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        城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計中的幾個問題

        2016-04-29 00:00:00王振宇
        今日財富 2016年31期

        摘 要:天然氣作為一種非常重要的能源,在城鎮(zhèn)居民的日常生活和生產(chǎn)中得到了廣泛應用。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的優(yōu)化設計一方面關系到城鎮(zhèn)居民、工商業(yè)用戶的用氣安全,另一方面影響著城鎮(zhèn)燃氣事業(yè)的經(jīng)濟效益實現(xiàn)。發(fā)展城鎮(zhèn)燃氣事業(yè),做好燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計十分重要。本文首先對燃氣管網(wǎng)的優(yōu)化設計進行介紹,并對城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計中面對的問題進行探討。

        關鍵詞:城鎮(zhèn)燃氣;管網(wǎng);優(yōu)化設計;存在的問題

        改革開放以來,我國經(jīng)濟發(fā)展迅速,能源產(chǎn)業(yè)也處在飛速發(fā)展中,然而,我國的能源結構一直存在很大的問題。煤炭能源的消耗比重過高,對于日益惡化的生態(tài)環(huán)境來說,這無疑是雪上加霜。發(fā)展清潔能源、調整能源結構已經(jīng)迫在眉睫了。天然氣作為一種清潔能源,在我國城鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)生活中得到了越來越普遍的應用。為推廣天然氣使用、保證城鎮(zhèn)居民及工商業(yè)用戶的燃氣,尤其是天然氣的使用,我國自1998年起就開始醞釀“西氣東輸”的國家重點工程項目,并且在2000年2月由國務院批準啟動了“西氣東輸”工程項目。而我國能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃中更明確指出,天然氣消費比重要提高1.9%。未來,天然氣事業(yè)發(fā)展前景無量。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的優(yōu)化設計對天然氣的安全使用和經(jīng)濟效益實現(xiàn)有著深遠影響,因此,重視城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計十分必要。

        一、城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的概述

        隨著我國發(fā)展清潔能源和調整能源結構的戰(zhàn)略實施,我國城鎮(zhèn)居民對天然氣使用的需求日益增長,隨之而來的是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)輸氣量和輸氣距離的增加。然而,擴大城鎮(zhèn)燃氣輸氣管網(wǎng)建設規(guī)模將增加相應的建設費用,而且,為配合城鎮(zhèn)整體規(guī)劃設計,燃氣管網(wǎng)的建設受到諸多因素的影響,這也增加了城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)建設的成本投入。為滿足日益擴大的市場需求,同時取得企業(yè)經(jīng)濟效益,降低燃氣管網(wǎng)建設的成本投入,優(yōu)化城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)設計,提升燃氣管網(wǎng)性能是未來天然氣事業(yè)發(fā)展的必由之路。計算機技術、三維立體技術等多種先進技術的應用使得燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計可以有效地實現(xiàn),而先進的理論推廣也幫助開拓了管網(wǎng)優(yōu)化設計的思路。當下正是提升燃氣管網(wǎng)設計質量、縮短施工周期、降低優(yōu)化成本的好時期。

        二、城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的發(fā)展方向

        城鎮(zhèn)然氣管網(wǎng)建設受到多重因素的影響,為配合城市整體規(guī)劃設計,未來燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的發(fā)展主要有三個方向:多目標化,自動化和快速化。

        城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的主要目的是利用現(xiàn)有的資源,在充分考慮管網(wǎng)結構的性能、降低管網(wǎng)輸送與投資成本、提高管網(wǎng)輸送效率等多方面因素的同時,完成管網(wǎng)熱力能耗、動力能耗、投資成本等多項指標的狀態(tài)提升,進而達到城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的最佳狀態(tài),同時滿足用戶使用需求。由此可見,城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計是一個多目標化的課題。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)在運行中有很多人工難以迅速操作的細節(jié),而且對于大面積的燃氣管網(wǎng),人力是難以完成監(jiān)控和管理的。因此,優(yōu)化城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)設計的一大發(fā)展趨勢正是自動化。例如目前大多城市已經(jīng)投入,或正在完善中的SCADA系統(tǒng),在城鎮(zhèn)燃氣主管網(wǎng)的關鍵節(jié)點和各重點用戶位置設置SCADA系統(tǒng),通過自動化信號反饋各種管網(wǎng)運行的參數(shù),為下一步規(guī)劃管網(wǎng)建設的完善和優(yōu)化提供了重要依據(jù),確保城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)建設與實際需求同步,并取得最佳的經(jīng)濟效益。保障燃氣的安全使用一直是天然氣事業(yè)的重要任務。一旦燃氣管網(wǎng)發(fā)生泄露,很容易發(fā)生火災、爆炸等嚴重威脅居民人生安全的安全事故,進而造成嚴重的社會影響??焖俜磻蛻碧幚頇C制是降低燃氣事故的重要保障。所以,未來燃氣管網(wǎng)的優(yōu)化設計要具備可靠且快速的優(yōu)化算法,不斷探索和完善優(yōu)化快速反應模型。

        三、城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計中面對的問題

        根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的發(fā)展方向,結合城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的運轉情況,當前,我國城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計中面對的問題主要有以下幾個:

        1.調壓裝置選擇問題。合理選擇壓力調節(jié)裝置是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)設計優(yōu)化與方案實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)之一。城鎮(zhèn)燃氣的設計,最終面對的是終端用戶,如居民生活用氣,商業(yè)用氣,工業(yè)用氣等等。燃氣工程設計時,應根據(jù)不同類型的項目,不同客戶的需求,選擇正確的調壓方式。通常情況下,燃氣管網(wǎng)設計時會優(yōu)先選擇具有主、副兩套調壓器,并且調壓設備要具備智能識別超壓以及自動切斷管網(wǎng)供應等功能。這樣的調壓裝置選擇一方面可以確保燃氣管網(wǎng)安全、順暢運行,另一方面也降低了出現(xiàn)安全事故的機率。此外,選擇調壓裝置時還要注意設備的參數(shù)性能要匹配所在區(qū)域的燃氣需求量。

        2.參數(shù)優(yōu)化問題。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計的一個重要工作就是優(yōu)化燃氣管網(wǎng)的基本參數(shù)。管網(wǎng)的內徑參數(shù)、節(jié)點輸出流量及其壓力值、以及管網(wǎng)路徑區(qū)域的相關參數(shù)等的科學、合理優(yōu)化是保證燃氣管道建成之后的經(jīng)濟效益實現(xiàn)和未來發(fā)展的需要。在管網(wǎng)設計優(yōu)化時,要綜合考慮各項參數(shù)的設定,并且要結合管網(wǎng)所在區(qū)域的街區(qū)面積以及街區(qū)人口數(shù)量,現(xiàn)有工商業(yè)用戶和潛在發(fā)展用戶等實際參數(shù),進而保障管網(wǎng)優(yōu)化設計的科學合理性。準確的計算和判斷當前管網(wǎng)的負荷和遠期的發(fā)展余量,是做出正確實用,同時又經(jīng)濟效益俱佳的管網(wǎng)設計的重要保證。

        3.管網(wǎng)布置與選材問題。城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)布置要結合城市規(guī)劃建設的實際情況,并不能做到隨心所欲的管網(wǎng)布置。城市地下管道錯綜復雜,且地面常有大型施工作業(yè),又要考慮實際施工中的協(xié)調難度,這些都給城鎮(zhèn)燃氣管道布置增加了無形的難度。為保障施工順利安全實施,在燃氣管網(wǎng)優(yōu)化中可能會占用土地、或者暫停供氣,對于占用土地,一般都有相應的補貼政策,然而,還是有很多居民不理解,協(xié)調難度大,這也增加了燃氣管網(wǎng)布置的難度。

        城市中燃氣管道一旦埋設之后,便長期處于地下封閉狀態(tài),尤其是鋼制燃氣管道很容易受到地下土壤各種因素的腐蝕,造成管網(wǎng)運行隱患,如在設計壓力小于等于0.4MPa的中低壓埋地城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)中,已經(jīng)大面積普及的聚乙烯管(PE管),和鋼管比較,PE管施工工藝簡單,有一定的柔韌性,更主要的是不用作防腐處理,將節(jié)省大量的工序。缺點是器械性不如鋼管,施工中特別的注意熱力供暖的安全間距,并且不能裸露于空氣中陽光下,并且對化學物品敏感,防止污水管道的泄露造成傷害,因此根據(jù)實際情況,合理的選擇燃氣管網(wǎng)的材質,管徑顯得尤為重要。而地上的架空燃氣管道受到空氣污染,雨水腐蝕等多種因素的影響,選擇普通的傳統(tǒng)管材,也不能滿足安全供氣的需求,如目前針對地上燃氣管道,國內各企業(yè)已經(jīng)正在試點建設,并考慮逐步推廣使用的環(huán)氧樹脂涂覆管。因此,燃氣管網(wǎng)的選材問題是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化的重點研究對象。一些應用了新型的耐腐蝕、抗氧化的材料的管材被選擇作為燃氣管網(wǎng)的材料,可以延長燃氣管網(wǎng)的壽命,降低安裝以及維護的難度和成本,大大縮減了燃氣管網(wǎng)的優(yōu)化成本,提高了燃氣管網(wǎng)的運行效率,更保障了居民的用氣安全,降低了安全事故的發(fā)生概率。

        四、結語

        發(fā)展清潔能源、調整能源結構已經(jīng)成為我國能源產(chǎn)業(yè)的重要任務。天然氣作為一種重要的清潔能源,已經(jīng)在城鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的認可。保障居民生活,生產(chǎn)用氣安全,提升燃氣管網(wǎng)的運行效率,提高燃氣事業(yè)的經(jīng)濟效益,是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化的主要目標。為滿足燃氣管網(wǎng)發(fā)展的多目標化、自動化和快速化,我國城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計工作面對著合理選擇調壓裝備、優(yōu)化管網(wǎng)參數(shù)、選擇管網(wǎng)布置與選材三方面的主要問題。這些問題既給燃氣管網(wǎng)優(yōu)化設計指明了方向,也給燃氣管網(wǎng)設計提出了挑戰(zhàn)。

        參考文獻:

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