林建盛　徐洪濤　林素輝

（中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建　莆田　351168）

天然氣站場(chǎng)不停輸擴(kuò)容研究及應(yīng)用

林建盛徐洪濤林素輝

（中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建莆田351168）

天然氣輸氣站場(chǎng)下游用戶需求量遠(yuǎn)超站場(chǎng)現(xiàn)有的輸能需要對(duì)站場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，但輸氣站場(chǎng)并未進(jìn)行擴(kuò)容設(shè)計(jì)預(yù)留且進(jìn)站管線口徑小難以進(jìn)行擴(kuò)容。針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出了停輸不帶壓開孔引入接氣點(diǎn)、不停輸帶壓開孔引入接氣點(diǎn)和不停輸不帶壓引入接氣點(diǎn)3種方案，并對(duì)3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及可行性進(jìn)行了對(duì)比分析，綜合輸氣可行性、施工風(fēng)險(xiǎn)度、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)影響度方面優(yōu)選出不停輸不帶壓引入接氣點(diǎn)方案，應(yīng)用于輸氣站場(chǎng)的擴(kuò)容改造中。

天然氣站場(chǎng)擴(kuò)容改造不停輸不帶壓放空閥

0　引言

由于天然氣輸氣站場(chǎng)下游用戶用氣量的劇增，需求量遠(yuǎn)超站場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)施的輸氣能力，需要對(duì)原有天然氣站場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，但原有站場(chǎng)并未進(jìn)行擴(kuò)容設(shè)計(jì)預(yù)留，進(jìn)站管線口徑小且不能停輸難以進(jìn)行擴(kuò)容。如何在不影響生產(chǎn)的前提下，安全、高效、經(jīng)濟(jì)地提高站場(chǎng)的輸氣能力，成為需要攻關(guān)的技術(shù)課題。為此，筆者擬就天然氣站場(chǎng)不停輸進(jìn)行擴(kuò)容改造進(jìn)行研究及應(yīng)用。

1　方案比選

由于天然氣輸氣站場(chǎng)并未預(yù)留擴(kuò)容接口，而且進(jìn)站管線口徑小難以滿足擴(kuò)容需求，故尋找擴(kuò)容接口成為改造的關(guān)鍵。技術(shù)人員通過現(xiàn)場(chǎng)勘查和技術(shù)論證研究對(duì)比站場(chǎng)3種不同擴(kuò)容改造方案，即停輸不帶壓開孔引入接氣點(diǎn)、不停輸帶壓開孔引入接氣點(diǎn)和不停輸不帶壓引入接氣點(diǎn)（在進(jìn)站高壓放空管線放空閥位置引入接氣點(diǎn)同時(shí)保留原有的放空功能），分析其優(yōu)缺點(diǎn)及可行性并進(jìn)行優(yōu)選。

1.1方案介紹

1）方案一：停輸不帶壓開孔引入接氣點(diǎn)。長輸管線停輸、放空、置換后在不帶壓的情況下，在主管線上動(dòng)火開孔引入接氣點(diǎn)，新增過濾、計(jì)量、調(diào)壓等設(shè)施。此方案的優(yōu)點(diǎn)為作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低，由于在不帶壓天然氣已完全置換合格后的管道上進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)，安全性高。但存在以下問題：① 目前難以協(xié)調(diào)下游用戶用于開孔作業(yè)的停氣窗口。若停止向下游用戶輸氣，社會(huì)影響較大；② 停輸不帶壓開孔將引起大量的天然氣放空損失；③ 需要較大的施工空間，現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠的作業(yè)空間。

2）方案二：不停輸帶壓開孔引入接氣點(diǎn)。在輸氣不停的情況下，在長輸管道主管線上帶壓開孔，新增過濾、計(jì)量、調(diào)壓等設(shè)施。此方案施工時(shí)需從進(jìn)站主管線上進(jìn)行帶壓開孔，并且需要寬5m的施工通道，在現(xiàn)有條件下開孔口徑為DN150時(shí)施工費(fèi)用見表1。方案可在不停輸?shù)那闆r下作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)持續(xù)向下游用戶輸氣，但也存在以下問題：① 作業(yè)費(fèi)用高，高達(dá)約484萬元；② 需要約245 m2的施工空間，現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠的空間；③ 在主管線上進(jìn)行開孔，一般需降壓進(jìn)行，可能會(huì)影響現(xiàn)有站場(chǎng)的輸氣能力，從而影響向下游用戶的正常輸氣；④ 在主管線上帶壓開孔作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)大。帶壓開孔作業(yè)的技術(shù)要求極高，必須一次性成功。

表1　帶壓開孔施工費(fèi)用表　萬元

3）方案三：不停輸不帶壓引入接氣點(diǎn)。在輸氣站場(chǎng)進(jìn)站高壓放空管線或越站閥上下游高壓放空管線的放空閥位置作為新增管線接入口進(jìn)行不停輸不帶壓連頭，同時(shí)保留原有放空功能，新增過濾、計(jì)量、調(diào)壓等設(shè)施，改造前后流程示意圖見圖1。此方案可根據(jù)站場(chǎng)的輸氣量和高壓放空管線的管徑大小通過校核需要新增接氣點(diǎn)的數(shù)量。

圖1　高壓放空管線上接管引入接氣點(diǎn)前后對(duì)比流程圖

通過對(duì)某兩個(gè)天然氣站場(chǎng)輸氣流速的核查來確認(rèn)此方案的可行性。輸氣流速采用以下公式進(jìn)行計(jì)算［1］：

式中，q為操作條件下氣體的工況流量，m3/s；d為計(jì)算管內(nèi)徑，mm；v為站內(nèi)氣體流速，m/s；qv為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量，m3/s；p0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)壓力，MPa；T0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)溫度，K；T為操作條件下氣體的絕對(duì)溫度，K；p為操作條件下氣體的絕對(duì)壓力，MPa；Z為氣體壓縮系數(shù)。計(jì)算得出輸氣站場(chǎng)1和輸氣站場(chǎng)2采用不停輸不帶壓引入接氣管線改造后的天然氣在管道中的流速，見表2所示。其中站場(chǎng)1和站場(chǎng)2進(jìn)站上下游高壓放空管線的管徑分別為DN150和DN250，管線運(yùn)行的最低壓力為5.28 MPa，流量分別對(duì)應(yīng)下游未來10年和20年的高峰小時(shí)用氣量。從表2可看出采用此方案可以滿足對(duì)下游高峰小時(shí)的輸氣量要求。此種接口方案氣體流速符合規(guī)范要求，施工成本低，無需較大施工空間，工期短、風(fēng)險(xiǎn)低、無放空、擴(kuò)容后站場(chǎng)具有正反輸送功能且施工中不影響原有站場(chǎng)的輸氣功能。

表2　工藝管徑及氣體流速表

1.2方案對(duì)比選擇

3種方案的對(duì)比情況如表3所示。

表3　3種方案的對(duì)比情況表

綜合輸氣可行性、施工風(fēng)險(xiǎn)度、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)影響度，方案三最優(yōu)，故采用高壓放空管線不停輸不帶壓連頭方案進(jìn)行擴(kuò)容改造。

2　改造方案實(shí)施

2.1改造工況效果

選定某兩個(gè)輸氣站場(chǎng)進(jìn)行高壓放空管線不停輸不帶壓連頭方案擴(kuò)容改造，圖2為改造前后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比圖。改造后兩站場(chǎng)的輸氣能力得到了大幅度提高，輸氣站場(chǎng)1的輸氣能力由原先的0.8×108m3/a提高至3.05×108m3/a，輸氣站場(chǎng)2的輸氣能力由原先的0.73×108m3/a提高至5.48×108m3/a；實(shí)現(xiàn)了站場(chǎng)天然氣的正反輸送功能；擴(kuò)容后的設(shè)施與原有設(shè)施形成主備用關(guān)系，輸氣可靠性得到提高；擴(kuò)容方案可在站場(chǎng)不停輸條件下實(shí)施完成，避免因停輸產(chǎn)生的社會(huì)不良影響。

圖2　改造前后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比圖

2.2經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

采用不停輸不帶壓連頭同時(shí)保留原有放空功能的改造方案，不僅不影響天然氣的正常輸送，相比不停輸帶壓開孔方案，還節(jié)省了一筆可觀的開孔費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，并大大降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，可操作性強(qiáng)，同時(shí)避免了停輸造成的社會(huì)影響。

3　結(jié)束語

從輸氣可行性、施工風(fēng)險(xiǎn)度、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)影響性方面論證了不同進(jìn)口接氣點(diǎn)方案的優(yōu)劣，并成功將在原有進(jìn)站高壓放空管線上下游放空閥位置進(jìn)行不停輸不帶壓連頭的方案應(yīng)用到站場(chǎng)的擴(kuò)容改造中，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免了停輸造成的社會(huì)影響，同時(shí)站場(chǎng)輸能得到了大幅提高，完全滿足下游用戶的需求。相比于不停輸帶壓開孔方案，節(jié)省了開孔費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，形成了天然氣站場(chǎng)不停輸擴(kuò)容改造的技術(shù)體系，適用于無擴(kuò)容設(shè)計(jì)預(yù)留的天然氣站場(chǎng)擴(kuò)容及支線連頭。

［1］陳敏恒，叢德滋，方圖南，等.化工原理（第3版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

（編輯：蔣龍）

B

2095-1132（2016）04-0053-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2016.04.015

修訂回稿日期：2016-07-19

林建盛（1984-），碩士，工程師，從事液化天然氣工藝技術(shù)監(jiān)督工作。E-mail：linjsh@cnooc.com.cn。