸送，在保證供應量的同時，降低能耗和天然氣的運輸成本。在優化方面分為穩態最優工況、最優調度和動態下的最優工況。這種降低能耗的方式通過利用相應的控制系統，在管理和調度上保證系統在最低能耗的情況下運行，以此來降低管道運輸的直接能耗。

2.2降低管道阻力

天然氣在管道輸送過程中，需要克服一定的摩擦力，這就產生了一定的摩擦損耗，造成一部分能量在摩擦中損失。管道內摩擦力的大小與管道內表面的粗糙度有很大關系，以管道直徑35.56cm、長385km的運輸管道為例，管道內表面粗糙度和輸氣管的壓降關系.減小管道的摩擦力是降低能源消耗的有效方式，因此對管道內壁按照RP512標準進行涂層，來降低管道內壁的摩擦力。研究表明，通過采用涂層技術可以在相同的管道壓力和溫度下，提高5%~8%的輸氣量，有效地降低了直接能源消耗。

2.3合理地選擇壓縮機、原動機

壓縮機主要應用在壓氣站，壓氣站主要完成對管道的增壓，為天然氣的傳輸補充能量[3]。壓縮機的能源消耗是直接能源損耗中最大的一部分。在天然氣管道運輸中的壓縮機主要分為往復式和離心式兩種。功率分布見表2。離心式壓縮機的壓縮比和熱效率比較低，沒有往復運動的部件，排量比較大，在控制方面比較容易實現流量的調節和控制，在大排量低壓比的運輸環境下比較適合采用離心式壓縮機。往復式壓縮機的壓縮比和熱效率比較高，同時往復運動的部件易磨損，維護率高，適合在低排量、高壓比的運輸環境下使用。壓縮機的原動機為電動機或燃氣輪機，電動機結構簡單，運行穩定，受系統運行的影響較小，燃氣輪機主要用于大排量壓縮機，在匹配上比電動機更容易實現。因此，選擇壓縮機的原動機時，如果壓氣站距離電網較近，適合選擇以電動機作為原動機；如果距離電網較遠，則適合采用燃氣輪機。使用燃氣輪機時要配合使用效率較高的機組，同時配套建設熱力回收循環系統，提高機組的熱效率，降低能源消耗。

2.4優化壓縮機的運行

管道的輸氣量變化時，會造成壓縮機偏離原來的運行狀態，使機組的效率下降，增加系統的能源消耗。針對此情況，可在長輸管道的末端增加管道儲氣裝置，用于緩沖因輸氣量的變化對系統運行狀態的影響。

2.5采用先進的輸氣工藝

采用先進的輸氣工藝和技術可以有效降低天然氣在長距離管道運輸中的能量損失[4]。(1)采用高壓輸送。采用高壓輸送時，可使輸送的天然氣密度增加，提高輸送的效率，同時降低壓縮機的能耗，在管道內部由于天然氣的流速降低，使得摩擦阻力降低，又進一步降低了管道運輸的能耗。(2)采用富氣傳輸。富氣傳輸是目前比較先進的傳輸方式，在輸氣過程中加入多種氣體，造成傳輸的天然氣密度增加，從而降低流速，在傳輸過程中與管道內壁產生較小的摩擦，從而降低能源的消耗。與傳統的傳輸方式相比，該方式既環保又安全，同時增加長距離管道運輸的效率，降低能源的消耗。

3降低長輸管道間接能源消耗

3.1降低天然氣傳輸過程中的空放量

天然氣的空放是指在進行管道維修或搶修工作時，造成在此期間管道內的天然氣直接排到空氣中，而形成的天然氣浪費現象[5]。采取一定的技術措施可以降低甚至消除這種空放現象，具體措施如下：

3.1.1安裝截止閥

在長輸管道上按照一定的距離安裝截止閥，在管道維修期間，可以在管道斷開處的上下游關斷截止閥，將管道關閉進行維修，這樣就能避免天然氣的放空現象。

3.1.2配裝移動式壓縮機

維修時通過移動式壓縮機將防控段的天然氣輸送到上下游，可以保持管道運輸的氣密性，降低排放天然氣。

3.1.3保持管道的氣密性

在進行管道維修或清洗時，不能停止輸氣，同時不要破壞管道的氣密性，這樣可以有效降低天然氣的放空。

3.1.4設置放空段長度

經過長時間的工程實踐，可以科學地計算或試驗合理的放空段長度，通過事先的設置，可以有效地避免放空現象，進而降低能耗。

3.2降低天然氣泄漏

天然氣在管道運輸中容易產生泄漏，一旦發生天然氣泄漏，將造成許多危害，首先天然氣屬于易燃易爆氣體，一旦泄漏遇到明火，會產生大面積爆炸，危害周邊安全，同時天然氣的泄漏會造成一定的經濟損失，因此應盡量避免天然氣泄漏事件的發生。天然氣的泄漏主要包括輸氣設備上的泄漏和天然氣管道上的泄漏。輸氣設備的泄漏主要由于壓縮機密封不好、輸氣設備密封不好及所用的密封圈或密封墊老化和磨損等現象造成。因此針對輸氣設備要定期進行密封性檢查，同時定期更換輸氣設備的密封圈。管道上的天然氣泄漏一般是由于管道受到腐蝕破壞、管道漏氣

4結論

管道輸送中的直接能源消耗只能盡量降低，但不能完全避免。而間接能源消耗，則可以采取一定的技術手段加以避免。通過機組的運行狀態進行優化調整、選擇合理的設備及增加涂層降低管道的摩擦阻力可以有效地降低直接能耗。通過加強職工節能意識，增強責任心，加強對管道的安檢可以盡可能地降低間接能耗。降低天然氣的長輸管道的能耗對于促進降低天然氣的運輸成本具有重要意義。

作者:吳科 單位:四川科宏石油天然氣工程有限公司

參考文獻:

[1]盧東林.降低天然氣長輸管道能耗措施[J].石油石化節能，2014，(4)：44-46.

[2]宋爽，李小睿，王永強，等.長輸管道自控系統維護管理方法探索[J].儀器儀表用戶，2013，(1)：17-19.

[3]陳洪洲.淺議消除天然氣長輸管道的安全隱患[J].科學咨詢（科技管理），2012，(6)：55-56.

[4]劉銀春，楊光，常志波，等.天然氣長輸管道的節能降耗[J].天然氣技術，2007，(6)：57-59.