天然气长输管线设计方案的选择探讨

[摘 要]天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。随着我国社会主义现代化建设的不断开展，以及建设和谐社会的理念不断深入人心，天然气的使用量将会大幅提升，坐好天然气的运输工作将是我国社会未来发展需要解决的重要课题。

[关键词]天然气；长输管线；设计方案

中图分类号：U473 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0087-01

将天然气（包括油田生产的伴生气）从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。在世界管道总长中，天然气管道约占一半。中国是最早用木竹管输送天然气的国家。1600年前后，四川省自流井气田不但在平地敷设管道，而且“高者登山，低者入地”，“于河底掘沟置笕，凿石为槽覆其上”。中国现代天然气运输管道，多集中在天然气主要产地四川省。1963年建成了第一条巴渝输气管道，管径为426mm，全长54.7km。到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地，沟通全省的输气管道网，管径426～720mm，全长2，200多km，设有集配气站178座，年输量50亿～60亿m3。如何建设安全有效的天然气输送管线是我们要注重考虑的问题。

1.天然气管线设计的必要性

从整体成分上来讲天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。甲烷是最短和最轻的烃分子。在对天然气的运输上一把可以通过天然气运输车、天然气运输船以及输送管线，天然气的运输车一般设计分为天然气贮槽、半挂车、牵引车、列车系列。属于化工设备里的运输设备，专业运输天然气、低温液化天然气等。一般利用金属双圆筒真空纤维绝热结构二、尾部设置操作箱，主要的操作阀门均安装在操作箱内集中控制。操作箱三面开门，便于操作维护；前部设有车前压力表，便于操作入员在驾驶室内就近观察内简压力。两侧设置平台.便于阻挡泥浆飞溅。平台上设置软管箱，箱内放置输液（汽）金属软管。这样的运输方式不仅运输成本高运输成本高同时在运输的安全性得不到保障，近年来液化天然气车在运输过程中出现事故的频率也是居高不下。与之相对管线运输这种运输方式由于输气管道系统是个连续密闭输送系统。从输送、储存到用户使用，天然气均处于带压状态。由于输送的天然气比重小，静压头影响远小于液体，设计时高差小于200m时，静压头可忽略不计，线路几乎不受纵向地形限制，同时不存在液体管道水击危害。管道的运输量相对与运输车和运输船来讲都很大，而且管线布置好之后运输的投入成本也比运输车来的小，因此在天然气的运输过程中选用管线运输是一个十分可行切十分有效的方法。

2.天然气管线在布置过程中的问题

目前我国国内的天然气使用已经进入了一个高峰期，天然气的运输管线建设也是成为了我们社会的一项公共基础设施，保障天然气管线的安全是保障我国能源供给维护社会稳定的重要举措。由于天然气本身既是可燃气体又是有毒气体一旦天然气的输送出现问题，例如泄漏将会给社会带来严重的损失给管线附近居民的生命安全造成极大的影响。

目前我国的天然气输送管道大多是80-90年代末期和20世纪初期建设的管线，这些管道的使用寿命较长，设备的老化程度也是相当的严重，同时这些管线附近的情况也是发生了很大的变化，同时在目前设计的一些管线中由于设计的方案不够合理，加大了对管道的维护费用在运输过程中造成了天然气大量的流失。

3.天然气设计方案的参考标准

就我国不断发展的经济水平而言，我国整个社会对天然气的使用程度已经接近了一个顶峰的状态，对天然气的需求量的增加带动天然气市场的不断发展。因此在进行天然气的长距离运输时我们必须充分的考虑到天然气即将进入的市场的需求和这个市场的承受力，根据用户的具体使用能力来确定天然气的使用量。

经济适用性是天然气管线设计考虑的重要参考标准，这需要对天然气输送线路的目的地输送的整体合理性进行考察，根据管线经过的地方的实际经济发展情况和使用需求作为依据，从经济学的角度对天然气的价格进行分析保证天然气运输的经济效益。同时在天然气运输的过程中会出现一定的安全风险例如运输管道出现爆炸、起火、天然气泄漏等等情况，在进行管线设计时要充分的考虑到这些因素。

4.天然气长输管线的设计选择

在对管线进行设计之前我们要对管线进行模型推演，将管线设计的方案优化到最高，既要保证管线的稳定性和行走路线的准确性，也要保证管线的经济效益最大化，要想建立这种模型首先要对方案的每一个方面进行分层。第一层我们称之为管线设计的合理性，在这个层次领域内我们主要是要考虑管线设计是否符合一定的经济标准；第二层我们设计为管线设计技术指标，在这个层次领域内我们需要对设计过程中的各种参数进行详细的检验，技术人员需要对这些数据进行严格的对比，保证这些技术数据能够符合管线的设计要求；第三层我们需要考虑到的是在整个管线运营过程中的一些经济指标以及在天然气运输过程中对周边环境的影响等等；第四层就涉及到了对天然气运输管道在使用过程中的相关的维护和故障的检修工作。在以上的模型设计中我们必须要考虑到主观因素和客观因素在整个设计过程中占到的权重系数，也就是将这些因素分为主观权重系数和客观权重系数，通过这些系数的测定来对方案的可行性进行评估。

在进行权重系数考量时我们需要对权重系数进行计算，根据公式λi=θiωi/ θiωi其中0≤λi≤1， λi=1我们可以对各种方案的权重系数进行计算，通过数据来更加直观的表现选择的合理性。我们假设某个天然气的输送管道是800km，天然气输送量为9×108m3/a，供气压力为5.87MPa，根据不同的管径和输送压我们至少可以设计出10种供选方案，这些方案的设计都在明确的数据推算下得出科学性和稳定性相对较高。

在建设了模型和主客观评估标准之后，就需要对每一层的设计方案进行分别的筛选，经过严格的筛选之后各个方案的优缺点我们能够一眼就看出来，这让我们在进行选择时的针对性更强更能够选出那些符合地域特性的方案。

5.结语

天然气是优质高效的清洁能源，二氧化碳和氮氧化物的排放仅为煤炭的一半和五分之一左右，二氧化硫的排放几乎为零。在过去，由于技术手段的限制，天然气作为运输燃料始终难以与石油匹敌。随着液化技术的进步，天然气的运输和储存不再是瓶颈，而天然气制油技术的不断发展，也能够实现气制油与现有车辆和分销网络无缝对接。2006～2010年，我国天然气剩余技术可采储量由3.0万亿m3增至3.8万亿m3，增长25.90%；天然气产量从586亿m3增至968亿m3，增长65%。另据发改委统计，2011年1～10月中国天然气产量达到826亿m3，同比增长6.60%。尽管储量及产量均出现大幅增长，仍满足不了国内天然气市场消费需求。天然气供应量的增长不及消费量的增长速度，国内天然气供需不平衡，导致我国天然气进口量不断攀升。2011年1～10月，我国进口天然气约250亿m3，同比增长近1倍。如此大的使用量天然气的传输设计的重要性也就更为突出。

参考文献

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