高菽蔓

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)天然氣的需求量也越來越大，進(jìn)而大口徑、長(zhǎng)輸天然氣管道的建設(shè)規(guī)模也逐年擴(kuò)大。天然氣在輸送過程中也會(huì)消耗大量的能源，從而造成能源浪費(fèi)，為提高能源的有效利用率，須降低輸氣管道的能耗。本文通過對(duì)天然氣輸氣管道的能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出了一些優(yōu)化天然氣輸氣管道的措施，以期能有效地降低管道輸氣能耗。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；能耗；統(tǒng)計(jì)；優(yōu)化

前言

天然氣作為一種綠色的清潔能源，深受世界各國(guó)的青睞，近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，各方對(duì)天然氣的需求量逐年增加，越來越多的天然氣資源被勘探開發(fā)出來。受天然氣地緣限制，利用長(zhǎng)輸管道輸送天然氣已成為最為普遍的輸送方式，但是采用輸氣管道輸送天然氣時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不必要的能耗，為提高天然氣資源的有效利用率，須對(duì)輸氣管道能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合實(shí)際情況，制定相應(yīng)的降耗措施，這樣才能全面有效提高輸氣管道的運(yùn)輸效率。

一、 國(guó)內(nèi)外天然氣輸氣管道現(xiàn)狀分析

目前，全世界共有天然氣長(zhǎng)距離輸氣管道約150萬(wàn)公里，2005-2011年底，全球新投產(chǎn)長(zhǎng)距離輸氣管道31條，總長(zhǎng)度3.7萬(wàn)公里，占同期建成投產(chǎn)油氣管道總長(zhǎng)度的56%，在建輸氣管道10條，總長(zhǎng)度約1.3萬(wàn)公里，占同期在建油氣管道總長(zhǎng)度的66%，規(guī)劃及計(jì)劃輸氣管道20條，占同期油氣管道數(shù)據(jù)的80%，全球天然氣管道建設(shè)必然保持一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的建設(shè)期。

截止2014年底，我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道已超過8萬(wàn)公里。整體呈現(xiàn)“橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、連通海外”的全國(guó)性輸氣管道。我國(guó)近期仍將處于天然氣管道建設(shè)和投產(chǎn)高峰期，天然氣市場(chǎng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

二、天然氣輸氣管道運(yùn)行能耗

在我國(guó)，單位周轉(zhuǎn)量綜合能耗是能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中普遍采用的重要指標(biāo)。其計(jì)算公式為：Mqs=Eqs/Qq，其中Mqs表示天然氣輸氣管道的單位周轉(zhuǎn)量綜合能耗，單位為噸標(biāo)煤/（千萬(wàn)方·公里）；Eqs表示天然氣輸氣管道生產(chǎn)能源消耗的總量，單位為噸標(biāo)煤；Qq表示輸氣周轉(zhuǎn)量，單位為千萬(wàn)方·公里。

《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T2589-2008）中對(duì)綜合能耗是這樣定義的：用能單位在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)實(shí)際消耗的各種能源實(shí)物量，按規(guī)定的計(jì)算方法和單位分別折算后的總和。對(duì)企業(yè)，綜合能耗是指統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)，主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗總和。計(jì)算公式為：

E=∑n1（ei×pi）

E——綜合能耗

n——消耗的能源品種數(shù)

ei——生產(chǎn)和服務(wù)活動(dòng)中消耗的第i種能源實(shí)物量

pi——第i種能源的折算系數(shù)，按能量的當(dāng)值或能源等價(jià)值折算

輸送周轉(zhuǎn)量：是反應(yīng)管道輸送天然氣數(shù)量和輸送距離的綜合指標(biāo)。計(jì)算公式為：輸送周轉(zhuǎn)量=輸送量*管輸里程-自用量*管輸里程/2。

由于影響天然氣輸氣管道能耗的因素有很多，如管徑、管段長(zhǎng)度、土壤傳熱系數(shù)等，為方便輸氣管道能耗統(tǒng)計(jì)分析，須建立相應(yīng)的天然氣運(yùn)行能效評(píng)價(jià)體系，下面對(duì)此進(jìn)行分析。

（一） 影響管網(wǎng)能耗的因素

對(duì)于天然氣輸氣管道運(yùn)行過程中的能耗，一般可以分為直接生產(chǎn)能耗、輔助生產(chǎn)能耗、生活能耗等幾部分，具體見下圖1。其中直接生產(chǎn)能耗主要包括空冷器、壓縮機(jī)組等系統(tǒng)對(duì)能源的消耗；輔助生產(chǎn)能耗包括分輸計(jì)量站、清管站等對(duì)能源的消耗；生活能耗包括日常辦公及站內(nèi)工作人員對(duì)能源的消耗。天然氣輸氣管道在運(yùn)行過程中，除了能耗以外，還存在損耗，而影響天然氣管道運(yùn)行能耗的因素有管道的直徑、管道長(zhǎng)度、管道的材質(zhì)、管材保溫情況、管道介質(zhì)的物理性質(zhì)、天然氣輸送量、輸送地區(qū)的氣候、土壤傳熱系數(shù)等。

圖1 天然氣管道能耗示意圖

（二）天然氣管道運(yùn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析體系

由于影響天然氣輸氣管道運(yùn)行能耗的因素有很多，因此，在構(gòu)建輸氣管道能耗統(tǒng)計(jì)分析體系時(shí)應(yīng)該從總體上將管道看做不同的設(shè)備組合，將整個(gè)天然氣輸氣管道系統(tǒng)分成站場(chǎng)和管段兩大類，本文結(jié)合大量的天然氣輸氣管道運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)分析及統(tǒng)計(jì)，結(jié)合生產(chǎn)能耗、管道損耗、生活能耗，建立了天然氣管道運(yùn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析體系，具體如下表所示。

在天然氣管道運(yùn)行能耗統(tǒng)計(jì)分析體系中，可以將各種指標(biāo)分為可測(cè)參數(shù)指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)兩種，其中可測(cè)參數(shù)指標(biāo)能利用現(xiàn)場(chǎng)儀表直接獲得，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)是根據(jù)可測(cè)參數(shù)指標(biāo)計(jì)算得出的，主要用于對(duì)設(shè)備單元及管道整體進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)指標(biāo)能結(jié)合管道用能分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用，通過采集、監(jiān)測(cè)管道用能情況，隨時(shí)掌握管道系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備、各個(gè)站間管段的能耗情況，從而判斷是否存在高能耗設(shè)備或者管段。

三、 優(yōu)化天然氣輸氣管道的重要性

對(duì)于天然氣輸氣管道的優(yōu)化，不僅能有效地提高天然氣輸氣管道的運(yùn)行安全，還能有效地減少天然氣的運(yùn)輸成本，減少能源的不必要浪費(fèi)，提高其有效利用率。在我國(guó)的天然氣輸氣管網(wǎng)中，在輸送管道中多設(shè)有壓縮機(jī)裝置，而壓縮機(jī)裝置會(huì)極大的增加電的消耗量。一般情況下，采用長(zhǎng)輸管道進(jìn)行天然氣輸送時(shí)，天然氣需要克服管道沿程的摩擦阻力，同時(shí)在輸送過程中，有部分勢(shì)能、熱能會(huì)損失掉，由于天然氣輸送的能量都是由壓縮機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充的，而壓縮機(jī)在運(yùn)行過程會(huì)消耗大量的電能，這不僅增加了天然氣輸送中的電能消耗，還極大的增加了天然氣輸送成本。在這種情況下，通過優(yōu)化天然氣輸氣管道，可以降低天然氣輸送與管壁之間的摩擦，減少壓縮機(jī)裝置的電能消耗，從而提高天然氣輸氣管道的輸氣效率。因此，大力優(yōu)化天然氣輸氣管道的能耗對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有十分重要的意義。

四、 降低輸氣管道能耗的措施

在新環(huán)境下，為確保天然氣輸氣管道能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行，必須在滿足市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，最大限度的降低天然氣輸氣管道的運(yùn)行能耗，降低天然氣輸氣管道的運(yùn)行成本，這樣才能有效地提高天然氣輸氣管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在實(shí)際中，要結(jié)合影響天然氣輸氣管道能耗的因素，制定科學(xué)、合理的降耗措施。常見的降耗措施有減少運(yùn)輸壓降、改進(jìn)運(yùn)輸工藝、仿制天然氣泄露等，下面對(duì)此進(jìn)行分析。

（一） 減少運(yùn)輸壓降

在天然氣輸氣管道運(yùn)行過程中，降低局部的壓降和沿程的壓降是十分重要的，其中局部壓降主要來源于壓氣站場(chǎng)的計(jì)量裝置、閥門、三通管材、彎頭等，在降低局部壓降時(shí)，可以采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行，如對(duì)于大的孔板流量計(jì)，可以利用超聲波流量計(jì)代替，對(duì)于閥門，可以采用全開型閥門，從而降低閥門的阻力。對(duì)于沿程壓降，可以采用內(nèi)涂技術(shù)進(jìn)行降低，此外，還可以，在天然氣輸氣管道投運(yùn)前及運(yùn)輸過程中，對(duì)其進(jìn)行清管作業(yè)，從而有效消除管段非常規(guī)壓力損失。

（二） 改進(jìn)管道輸送工藝

目前，世界上很多國(guó)家采用高壓輸送技術(shù)來提高管道利用率，因?yàn)?，高壓輸送技能確保天然氣的密度，降低天然氣與管道壁之間的摩擦，提高天然氣的輸送效率，達(dá)到降低能耗的目的。同時(shí)，高壓輸送技術(shù)能在保證天然氣正常狀態(tài)的情況下，減少增壓站的使用，減少其他能源消耗。

（三） 輸送過程中防止天然氣泄露

當(dāng)天然氣輸送過程中，發(fā)生泄露、火災(zāi)和爆炸情況時(shí)，天然氣泄漏量及搶險(xiǎn)作業(yè)期間的放空量都計(jì)入天然氣消耗，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)還會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成污染，甚至是危害到周圍群眾的生命安全。因此，在運(yùn)輸天然氣時(shí)，做好防泄漏工作是十分重要的。必須定期對(duì)天然氣輸氣管道進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)管道腐蝕、設(shè)備缺陷等問題后，要及時(shí)進(jìn)行檢修，此外還要提高操作人員的技術(shù)水平，以此降低人為操作失誤，提高輸氣管道的輸氣效率。

五、總結(jié)

管道輸送技術(shù)是天然氣輸送的關(guān)鍵，由于在進(jìn)行天然氣管道輸送時(shí)，天然氣需要克服管道沿程的摩擦阻力，同時(shí)在輸送過程中，有部分勢(shì)能、熱能會(huì)損失掉，從而造成能耗大的問題，因此，必須對(duì)輸氣管道能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合實(shí)際情況，制定高效的降耗措施，減少運(yùn)輸壓降，改進(jìn)管道輸送工藝，在輸送過程中防止天然氣泄露，從而確保天然氣輸氣管道的高效運(yùn)行，提高天然氣輸氣管道的輸氣效率，確保社會(huì)發(fā)展的正常用氣。（作者單位：中國(guó)石化天然氣分公司）

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