提高天然气长输管道输气效率的有效途径研究

提高天然气长输管道输气效率的有效途径研究【摘要】本文主要是针对长输天然气管道输气效率进行研究，分析影响长输天然气管道输气效率的而影响因素，提出在满足输气需求的条件下，如何提高管输效率、降低工程投资以及运行能耗的有效途径。【关键词】天然气；长输管道；输气效率；因素0.引言近年来，随着我国国民紧急的迅速发展，城市和城镇建设步伐逐渐加快，为了改善生态环境并实现国民经济的可持续发展，天然气的需求量日益增长，天然气在一次能源中所占的比例逐渐增大。但我国天然气储量较少，无法满足国内用户需求，部分天然气量需通过境外进口，目前我国天然气供应主要包括国产天然气、进口天然气、长贸LNG液化气，现货LNG液化气四部分，其中通过长输天然气管道输送国产天然气和进口天然气为我国主要的天然气供应途径，截止2015年低，天然气管网共有45条天然气管道，总里程4.08万公里，站场451座（其中压气站81座），阀室1539座，压缩机259台，用户718个，10做储气库群、3座LNG接收站，已建成较为典型的长输天然气管道包括中亚天然气管道、中缅天然气管道、西气东输管道、西部管道等，已形成形成了西气东输、北气南送、海气登陆的供气格局。因此如何提高天然气输送效率将成为促进我国经济发展及提高节能环保效率的重要因素。1.影响天然气管道输气效率的主要因素长输天然气管道通过向管道内的天然气提供一定的压力实现，随着天然气输送距离的增加，管内天然气压力逐渐降低，需要通过建设压气站对天然气继续增压，实现天然气向下游继续输送。通过研究证明天然气输送温度、管道高程、管道内壁粗糙、管径大小等因素都会对天然气管输效率造成影响。1.1管径对管输效率的影响采用大口径管线不仅可以降低投资和输气成本，还可以提高输气气量，其他条件相同的情况下，输气量与直径的2.6次方成正比，若直径增大1倍，输气量为原来的6.1倍。由此可以看出，加大直径是增加输气量的主要办法，这也是输气管道向大口径方向发展的主要原因。美国1964年的输气管道最大口径为910mm，1969年发展到1220mm，大口径长输管道已逐渐趋势化。1.2高程对管输效率的影响在天然气管道在敷设过程中，可能经过高海拔或低海拔区域。由于高程原因，使从高程较低处向高程较高处输送天然时产生一定程度的压降，造成输气效率下降。通过公式可知高程差越大，输气量越小。公式中——终点与起点的高程差Q——管道输气量1.3温度对管输效率的影响温度对管输效率的影响分为工艺气温度和环境温度两方面。工艺气温度方面，高温会导致气体的可压缩性降低，增加同样输量下的压缩功，致使机组能耗增加；而且较高温度的工艺气会造成管输过程中的沿程磨阻增加，从而能耗增加，降低管输效率。通过前期研究证明，若气源来气温度能有一定程度的降低会使管道全线受益。环境温度方面，在高温条件下，会5.011522211niiiiZQLSSLaTLZDSaPPCQS使管道负荷增大，设备效率下降，影响管输效率，另外较高的环境温度也会造成压气站部分设备易出现报警、故障、停机等问题，对管道效率产生影响。1.4管道内壁粗糙度对管输效率的影响通过涂敷内壁内涂层、清管作业已降低管道内壁粗糙度，提高管输效率。1955年，美国Termessee输气公司首次把内涂层用在输气管上，以后得到了逐渐推广。事件表明：输气管采用内涂层后，输气量可以提高5%-10%，对于小管径输气管甚至可提高25%。管壁粗糙度可降低90%，达到5-10μm左右，输气量提高1%就可抵偿内涂层的费用。2.提高天然气长输管道输气效率的有效途径2.1向大口径、高压力方向发展根据以往数据，运行压力为8-10Mpa、直径为1220mm的输气管道，其运行输气单耗要比压力为6.6Mpa、直径为914mm的管道下降约24%，其输耗比增加了31.8%，输气效率得到较大幅度提升，从目前的发展现状和趋势来看，高压力、高强度的管道是发展主流，压力越大、管径越大，输量越高，越节省成本；当运输距离达到5000km时，高压输气成本会更低。高压输气可以减少管道设计时所耗费的成本，通过合理的设计、建设，使高压气管道更具实用性。此外，高压气管道的新型材料正在进一步开发当中，利用高钢级管材外部包敷一层玻璃钢和合成树脂，可以进一步提高输送能力，降低成本，提高供气的安全性和可靠性，增强管道的强度。2.2降低工艺气温度可通过干式空冷器降低工艺气温度。已中亚天然气管道为例，中亚管道首站借助发电机富裕的负荷，采用空冷器对压缩后气体降温，并借助冬季地温低的特点，将低温天然气输送至下一站站，使第二站的进站温度较往年平均降低约5.9℃，机组效率提升7.2%，使全线节约自耗气约2.5万方/日。2.3降低管道内壁粗糙程度天然气在管道输送过程中，在管道内壁存在较大的摩擦力，这样就会造成天然气在运输过程中产生输损，为提高管输效率，可在管道内壁敷设减阻内涂层，减阻内涂层的主要作用就是能够提高流动效率，减少流体与管道内壁的摩擦；内涂管道和裸管道的质量流量比与摩阻系数的平方根成反比，在管道的输入量一定的时候，内涂管道的压损与裸管道的压损相比要明显降低，能够有效的提高输气效率；内涂层用于改进流动特性时，典型的内涂层厚度为17μm；用于防腐时，典型的内涂层厚度为400μm。北美、西欧有关的管道标准已规定，20in（1in=2.54cm）以上的气管应加内涂层。3.结语进入2014年以来，国内经济下行压力对天然气销售影响凸显，国内天然气需求增速由两位数放缓至个位数，十三五期间天然气资源供应会更加多元和宽松，天然气市场竞争将会更加激烈。因此对于天然气管道企业而言，探索提高管输效率的有效途径、降低能耗及成本已成为管道企业未来发展的重要战略目标之一。