液化天然氣（LNG）長距離管道輸送技術(shù)

張景建

摘要：近年來液化天然氣已經(jīng)成為我國城市重要保障能源，需求量逐漸加大。與其他能源相比，液化天然氣的物理性質(zhì)具有一定的特殊性，運輸難度較高，尤其在長距離運輸中，既要保障運輸安全也要降低運輸損耗。課題基于我國液化天然氣長距離運輸技術(shù)現(xiàn)狀展開研究，結(jié)合大量的實踐工作經(jīng)驗，提出了液化天然氣長途運輸技術(shù)的完善發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：液化天然氣;長距離運輸;工藝技術(shù)

近年來我國天然氣能源供應(yīng)技術(shù)日漸成熟，射虎經(jīng)濟發(fā)展對天然氣能源的需求量也隨之增加，受天然氣開采特點以及天然氣物理特性決定，天然氣礦一般遠離市區(qū)，需要經(jīng)過較長距離的輸送環(huán)節(jié)才可以進入市場。由于氣體運輸難度較高，同時存在較多的泄漏可能，現(xiàn)階段我國采用低溫液化技術(shù)，將天然氣液化進行運輸?shù)墓に嚒Ｔ摴に囉行Ф沤^氣體運輸中存在的種種弊端，讓天然氣的長途運輸成為了可能，但也帶來了新的問題。為了保障液化天然氣物理性質(zhì)的穩(wěn)定，對運輸管線的抗保溫以及抗低溫性能有較高的要求，同時在長距離運輸時，需要在適當?shù)木嚯x范圍內(nèi)建立冷卻站，確保液態(tài)天然氣運輸過程中溫度的穩(wěn)定。導(dǎo)致液態(tài)天然氣運輸工藝初期成本投入較高，設(shè)備工藝維護成本較大。有必要進一步的研究完善。

一、液化天然氣長輸管道輸送的優(yōu)點

（一）管道等運輸設(shè)備建設(shè)成本低

受天然氣的氣體特點決定，天然氣在長途運輸中對管線的密封性能、抗壓性能有很高的要求，不僅需要管線承壓較高以保障運輸速率，同時氣體運輸對于管線的密封要求更高，同時天然氣屬于易燃易爆氣體，一旦發(fā)生泄漏現(xiàn)象后果十分嚴重，同時對天然氣管線的檢測難度較高，上述問題在4000千米以上的長輸管線中體現(xiàn)的優(yōu)美明顯，而液化石油天然氣則十分適合長途運輸，液化后的石油天然氣，在溫度穩(wěn)定的情況下，對管線密封性要求不高，同時一旦發(fā)生泄漏時，液態(tài)天然氣在接觸到常溫空氣后會迅速氣化，其形態(tài)轉(zhuǎn)變是有明顯的視覺特征，有助于快速尋遭到泄漏地點，及時補救。同時在相同的管線參數(shù)下，液態(tài)天然氣的綜合運輸效率更低。

（二）相比傳統(tǒng)的罐車運輸方式，成本更低效率更高

與傳統(tǒng)氣槽車以及氣罐車的液態(tài)天然氣運輸模式相比，長距離管道運輸?shù)某跗诮ㄔO(shè)成本相對較高，但在后期的運輸過程中，其成本和效率優(yōu)勢的體現(xiàn)的尤為明顯，同時其運輸過程穩(wěn)定，能耗更低符合當今時代綠色發(fā)展主題。距離越長長距管線運輸優(yōu)勢越為明顯。在超過4000公里的運輸距離中，長輸管道的運輸效率是汽車運輸?shù)?0倍以上，同時輸送參數(shù)控制以及安全性都遠高于汽車運輸。

二、液態(tài)天然氣長輸管道運輸技術(shù)

（一）液化天然氣長輸管道運輸工藝設(shè)計

液化天然氣長輸管道工藝設(shè)計的標準由美國天然氣管理結(jié)構(gòu)率先提出，基于天然氣的物理特點以及運輸需求，制定了運輸工藝的各項參數(shù)。我國基于美國的NFPA59A-2001天然氣運輸管理文件，結(jié)合我國天然氣的實際品質(zhì)和運輸環(huán)境，進行了補充修改，推出了符合我國天然氣運輸特點的《液化天然氣生產(chǎn)、運輸h和裝運》標準文件。文件內(nèi)詳述了長輸運輸管道建設(shè)工藝標準和設(shè)計方法以及流速選擇。

（二）液化天然氣長輸管道運輸密相輸送工藝

根據(jù)前文所述，液化天然氣長輸管道運輸?shù)幕驹硎峭ㄟ^低溫技術(shù)，讓天然氣液化，輸入管線完成運輸工藝。為了保持天然氣的液態(tài)狀態(tài)穩(wěn)定，需要確保運輸溫度的穩(wěn)定性，運輸過程中管線溫度過高會導(dǎo)致液化天然氣氣化，導(dǎo)致管線壓力上升并出現(xiàn)雙向流動的不良現(xiàn)象，嚴重時會出現(xiàn)天然氣泄漏的重大事故。因此確保運輸溫度控制，降低液態(tài)天然氣氣化現(xiàn)狀是長途管道運輸?shù)弥攸c，也是技術(shù)難點。密相運輸就是針對液化天然氣氣化現(xiàn)象而研發(fā)的運輸工藝之一。密相運輸工藝，首先對操作壓力進行精準控制，確保操作壓力低于凝固的臨界壓力，其次，在長輸管線的鋪設(shè)中，每隔一段距離建立冷卻站，對液態(tài)天燃氣進行溫度控制，以應(yīng)對天然氣運輸過程中摩擦升溫的弊端，最后建設(shè)增加站，完成輸送全程的溫度控制。

（三）液化天然氣長輸滾到運輸冷泵站的工藝

冷泵站是液態(tài)天然氣長輸運輸工藝中的重要節(jié)點，起到穩(wěn)定運輸管道穩(wěn)定，預(yù)防液態(tài)天然氣氣化的重要作用。其工藝原理類似原油運輸中的熱泵加熱工藝，只是在能量傳輸上相反。液態(tài)天然氣運輸工藝中冷泵站的冷卻效率以及合理間距是建設(shè)關(guān)鍵。冷卻性能和分布合理性決定其實際的冷卻效果。設(shè)置密度較高會導(dǎo)致運輸成本、管理成本增加，而設(shè)置密度較低會導(dǎo)致溫控效果不理想，運輸風(fēng)險較高。冷卻泵站的分布應(yīng)根據(jù)傳輸環(huán)境進行具體確定，通過對管道中最大降壓點的測定，確定冷卻泵站的建設(shè)位置，在站間距離一定的情況 下，保冷層的厚度和出站溫度是由進站溫 度決定的，所以選擇合理的進站溫度十分重要。

（四）液化天然氣長輸管道的絕熱保冷工藝

液化天然氣運輸工藝中，管線的保溫隔熱特性，也是決定運輸過程中溫度控制效果的重要因素。管線的絕熱保冷效果較差，會導(dǎo)致天然氣在管線中溫度上升較快，不利于液化天然氣的平穩(wěn)安全運輸。現(xiàn)階段液化天然氣長途運輸管線材料一般分為普通絕熱管、非絕熱管、真空絕熱管三種。不同的材料的管線有著不同的應(yīng)用空間，首先非絕熱管建設(shè)價格低廉，但絕熱效果較差，溫度上升較快。一般應(yīng)用于短距離運輸中。其次真空運輸管，絕熱性能最好，但其工藝復(fù)雜，制造和安裝成本均較高，需要內(nèi)管。外管以及支撐管等套件的配套安裝，同時承壓能力較差，壽命較短，目前還處于實驗階段不具備大范圍普及應(yīng)用的基礎(chǔ)，普通絕熱管雖然在絕熱效果上與真空管存在較大的差異，但其制造成本低，安裝工藝簡答，同時具備更高的承壓和耐腐蝕能力，在我國液態(tài)天然氣的長輸運輸中有有著廣泛的應(yīng)用。

三、液態(tài)天然氣長途管線運輸?shù)陌l(fā)展前景

近年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展持續(xù)加快，對 能源的需求不斷增強。液化天然氣作為一 種清潔的能源，未來的發(fā)展必然會有廣闊 的前景。液化天然氣長輸管道運輸，是解決 未來天然氣運輸?shù)闹匾A(chǔ)。多年來，人們 不斷加強對液化天然氣長輸管道運輸技術(shù) 的研究，在結(jié)合國外先進生產(chǎn)技術(shù)的同時，在管道材料、輸送工藝等發(fā)面的技術(shù)研究 不斷發(fā)展，在不久的將來，液化天然氣長輸 管道運輸技術(shù)必然會取得長足的進步。

參考文獻：

[1]王鈺.國內(nèi)首次實現(xiàn)液化天然氣罐式集裝箱江海聯(lián)運[J].中國設(shè)備工程，2019（03）：5.

[2]牛東翔，張思驄，謝新連.基于證據(jù)推理的液化天然氣海上運輸可靠性評價[J].大連海事大學(xué)學(xué)報，2018，44（04）：55-60.

[3]文星.來自北極的首船天然氣運抵中國? 中遠海運助力能源革命[J].中國遠洋海運，2018（08）：10.

[4]張留泉.液化天然氣罐車公路運輸泄漏事故處置對策研究[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2018，31（06）：35-39.

[5]戴朝典.寶馬集團認為液化天然氣可長期替代柴油用于重型運輸[J].汽車電器，2018（04）：67.