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1、天然气从油气田井口到终端用户的全过程称为天然气供给链,这条供给链所涉及的所有设施构成的系统称为天然气 供气系统.一个完整的天然气供气系统通常主要由油气田 矿场集输管网、长距离输 气管道或管网、城市输配气管网、 天然气净化处理 厂、储气库地下储气库或地面储罐等 几个子系统构成,在某些情况下还包括天然气的非管道运 输系统.这些子系统既各有分工又相互连接成一个统一的 一体化系统,其总目标是尽可能保证按质、按量、 按时向 用户供气,同时做到平安、可靠、高效、经济 运 行,以获 得最正确经济与社会效益.如果将天然气的 勘探开发、储运 和销售分别看成是天然气供气系统甚至整个天然气工业的 上、中、下游的话,
2、那么可以说,天然气供气系统或天然气工 业是上、中、下游一体化的,其中任何一个环节出现问题 都将影响一个国家 或地区的天然气供气系统甚至整个天然 气工业的正 常运行和开展.由此可见,一个供气系统的规 划、建设和运行治理是一项巨大的系统工程,必须对其上、 中、下游的各个环节统筹兼顾、统一规划、统一调度、统一治理,才能获得良好的经济和社会效益天然气供气系统的一个突出特点是用气量的时间不均衡,由此产生了该系统固有的一个关键问题供气调峰,所谓供气调峰是指采取适当的举措 使天然气的供气量和用气量 随时保持动态平衡.根 据调峰周期的长短,可以将调峰分为季调峰、日调 峰、小时调峰等几种类型.为了解决调峰 问题
3、并提升供气的可靠性,现代大型天然气供气系统一般 都设有地下储气库或其它设施作为调峰与应急供气的手段.天然气矿场集输管网输送的介质是未经净化处理的油气井产物,甚至有可能是直接从油井中产出 的油、气、水的多 相混合物.天然气矿场集输管道包括油气水混输管道具有输送距离短、管径小、在运行寿命期内压力变化大等特点.长距离输气管道 的任务 是将净化处理后的天然气输送到城市门站或 大型工业用户.天然气城市输配管网的任务是将来 自长输管道或其它气源 的天然气输送、分配到每个 用户.大城市的输配气管网的 规模可能相当大,以至于其建设工程量和投资可能会超过 为它供气的长 输管道.这类管道的压力等级和管径范围均 较
4、宽,超高压配气干线的压力可达4 MPa,而入户管道的 压力不超过5kPa;配气干线的直径可达1 m以上,而入户管 道的直径一般只有 20 mm 1.虽然矿场集输和城市输配也属于天然气运输的范畴,但由于这两个环节几乎只采用管道一种运输方式,故此处只讨 论天然气的长距离运输.长距离 运输是指将经过净化的商 品天然气以某种形式运输到输配气系统的接收站,其运距 一般超过100km o三、长距离输气管道1、根本结构1、2一条长距离输气管道一般由输气管段、首站、压 气站、中 间气体接收站、中间气体分输站、末站、清 管站、干线截断阀室、线路上各种障碍水域、铁路、 地质障碍等的穿跨越段等局部组成.首站的主要功
5、能是对进入管道的天然气进行分 离、调压和 计量,同时还具有气质检测限制和发送清管球的功能.如 果输气管道需要加压输送,那么在大多数情况下首站同时也 是一个压气站.中间气体接收站的主要功能是收集来自支线或 管道沿线气 源的天然气,中间分输站的主要功能是 向管道沿线的支线 或用户供气.在中间接收站或分 输站通常设有天然气调压 和计量装置,某些接收站 或分输站同时也是压气站.压气站是输气管道的心脏,其功能是给气体增压以维持所 要求的输气流量,一般情况下,两个压气 站的间距在100 ? 400 km之间.压气站的主要设 备是输气压缩机组,包 括气体压缩机离心式或往复式和与之配套的原动机. 离心压缩机采
6、用燃气轮机或电机驱动,往复压缩机通常采 用天然气发动机 驱动.现代输气管道大多采用燃气轮机一 离心压缩 机组,在同一个压气站内通常设置多套输气压缩 机 组,它们既可以并联也可以串联.由于输气管道的压气站一般在较低压比出站压力与进站压力之比称为压气站 的压比,我国输气管道设计标准推荐其 取值范围为1.2?1.5） 下运行,因此绝大多数压气 站都采用并联方式.为 了便于调节输气管道的流量和压力,大多数输气压缩机都 可以在较大范围内实 现无级调速.清管站的主要功能是发送、接收清管器,它可以与其它站 场合建在一起,也可单独建站,定期去除管道中的杂物如 水、液态烧、机械杂质和铁锈等清管站的间距一般为 1
7、00? 150 km假设输气管道末站直接向城市输配气管网供气 那么被称之为城市门站.末站具有别离、调压、计量的 功能, 有时还兼有为城市供气系统配气的功能.干线截断阀室是为了及时进行事故抢修、预防 事故扩大而设置的.根据管 道所经过地段的地区等 级不同根据人口和建筑物密度等 因素,可以将管道经过地区划分为4个等级,干线截 断阀室的间距在8? 32 km之间.此外还应在管道穿跨越段 两侧设 置干线截断阀.为满足调峰和应急供气的需要,在输气管道终点附近通常 建有配套的地下储气库或地面储气站.地下储气库主要用于季调峰和应急供气,地面储气站一般只用于日调峰和小 时调峰.由于天然气具有可压缩性,因此输气
8、管道末段也具 有一定的储气调峰水平,在大多数情况下可以用其取代地 面储气站.2、 主要技术和经济特点 天然气本身的固有特性决定了 管道是其最适宜的运输方式,它适用于整个天然气供给链 上的每一个运输环节.作为连接气源和输配气系统的纽带, 长距离输气管道具有距离长一般从几百公里到几千公里、 管径大一般在400 mm以上、输量大、输送压力高一般高于4 MPa、可以连续运行、投资规 模 大等主要特点.输气管道的输送水平与管道直径的 2. 5次方成正比,因此, 增大管径是提升管道输送水平的最有效举措.例如,一条 直径为1 420 mm、输送压力为7. 5 MPa的输气管道,相当 于3条直径为1 000
9、mm、 输送压力为5.5 MPa的管道, 但前者可以节省钢材19% ,节省投资35%.长距离输气管道的输送本钱在很大程度上取决于其输送水平和输送距离.一般而言,在距离一定的条件 下,管道输送水平越大,其满负荷运行的输送 本钱就越低. 在满负荷运行的前提下,输气管道的最大经济输送距离与 输送水平密切相关,输送水平越大,最大经济输送距离就 越长.因此输气管道特 别适用于大运量的天然气运输.随 着运量减小,输气管道的最大经济输送距离可能小于实际 运输距离,此时采用CNG或LNG散装运输方式有可能 比管道运输更经济.输气管道的运行能耗是输气本钱的组成局部.假设每座压气站的输气压缩机组均采用管道本身输
10、送的天 然气作为能源,那么一条5 000 km的输气管道 的燃气消耗量的数量级为输气量的10 %,对于长度为250? 500km的管道,相应的数量级为1 %33、 开展概况现代意义上的输气管道已有近120年的开展历 史.在北美、 苏联和欧洲,天然气管道已连成地区 性、全国性乃至跨国 性大型供气系统,全球输气管道总长度超过140 x 104 km , 其中直径1 m以上的管 道超过12 x 104 km.20世纪70、80年代是全球输气管道建设顶峰期,世界上几条最著名 的输气管道几乎都是这一时期建成的,如横穿地中海的阿 尔及利亚至意大利输气管道、西西伯利亚至苏联中央地区的输气走廊包括6条管径为1
11、 420 mm的管道,总长度 约2 x 104 km,总输气水平到达2 000 x 108 m3/a 、 美国和加拿大合建的阿拉斯加公路输气系统一期工程等.本世纪已建成的最著名的输气管道是加拿大至美国的联盟管道,全长2 988 km ,在沿 线不同的管段上分别采用914 mm和1 067mm两种管径,设计压力为12MPa ,目前 的年输气水平约 为130 x 108 m3.这条管道的一个突出 特点是输送 富气,即乙烷、丙烷等重煤组分含量较高的天然1963年,我国建成第一条输气管道-一巴渝管道.直到20世纪80年代中期,我国的输气管道还 主要分布在川渝地区.自90年代以后,我国天然气 管道的开展
12、 步伐显著加快,相继建成了陕京输气管 道、南海崖13- 1 气田至香港输气管道、涩宁兰输气 管道、东海平湖气田至 上海输气管道.目前,我国的 输气管道建设已进入一个快 速开展期,多条长距离、 大口径输气管道(包括从俄罗斯 引进天然气的跨国 管道)已经或即将开工建设,其中正在 建设的西气东输管道,是一项世界级大型管道工程,该管 道西起塔 里木盆地的轮南首站,东至上海白鹤镇的末站, 全长为4000km ,管径为1 016mm ,设计压力10MPa,设 计输气水平为120 x 108 m3/ a,将来可以根据输量 增长 情况提升到200 x 108 m3/ a.该管道的预算 投资为435 x 108元人民币,如果加上与之配套的气 田及城市输配气系 统,那么整个西气东输工程的投资 预算高达1 200 X 108元.预计到2021年左右全国将形成多个大型地区性输气管网, 从现在开始的10 ? 20年将是我国输气管道建设的顶峰期. 近几十年,长距离输气管道的开展趋势主要表达在以下几 个方面.(1)平均运距增大.目前世界上最长的单根输 气管道是俄罗 斯的亚马尔管道,全长4 451 km. 输气管道的最大口径可达1 420mm.(3)高压力.目前陆上输气管道的最高设计压力为12 MPa,海底输气管道为21 MPa .(4)自动化遥控.目前普遍米用 SCADA系统对输气管道或管网实施集散限制.