- 相關推薦
淺析輸氣管道能耗統計分析與優化
摘要：近年來，隨著社會經濟的不斷發展，對天然氣的需求量也越來越大，進而大口徑、長輸天然氣管道的建設規模也逐年擴大。天然氣在輸送過程中也會消耗大量的能源，從而造成能源浪費，為提高能源的有效利用率，須降低輸氣管道的能耗。本文通過對天然氣輸氣管道的能耗進行統計分析，提出了一些優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。
關鍵詞：輸氣管道;統計;優化;能耗
前言
天然氣作為一種綠色的清潔能源，深受世界各國的青睞，近年來，隨著社會經濟的持續發展，各方對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出來。受天然氣地緣限制，利用長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，經常會出現不必要的能耗，為提高天然氣資源的有效利用率，須對輸氣管道能耗進行統計分析，并結合實際情況，制定相應的降耗措施，這樣才能全面有效提高輸氣管道的運輸效率。
一、 國內外天然氣輸氣管道現狀分析
目前，全世界共有天然氣長距離輸氣管道約150萬公里，2005-2011年底，全球新投產長距離輸氣管道31條，總長度3.7萬公里，占同期建成投產油氣管道總長度的56%，在建輸氣管道10條，總長度約1.3萬公里，占同期在建油氣管道總長度的66%，規劃及計劃輸氣管道20條，占同期油氣管道數據的80%，全球天然氣管道建設必然保持一個較長時期的建設期。
截止2014年底，我國天然氣長輸管道已超過8萬公里。整體呈現“橫跨東西、縱貫南北、連通海外”的全國性輸氣管道。我國近期仍將處于天然氣管道建設和投產高峰期，天然氣市場范圍進一步擴大。
二、天然氣輸氣管道運行能耗
在我國，單位周轉量綜合能耗是能耗數據統計分析中普遍采用的重要指標。其計算公式為：Mqs=Eqs/Qq，其中Mqs表示天然氣輸氣管道的單位周轉量綜合能耗，單位為噸標煤/(千萬方・公里);Eqs表示天然氣輸氣管道生產能源消耗的總量，單位為噸標煤;Qq表示輸氣周轉量，單位為千萬方・公里。
《綜合能耗計算通則》(GB/T2589-2008)中對綜合能耗是這樣定義的：用能單位在統計報告期內實際消耗的各種能源實物量，按規定的計算方法和單位分別折算后的總和。對企業，綜合能耗是指統計報告期內，主要生產系統、輔助生產系統和附屬生產系統的綜合能耗總和。計算公式為：
E=∑n1(ei×pi)
E――綜合能耗
n――消耗的能源品種數
ei――生產和服務活動中消耗的第i種能源實物量
pi――第i種能源的折算系數，按能量的當值或能源等價值折算
輸送周轉量：是反應管道輸送天然氣數量和輸送距離的綜合指標。計算公式為：輸送周轉量=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、管段長度、土壤傳熱系數等，為方便輸氣管道能耗統計分析，須建立相應的天然氣運行能效評價體系，下面對此進行分析。
(1) 影響管網能耗的因素
對于天然氣輸氣管道運行過程中的能耗，一般可以分為直接生產能耗、輔助生產能耗、生活能耗等幾部分，具體見下圖1。其中直接生產能耗主要包括空冷器、壓縮機組等系統對能源的消耗;輔助生產能耗包括分輸計量站、清管站等對能源的消耗;生活能耗包括日常辦公及站內工作人員對能源的消耗。天然氣輸氣管道在運行過程中，除了能耗以外，還存在損耗，而影響天然氣管道運行能耗的因素有管道的直徑、管道長度、管道的材質、管材保溫情況、管道介質的物理性質、天然氣輸送量、輸送地區的氣候、土壤傳熱系數等。
圖1 天然氣管道能耗示意圖
(2)天然氣管道運行能耗統計分析體系
由于影響天然氣輸氣管道運行能耗的因素有很多，因此，在構建輸氣管道能耗統計分析體系時應該從總體上將管道看做不同的設備組合，將整個天然氣輸氣管道系統分成站場和管段兩大類，本文結合大量的天然氣輸氣管道運行能耗數據分析及統計，結合生產能耗、管道損耗、生活能耗，建立了天然氣管道運行能耗統計分析體系，具體如下表所示。
在天然氣管道運行能耗統計分析體系中，可以將各種指標分為可測參數指標和綜合評價指標兩種，其中可測參數指標能利用現場儀表直接獲得，綜合評價指標是根據可測參數指標計算得出的，主要用于對設備單元及管道整體進行綜合評價。該評價指標能結合管道用能分項計量和實時監測使用，通過采集、監測管道用能情況，隨時掌握管道系統中各個設備、各個站間管段的能耗情況，從而判斷是否存在高能耗設備或者管段。
三、 優化天然氣輸氣管道的重要性
對于天然氣輸氣管道的優化，不僅能有效地提高天然氣輸氣管道的運行安全，還能有效地減少天然氣的運輸成本，減少能源的不必要浪費，提高其有效利用率。在我國的天然氣輸氣管網中，在輸送管道中多設有壓縮機裝置，而壓縮機裝置會極大的增加電的消耗量。一般情況下，采用長輸管道進行天然氣輸送時，天然氣需要克服管道沿程的摩擦阻力，同時在輸送過程中，有部分勢能、熱能會損失掉，由于天然氣輸送的能量都是由壓縮機進行補充的，而壓縮機在運行過程會消耗大量的電能，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，大力優化天然氣輸氣管道的能耗對我國社會經濟的可持續發展有十分重要的意義。
四、 降低輸氣管道能耗的措施
在新環境下，為確保天然氣輸氣管道能夠安全、穩定、經濟、高效的運行，必須在滿足市場需求的基礎上，最大限度的降低天然氣輸氣管道的運行能耗，降低天然氣輸氣管道的運行成本，這樣才能有效地提高天然氣輸氣管網的經濟效益。因此，在實際中，要結合影響天然氣輸氣管道能耗的因素，制定科學、合理的降耗措施。常見的降耗措施有減少運輸壓降、改進運輸工藝、仿制天然氣泄露等，下面對此進行分析。
(1) 減少運輸壓降
在天然氣輸氣管道運行過程中，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的計量裝置、閥門、三通管材、彎頭等，在降低局部壓降時，可以采用先進的科學技術進行，如對于大的孔板流量計，可以利用超聲波流量計代替，對于閥門，可以采用全開型閥門，從而降低閥門的阻力。對于沿程壓降，可以采用內涂技術進行降低，此外，還可以，在天然氣輸氣管道投運前及運輸過程中，對其進行清管作業，從而有效消除管段非常規壓力損失。
(2) 改進管道輸送工藝
目前，世界上很多國家采用高壓輸送技術來提高管道利用率，因為，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，達到降低能耗的目的。同時，高壓輸送技術能在保證天然氣正常狀態的情況下，減少增壓站的使用，減少其他能源消耗。
(3) 輸送過程中防止天然氣泄露
當天然氣輸送過程中，發生泄露、火災和爆炸情況時，天然氣泄漏量及搶險作業期間的放空量都計入天然氣消耗，造成巨大的經濟損失的同時還會對周圍的生態環境造成污染，甚至是危害到周圍群眾的生命安全。因此，在運輸天然氣時，做好防泄漏工作是十分重要的。必須定期對天然氣輸氣管道進行全面檢查，發現管道腐蝕、設備缺陷等問題后，要及時進行檢修，此外還要提高操作人員的技術水平，以此降低人為操作失誤，提高輸氣管道的輸氣效率。
五、總結
管道輸送技術是天然氣輸送的關鍵，由于在進行天然氣管道輸送時，天然氣需要克服管道沿程的摩擦阻力，同時在輸送過程中，有部分勢能、熱能會損失掉，從而造成能耗大的問題，因此，必須對輸氣管道能耗進行統計分析，并結合實際情況，制定高效的降耗措施，減少運輸壓降，改進管道輸送工藝，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行，提高天然氣輸氣管道的輸氣效率，確保社會發展的正常用氣。(作者單位：中國石化天然氣分公司)
參考文獻：
[1] 田向飛，王聚才.輸氣管網運行能耗分析優化[J].石化技術，2015，(02)：132-133.
[2] 李楠，方佳鵬，劉詩茵.淺析輸氣管道能耗管理技術研究[J].中國科技博覽， 2013， (31)：508-509.
[3] 季照云.天然氣輸氣管道的優化運行的現狀分析[J].科技致富向導， 2015， (18)：236-237.
[4] 張鑠，牛冉，張志勇.天然氣輸氣管道優化運行的現狀分析[J].內江科技， 201， (09)：33-35.
[5] 王明軍，杜曉春.天然氣增壓輸送管道節能技術研究[J].天然氣技術與經濟， 2013， (02)：46-47.
[6] 陳林，楊雯.論天然氣長輸管道的節能降耗措施[J].中國石油和化工標準與質量， 2013，(20)：130-131.
[7] 徐伯文.淺析天然氣管道節能降耗[J].中國石油和化工標準與質量， 2013， (04)：171-172.
[8] 李勇，王海萍.氣力輸送系統輸送管道對能耗的影響[J].硫磷設計與粉體工程， 2010， (04)：40-43.