长输天然气管道泄漏回收研究.pdf

第 4 2卷第 1 0期 2 0 1 3年 1 0月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o ] ． 4 2 ．N O ． 1 0 O c t o b e r ．2 O 1 3 长输天然气管道泄漏回收研究 马 焱，刘德俊，李小月，高 钊，王 荚，高吉庆 ，孙 皓 f 辽宁石油化 大学，辽宁 抚顺 1 】 3 o o ] 摘 要 长输天然气管道作为重要的能源运输T具 ，在保障安全高效性输送的同时，全面拉动了我国天 然气城市化进程。周内处理管道泄露问题时，通常先放空管道内天然气再进行抢修 作 ，这样就造成了对天然 气的大量浪费。设计 r一套对长输管道放空天然气进行 回收的车载压缩机组，并进行经济可行性分析。当发生 泄露后，车量迅速到达截断阀室现场，将泄露段天然气 回收注入至下一段管道，既节约能源 ，又减少了由于放 空天然气带来 的环境污染 。 关键词 长输管道 ；放空天然气 ；回收 ；节约能源 中图分类号 T E 9 8 2 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 l 一 0 4 6 0 2 0 1 31 0 1 4 2 1 0 3 Re s e a r c h o n Re c o ve r y o f Na t ur a l Ga s i n Pi pe l i ne Dur i ng Lo ng - Di s t a nc e Pi pe l i ne Le a k a g e MA Y a h ， L I UDe - j u n ， L I X i a o - y u e ， G A o Z h a o ， W A NGF u ， G A oJ i q i n g ， S U N Hn o L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y ， L i a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t As i mp o r t a n t e n e r g y t r a n s p o r t a t i o n m e a n s ， t h e l o n g d i s t a n c e n a t u r a l g a s p i p e l i n e p r o mo t e s t h e n a t u r a l g a s u r b a n i z a t i o n p r o c e s s i n C h i n a a s i t c a n e n s u r e s a f e e ffi c i e n c y n a t u r a l g a s t r a n s mi s s i o n ． W h e n d e a l i n g wi t h t h e p r o b l e m o f p i p e l i n e l e a k i n Ch i n a ， n a tur a l g a s i n t h e p i p e l i n e i s u s u a l l y v e n t e d b e f o r e c a r r y i n g o u t t h e r e p a i r wo r k， wh i c h c a n c a u s e a l o t o f wa s t e o f n a t u r a l g a s ． A s e t o f v e h i c l e c o mp r e s s o r wa s d e s i g n e d ， i t c a n r e c o v e r n a tur a l g a s i n l o n g d i s t a n c e p i p e l i n e ，a n d i t s e c o n o mi c f e a s i b i l i t y wa s a n a l y z e d ． W h e n a l e a k o c c u r s ， r e c y c l i n g c a r wi l l q u i c k l y r e a c h t h e c u t o ff v a l v e r o o m s c e n e ， r e c y c l e n a tur a l g a s o f l e a k s e c t i o n a n d i n j e c t i t i n t o t h e n e x t s e c t i o n o f p i p e l i n e ． I t c a n s a v e e n e r g y ， a nd r e d u ce t he e nv i r o nme n t a l pol l ut i on c a us e d b y ve n t i ng n a t u r a l ga s ． Ke y wo r d s Lo n g d i s t a n c e p i p e l i n e ； Ve n t n a t u r a l g a s ； Re c o v e r y ； S a v e e n e r g y 长输天然气管道具有管径大 、运距长 、压力高 和输量大的特点 ，管道包括管线 、站场 、通信 、防 腐等附属设施 ，是复杂的系统工程⋯ 。如此庞大 的 运输系统在 日常运行 中难免会发生管道泄露事故和 水合物堵塞管道现象 ，常规处理办法是放空输气管 道。输气管道 的放空一般有两种场合 ，一是管道站 场放空 ，二是管道线路阀室放空 ‘ ，无论哪一种放 空都是对天然气能源的巨大浪费。 2 0 0 4年中国与美 国、加拿大天然气管道泄露对 比数据显示 ，中国在 天然气输送过程 中的泄露量分别为美 国、加拿大的 3 7 8 ％和 7 0 6 ％ 。 ， 表明我同在泄露处理 中的天然气放 空量明显多于其他两国。随着 国家长距离输送天然 气技术 的逐步发展 ，设计一套在管道泄露处理 中对 放空天然气 回收的T艺 ， 具有极为重要 的实际意义 。 1 长输天然气管道泄露处理中放空气 介 绍 当由于腐蚀或人为等原 因，发生天然气管道泄 漏时 ，国内通常的处理方法是首先关闭泄露管段上 下游最近的截断阀室，放空管 内天然气 ，而后用氮 气或惰性气体对管内残余天然气进行置换 ，对泄 漏点进行抢修 ，之后用天然气置换管内惰性气体 ， 处理结束后 ，正常运行天然气输送T作 。这种放空 处理 目的在于避免泄露现场抢修时，管 内存在的天 然气与外界空气相接触从而导致施丁现场发生严重 爆炸事故。但是该方法在很大程度上对天然气造成 了浪费 ，加之西气东输一 、二线有着输送效率高 、 口径大 、管内压力高等特点 ，造成了两阀室问放空 了更多的天然气 ，无形 中加剧了这种浪费。如果能 将放空的这部分天然气进行 回收 ，将大大减小对能 源的浪费，而且可 以减小对放空地段的环境污染 。 2 管道放空天然气回收工艺 根据天然气管道放空情况 ，在截断阀室处 ，设 计一套管道放空天然气回收系统如图 1 ， 其中包括天 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 4 2 0 作者简介 马焱 1 9 8 7 一 ，男，辽宁抚顺人 ，在读硕士研 究生，2 0 1 0年毕业于辽宁工程技术大学，研 究方向长输天然气管道泄露及水合物形 成区研 究。E - m a i ] m a y a n ～ s h a d o w l 6 3 ． c o m 。 通讯作者刘德俊 1 9 6 7 一 ，男，副教授，硕士生导师，主要从事油气集输系统工艺技术及污水处理研究。 1 4 2 2 当 代 化 工 然气压缩车载机组和对阀室进行简单的管道改造。 2 ． 1 设计 原理 当长输天然气管道中间发生泄露情况时，截断 上下游阀室 ，车载机组开至现场 ，连接好管 口后 ， 打开三阀组 ，将原本放空的天然气由天然气压缩机 组抽到下一段管道。为防止泄漏点倒吸进空气 ，在 管内压力达到设定最低抽取压力后停止车载机组工 作并关闭三阀组，放空剩余少量天然气 ，由此完成 对泄露处理中放空天然气的回收工作 。 2 ． 2 工艺流程 根据设计原理 ，放空天然气回收工艺的流程如 图 2 砭输管道 ／ 上 ／ 放 空 润 一 一 圜 h ■ 宝 ／ 上 一 ． 一T 1 泄露 点 阀 ⋯ 一 上游 截 断 阀 ／ 、 图 1 长输天然气管道放空天然气回收工艺原理图 Fi g． 1 Lo ng d i s t a nc e na t ur al ga s pi pe l i ne ve nt ga s r ec ov e r y pr o c es s s c he mat i c d i a gr a m 图 2 放 空天然气 回收工艺流程图 Fi g ． 2 Ve n t g a s r e c o v e r y p r o c e s s flo w c h a r t 1 关闭上下游截断阀； 2 车载压缩机组开赴现场并做好连接工作 ； 3 启动三阀组 1 并逐渐加大开度 、打开三阀组 2； 4 压缩机组达到启动状态开始工作 ； 5 在天然气注入到下一段管道过程 中，泄露管 段内压力逐渐降低 ； f 6 当管内压力仪表显示达到预定压力时停止 压缩机组工作 ； 7 关闭三阀组 l 、2 ； f 8 1 打开放空阀放空管道内少量剩余天然气 ，完 成 回收工作。 在整个回收过程中，如果发生异常高压 、压缩 机组故障或其他突发状况 ，直接关闭压缩机组和三 第 4 2卷第 l 0期 马 焱，等 长输天然气管道泄漏 回收研 究 1 4 2 3 阀组 1 、 2 ， 打开放空阀， 配合压缩机组 自带安全 阀， 截断阀室的管道进行简单改造 ，此外还需要购置天 共 同保证将险情排除。 然气压缩机 、燃气轮机和稳压器等装置组装成橇安 2 ． 3 设计要求 装在卡车上。 当管道发生由各种原因引起的泄露时， 由于长输天然气管道属于高压力输送 ，所以在 车载机组能够迅速到达处理现场进行 回收工作 ；另 截断 阀室处管道与车载机组相连接要采用硬连接 ， 外车载机组还可以在经改造后的站场 回收处理放空 且管道架设高度要保证接 口距地面高度与车载机组 天然气。 天然气进 出口高度平齐。车载机 图 3作为 回收 若平均两截断阀室间管道长度 3 0 ， 管径 8 0 0 ， 工艺 的核心设备 ， 在橇座上主要包括天然气压缩机 、 运行压力为 6 ，预定抽取最低压力为 0 ． 5 ，对站场 燃气轮机和稳压器。 及上下游共 4个阀室进行改造 ，综合市场价格 ，投 然 气 出 图 3车载天然气压缩机机 组示意图 Fi g． 3 Ve h i c ul a r nat ur a l ga s c o m pr e s s o r c ha r t 天然气压缩机要满足进 口压力从管内初期压力 到最低抽取压力的浮动值 、 稳定的出口压力等要求 。 燃气轮机在机组中的作用是为压缩机提供动力 ，额 定 功 率应 当 比压 缩 机 的轴 功率 大 ，通 常应 留有 1 0 ％～ 2 5 ％的裕度 ，以防压缩机超载 。稳压器作用 是为燃气轮机提供稳定气源供应 ，要满足经稳定后 的天然气压强符合燃气轮机进 口压力需求 。 2 ． 4设计优点 1 回收了大量管道内放空天然气 ，极大程度的 减小了能源损失 ，减小天然气放空地段环境污染问 题 ； 2 就地取材 ，用部分放空天然气作为原料气使 燃气轮机带动天然气压缩机工作 ，解决了截断阀室 处没有电源为压缩机提供动力的问题 ； 3 车载天然气压缩机组的机动性强 ，可 以用同 一 套机组在不 同阀室处进行 回收工作 ，大大节约 了 成本 ； 4 l f L T ． 艺不 仅可 以回收长输管道 内的放空天 然气，还可以在对站场管道进行简单改造后，将车 载机组开至站场 ，对站场放空天然气进行回收。 3 经济可行性分析 根据 回收工艺安排 ，需要对站场以及附近几个 资见表 1 。 表 1 回收工艺投资金额 Ta bl e 1 Re c yc l i ng t e c hn ol og y i n ve s t me nt amount 与 回收天然气量相 比，泄漏量和燃气轮机消耗 燃料量相对很小 ，暂且忽略，3 0 k m输气管道内体 积为 1 5 0 7 2 m ，回收天然气量折算成标准体积为 8 2 8 9 6 0 m ，天然气按均价 1 ． 8元／ m 计算 ，单次回 收价值在 1 4 9万元左右 。由此 ， 在长约 1 2 0 k m的管 道区间内 ，完成 2次对泄漏处理 中放空天然气的回 收 ，当年即可收 回成本 。如果配合对站场常规放空 天然气的回收 ，可 以更快 的将成本收回 ，带来非 常可观的经济价值 。 4 结 论 天然气作为重要的不可再生能源，在运输和使 用过程 中，应最大程度提高利用效率并减小浪费。 因此 ，对长输天然气管道大量放空气进行 回收势必 在未来的能源战略中占有重要地位。依据 回收工艺 的可行性和经济性 ，提出对长输天然气管道处理放 空气体的工艺 ，为未来 国内长输天然气管道处理放 空气提供可行性参考 。 参 考文献 [ 1 ] 车福利， 戴倩敏， 黄坤， 等． 长输天然气管道的安全问题及对策[ J 】 l 石油和化工设备， 2 0 1 2 3 8 3 8 5 ． [ 2 ]吴玉普， 宫鑫．输气管道放空系统设计原则与建议[ J J ．中国石油和 化工标准与质量， 2 0 1 2 1 2 2 7 ， 8 0 ． [ 3 ] D a v i d ． P i c a r d ． I n t e r n a t i o n a l me t h a n e r e c o v e r y a n d p r o j e c t o p p o r t u n i t i e s i n t h e o i l a n d g a s i n d u s t r y [ C ／ O L ] ．Me t h a n e t o m a r k e t s mi n i s t e r i a l me e t i n g ， 2 0 0 4 ． [ 4 ] 白忠涛， 王福文， 董文章． 长输天然气管道氮气置换技术【 J J ． 油气 田地面 工程 ， 2 0 0 8 ， 2 7 8 4 2 4 3 ． [ 5 ]靳朝霞， 高铭志． 天然气压缩机的选型和应用l J I． 石油和化工设备 2 0 1 2 f 5 1 2 3 2 5 ． [ 6 ]王洪喜，吴忠林，孙盛等．西气东输站场放空天然气 回收需求与工 艺l J 1． 油气储运， 2 0 1 2 ， 3 1 5 3 6 3 3 6 5 ．