LNG长距离输送管道制约因素及建议

发表时间:2020/8/10   来源:《城镇建设》2020年12期   作者:卫龙强
[导读] 天然气输送管道为人们提供了便利的生活条件

         摘要:天然气输送管道为人们提供了便利的生活条件,是现代化社会城市建设的重要组成部分。天然气输送管道设施在建设中往往会花费大量的时间、人力、物力,尤其是长距离的天然气输送管道。因此,为了减少经济成本,提高建设效果,对其制约因素进行分析探讨很有必要。本文首先对LNG长距离输送管道进行基本概述,分析其主要输送技术,最后结合 LNG长距离输送管道的相关制约因素,提出建议,旨在为促进我国天然气行业的稳定发展提供参考和借鉴意义。
         关键词:LNG;长距离输送管道;影响因素;措施分析
1 、LNG长距离输送管道基本介绍
         在常压-162℃下,天然气液化为液化天然气(LNG),体积约为气体体积的1/600,体积能量密度是汽油的72%,便于经济可靠的运输,方便灵活,适应性强。如果建设管道每年输送天然气,如采用气体管道运输,需要建设多条低合金钢管道,而采用液体LNG管道,则可以明显降低管道建设数量。在管道路由紧张的地区,无疑LNG液态输送管道具有独特的吸引力。但是,目前LNG液态输送管道多见于LNG接收站天然气液化装置、城市调峰装置和LNG运输船上,对于长距离管道输送大量LNG的相关研究还较为匮乏。
2、常见的LNG管道输送技术
         由于LNG为低温液体,管道沿线漏热将加热管道内的LNG,使一部分LNG气化,将使管道内形成气液两相流动,不仅增大沿线阻力,而且还会产生气体段塞流动现象,严重影响管道的输送能力及运行安全。因此在长距离LNG管道采用单相输送工艺需要防止液体气化,实现液体单相流动,即将管道操作压力控制在临界冷凝压力之上,管道内流体温度控制在临界冷凝温度之下,使得管道运行工况位于液相区,保持液体单相流动。管道沿线必须设置泵站提供压力能,设置冷站降低LNG的温度,泵站和冷站合建站为冷泵站,因此沿线需设置首站、泵站、冷泵站、末站4种类型站场。
3、 LNG长距离输送管道的制约因素
3.1 LNG长距离输送管道建设选址
         在管道选址过程中需要设计多种综合性的设计方案,选择合理的、与实际情况匹配的LNG长距离输送管道建设位置能够提高管道建设的安全性,降低建设成本,减少建设时长,同时有利于后续管道维护和检修工作的顺利进行。
3.2 LNG长距离输送管道材料选择
         管道材料是LNG长距离输送管道建设的核心因素,优化LNG长距离输送管道需要从管道材料的选择入手。根据实际情况选择性能优异的管道材料能够减少管道爆裂导致危险事故的发生,为后续维修工作降低难度,节省经济支出。同时,性能优异的管道材料也能提高其输送天然气能源的安全性能,保障人们生产生活的稳定性。随着现代科技的不断发展,管道材料的选择也更加多样,LNG温度较低,绝热材料应该耐低温,采用保冷材料等。
3.3LNG长距离输送管道的安全性能
         ①耐压性能。耐压性能主要是指LNG长距离输送管道外部承受压力荷载的能力和内部管道工作压力。 耐压能力是LNG长距离输送管道安全性能的重要体现。
         ②柔性特点。柔性特点主要是管道的弹性能力,受不同管材的结构密度影响,LNG长距离输送管道的柔性特点也各不相同。
         ③耐腐蚀性。为了提高管道安全性能,需要在优化过程中着重选择耐腐蚀性高的管道材料。
         除此之外,相关安全性能还有LNG长距离输送管道接口形式、管材重量、施工难度、粗糙程度、工程造价等情况。一般管材采用非埋地敷设方式,整体实施过程更加困难,安全性较低。应用不锈钢材料在输送LNG时必须增设U型补偿器,因而必须架空敷设。架空敷设必须永久征地,实施难度大。全线设置U型补偿器增加永久占地面积,增加管道实际长度。管道暴露在自然环境中,耐候性差,易遭受第三方破坏,安全性较低。

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3.4LNG长距离输送管道投产预冷
         短距离的LNG管道使用低温氮气将卸料管路冷却至一定温度后,再采用船上的LNG冷却或直接进液,但对于长距离管道,如何实现全线管道同时冷却是一个难题。
3.5管道停输工况管理情况
         在LNG长距离输送管道停输后,一旦管道内液体气化,管道压力不易控制,泄放量大,管道再次降温也存在困难。如果采取保压维温的方式,可以停输66h,但如何精确模拟并加以准确控制,也需要开展大量研究工作。
3.6管道维情况修
         LNG长距离输送管道易遭到破坏,对周围环境影响大。LNG接收站的LNG管道在维抢修需用N2置换管道内的LNG液体,因而LNG长距离输送管道局部破裂、泄漏后,需及时在问题管道上下游切断管道,安全泄放管道内的LNG,更换或修复问题管道,重新预冷管道,重新启动管道。为了保证其余管道内的LNG处于液态,抢修时间有限,且局部管道预冷困难。
4、提高LNG长距离输送管道施工管理效果的建议
4.1 优化LNG长距离输送管道选址
         通过查阅相关资料,结合实际工作经验,LNG长距离输送管道在建设过程中需要遵循以下位置选址原则:
         ①与各种障碍物保持适当距离,如河流、公路、铁路等,并且在公路和铁路的一侧埋设,减少由于复杂地质条件造成的施工限制,为后续维修工作创造便利。
         ②保护生态环境,尽可能地避免占用农田,减少住户拆迁的现象发生。
         ③避开导电率高的土壤腐蚀严重地区,降低管道的腐蚀破坏。
         ④选择化工天然气项目建设条件好,管理设施齐全的地区,加大管道设施管理效果。
4.2积极应用高强度、低热膨胀性的低温管材
         304/304L不锈钢低温性能较为平庸造成一系列问题,宜尽快开展低热收缩性低温钢材研制工作,力争使新型低温钢材的性能参数达到X70的性能水平。经初步测算,当新型管材价格及性能与X70持平时,LNG长距离输送管道费用现值可达到气态管道费用现值1.88倍水平。
4.3优化LNG长距离输送管道敷设方式
         架空敷设需永久占地,实施困难大,易遭受第三方破坏,因此有必要开展适用于LNG长距离输送管道敷设方式的研究。
4.4进行投产预冷方案设计
         短距离的LNG管道使用低温氮气将卸料管路冷却至一定温度后,再采用船上的LNG冷却或直接进液,但对于长距离管道,需开展投产预冷方案的设计工作。
4.5提高维抢修工作重视程度
         LNG接收站的LNG管道在维抢修需用氮气置换管道内的LNG液体,因而LNG长距离输送管道维抢修需及时在问题管道上下游切断管道,安全泄放管道内的LNG,更换或修复问题管道,为了保证其余管道内的LNG处于液态,抢修时间有限,且局部管道预冷困难,因而有必要开展维抢修方案的设计工作。
5、结束语
         综上所述,LNG长距离输送管道的优化管理可以从管道选址、管材选址和相关排管道敷设方式等各个环节来实现。为了提高LNG长距离输送管道的综合性能,相关建设企业需要不断开发新型技术,因地制宜的开展施工,合理选址管道材料,增强管道与实际天然气运输情况的匹配程度,为人们提供更加便利的使用条件。
参考文献:
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[2]张康杰. 液化天然气(LNG)的输送方式浅析[J]. 卷宗, 2018, 8(32).
[3]刘丽丽. 天然气长距离管道输送过程中的降本增效措施分析[J]. 中国化工贸易, 2018, 010(031):10.
[4]崔海生, 刘学. 长距离输气管道系统的风险控制措施[J]. 化工设计通讯, 2018, 44(10):29.
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