長輸管道儲氣

長輸管道儲氣過程中，各國的燃氣公司均利用高壓輸氣系統不斷地提高管道的配氣能力和儲氣能力，其優點是可代替昂貴的高壓儲氣容器和額外的脫水工作量。儲氣量的設計計算應採用複雜的不穩定流計算方法，完全不同於常規的計算方法。

基本介紹

• 中文名：長輸管道儲氣
• 外文名：Long-distance pipeline gas storage
• 描述：天然氣儲氣方式的一種
• 套用：代替高壓儲氣容器
• 學科：能源工程

概念

利用長輸管線儲氣可解決高壓容器耗費過大的問題，輸送量大。其主要缺點是，一旦管線遭到破壞，不僅會喪失輸氣能力，儲氣量也將喪失相當大的部分，除非在發生事故時能用閥門斷開。因此，對單一長輸管線的儲氣量要慎重考慮。但如果一個地區有兩條或多條長輸管線供氣，則每條管線均可用來儲氣，且可提供更大的差異性和可靠性。

長輸管道儲氣

天然氣長輸管道儲氣升壓平衡乾燥工藝

研究背景

天然氣管道建設施工中，站間乾燥作為施工的最後一道工序，其主要作用是清除試壓後管道內的殘留水，這對於管道的安全投產起著至關重要的作用。如果管道記憶體有積水，不僅使管道內壁（如焊道）產生腐蝕，還可能與所輸天然氣中的雜質（如H₂S、CO₂）生成水合物，水合物越積越多，最終可能導致堵塞，影響管道的正常運行，甚至造成管道癱瘓。

西氣東輸二線管道工程東段施工過程中，受多種因素的影響，管道安裝工期被多次壓縮，對關鍵線路關鍵工序產生很大影響。對於一些控制性工程，如隧道、定向鑽，受空間和地質等不確定因素影響，難以採用增加人力、設備資源等趕工措施，使得管道乾燥工序的施工時間沒有調整的空間。

經過研究分析，決定採用以截斷閥室為節點，對未連通段兩端相鄰段先期分段乾燥，然後利用截斷閥門關斷對已乾燥完管段進行儲氣升壓，待整體貫通後利用儲氣壓力對未乾燥段進行吹掃乾燥，以達到露點要求的施工方法。 該乾燥工藝在西二線東段輸氣工程中進行實施，既有效地保證了乾燥質量，又縮短了施工周期，保證了按期投產，取得了良好的實施效果。

儲氣升壓平衡乾燥的基本原理

儲氣升壓乾空氣乾燥主要是利用低露點空氣對管道進行低壓連續吹掃，使殘留在管道內壁及低洼處的水以水蒸氣的形式進入乾空氣，並隨著乾空氣排出的過程。管道內水汽壓力與外部輸入乾空氣的水汽壓力之間的差值越大、管道內水氣化的動力越大，氣化速度越快。進入管道內的乾空氣的露點越低，則含水量也越低，管道內乾燥動力越大。注入管內的乾空氣壓力越高、流量越大，乾空氣在管道內流動速度越快，則管道乾燥速度越快。乾燥時間越長，乾燥效果越好。

管道內殘餘水被乾空氣乾燥的過程是吸熱過程，熱源來自管道周圍的大地，通過管壁傳導，水分子獲得足夠熱量，轉化為分子動能，在乾空氣內低壓水汽的壓力差值驅動下，進入乾空氣。因此，乾燥的速度和質量與乾空氣的露點、流量有很大關係。

在西氣東輸二線管道工程中，管道乾燥的驗收標準是管道末端出口處空氣露點不高於-20℃，注入乾空氣的露點不高於-40℃。

研究結論

採用儲氣升壓平衡乾燥工藝，在西二線東段施工工期緊的情況下有效地解決了線路安裝與乾燥施工的矛盾，將站間乾燥作業按照閥室間距為最小單元進行分段，採取線路貫通一段，乾燥施工一段，封閉一段，利用相鄰段儲氣升壓方式進行乾燥氣源儲備，保證貫通後短時間內達到乾燥要求，確保了管道按期投產。儲氣升壓平衡乾燥工藝充分採用時間統籌方法，與線路實施交叉施工，在保證乾燥質量的前提下，有效地縮短了投產關鍵工期，降低了投產安全風險，具有較高的使用和推廣價值。

長輸管道儲氣量與末站壓力關係分析

天然氣長輸管網末端是指最後1個壓氣站與城市門站之間的輸氣管段。末端除了具有輸氣功能以外，還具有較大的儲氣能力，對於各中間站站間管段來說，其起點與終點的流量是相同的，即屬於穩定流動的工況；但對於管道末段來說，其起點流量也和其他各管段一樣保持不變，但其終點流量卻是變化的，並等同於城市的用氣量。作為管輸天然氣生產調度人員，必須了解管道儲氣量（管存）與管道末端壓力之間的關係，這樣可以為提前預測氣量作好準備。筆者擬就管存與末端壓力兩者間的關係作一分析。

長輸管網末站壓力與管存的關係

自1995年7月1日開工建設靖邊—西安首條天然氣長輸管道以來，經過近二十多年的建設發展歷程，陝西省內已經基本形成了縱貫陝西南北、橫跨關中東西兩翼、多點多氣源供氣、部分地段雙管敷設的省級天然氣輸送幹線網路，構建形成了布局合理、功能較為完備的長輸管道網路體系。而涇河分輸站作為最後1個壓氣站與下游城市管網之間的中轉站，其進站壓力與全省管道儲氣量之間關係密切。

輸氣管道的儲氣量是按照管道平均壓力計算的，因此為了計算管道儲氣能力，就必須知道儲氣開始時管道氣體的平均壓力和儲氣結束時管道的平均壓力。

若已知管道的容積V，在儲氣開始和結束時只要求得容積V內的氣體在標況下的體積V_min和V_max，則兩者之差 V_s=V_max－V_min即為儲氣過程中管道內的儲氣量。p_1min和p_2min為儲氣開始時管道起、終點壓力最低值，p_1max和 p_2max為儲氣結束時管道起、終點壓力的最高值，其中p_2min應不低於城市管網要求的最低壓力，p_1max應不超過最後一個壓氣站最大出口壓力或管道容許的最大壓力。

輸氣管網末站壓力與管存實時關係

長期從事天然氣調度管理工作，對所管轄長輸管線及管網沿線場站壓力分布與管存有較清楚的認識，由於涇河分輸站位於靖西長輸管道末端，其進站壓力波動情況與長輸管存大小的關係較密切，因此所討論涇河分輸站進站壓力與管存關係即為末站壓力與長輸管網儲氣能力的關係。

2011年冬季期間及2012年夏季期間全線管存與涇河進站壓力基本保持線性關係，線性擬合度達到0.9以上，即完全可以用涇河分輸站壓力的變化來估算管存的變化。由於管存大小與進氣量和外輸氣量的關係密切，而涇河進站壓力波動情況又與管存大小呈線性關係，則可進一步根據涇河進站壓力變化來推算出上游進氣量和下游外輸氣量的變化情況，以提前預測長輸管存情況。