摘要：我国目前的高压天然气输送管道建设规模在不断的扩大。为了能够实现对天然气输送管网压力能够有效回收，并充分满足当前城市天然气调峰的实际需求，本文通过分析提出了有效回收天然气输送管网压力能来实现城市天然气液化调峰的一种方案。通过在天然气管网调压站内部配备相应的膨胀剂或者是涡流管等装置，这样就能够在城市天然气处在低谷的时间段，充分利用天然气输送管网之前所产生的压差通过膨胀剂或者涡流管实际产生的冷能量将天然气进行液化储存，在此基础上就能够针对用气高峰时段来实现调峰效果。
关键词：天然气；管道输送；压力能；回收利用；液化调峰
引言
近几年来我国天然气输送管道的建设规模在不断的扩大，而且管道输送压力也在不断提升，目前在西气东输过程中一些区段的输送压力已经达到了10MPa，这也使得输送管道内部所蕴含的压力能非常庞大。导致输送管道在实际的运输过程中各个分输站以及不同的城市门站之间在进行降压处理时会产生巨大的能量损失。在这种情况下要想实现城市燃气调峰就必须要相应的建设高压储罐以及高压管道等相关设施，而这种方式不仅需要投入大量的成本，而且还会占用较大面积的城市用地，如果能够实现对气源于城市供气区间之间的压差，通过调压过程实现天然气的液化处理，这样就能够针对用气高峰时段来实现有效的调峰，在此情况下不仅实现了对天然气输送管道压力能的有效回收，与此同时也让城市燃气调峰成本得到有效控制。
1 回收天然气输送管网压力能液化循环
1.1带膨胀剂的液化流程
为了能够实现对天然气输送管网之间压力差的有效回收利用，可以通过应用膨胀机来实现液化流程[1]。在整个液化流程过程中主要的制冷工质就是天然气，充分利用膨胀剂作为制冷设备，在气源以及供气管网压差的作用下来实现膨胀制冷效果，在整个过程中对天然气本身的压力能进行了充分利用，让整个过程中不需要再应用压缩机等耗能设备。与此同时还可以通过膨胀剂来为其他设备的运行提供动力。整个液化流程在实际的应用过程中必须充分结合实际的工况来对相关设置进行进一步优化，可以充分利用两极膨胀或者是设置了预冷的液化流程。
整个液化流程中充分利用长输管道中输送的天然气作为原料气，将原料器通过两个不同端口输送到净化系统中。在进入输送管道之前天然气已经通过了一定程度的净化处理，而且持续进入膨胀期的天然气气量非常大，但是在这个过程中不需要进行较高水平的处理，主要是通过进行脱水处理即可。但是针对原料期必须要严格的按照相关的标准要求进行脱酸、脱水等处理，但是这部分气体的气量相对比较小，因此整个净化系统在实际运行过程中投入的成本也相对较低。
这种液化流程在实际的应用过程中要求输送管道的压力相对比较高，而且在实际应用过程中使用压力要相对较低，因此在中间过程中必须要设置相应的降压装置。在整个液化处理系统中天然气膨胀机是非常关键的一项设备，这主要是因为在膨胀处理过程中，一些沸点相对比较高的组分会从天然气中通过冷凝作用而析出，在这种状况下就会导致膨胀机在运行过程中会处于带液工况下，这就对膨胀剂本身的结构提出了一定的特殊要求。国外目前已经研制出了能够进行天然气带液运行的膨胀机。
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与其他的液化流程相比较，这种液化流程实际的液化率相对比较低，而且整个液化过程会受到膨胀机前后压力差的直接影响，如果实际的压力差相对比较大，就能够实现7%~15%的液化率[2]。但是这种流程主要是充分利用输送管道自身的压力差，并通过膨胀剂来实现制冷，因此整个处理过程中能量消耗低，处理流程也相对简单，投入的设备量小，能够实现方便的调节，运行可靠性的相对较低，实际操作便捷，后期的维护管理也比较方便。
1.2涡流管液化流程
涡流管实际上属于一种能量分离装置，其主要是充分利用高速流动的天然气在旋转的时候所产生的涡流效应来实现工作流程，通过涡流管能够将压缩气体分成高温以及低温两股气流。设备整体的成本投入较低，结构形式简单，而且在处理过程中没有相应的运动部件，设备运行稳定性相对较高，后期操作维护方便。
2 城市燃气调峰比较
针对当前城市燃气调峰方式实际的造价进行对比分析可以知道，地下储气的方式在造价方面具有较大优势，而且能够实现大容量天然气存储，但是这种方式对于天然气储存地址的要求比较严格，整体的成本投资大，投入的各种工艺设备也相对比较复杂，在实际运行过程中会产生较高的成本，而且整体建设周期较长。通常情况下是应用在季节性的调峰处理过程中。高压储罐、管道末端高压储气、液化天然气的是主要用于日、时等调峰过程中。高压储罐本身会占用较大的面积，设备自动化以及场地消防设施建设成本相对较高，而且必须针对设备进行定期的检查维护，运行管理相对比较复杂。管道储器本身不会额外占用面积，而且也不需要配套相应的设施，整个过程运行管理相对比较简单。当气源压力为1.6MPa的情况下，可以充分利用高压球罐来实现调峰处理；而如果气源的压力处在1.6~3.5MPa之间，就必须要针对高压管道以及球罐储气等两种技术进行经济性分析后来做出合理选择；而针对超过3.5MPa的气源压力情况，应该尽可能的选择高压管道方式来实现调峰处理[3]。与高压管道方式相比较，液化天然气调峰本身的占地面积更小，而且在金属耗材方面更具优势，在整个调峰处理过程中并不会对整个输气系统的流量以及压力产生影响。在实际进行调峰处理的过程中，要充分结合实际状况从技术经济性方面来进行合理选择。
结束语
综上所述，在进行城市燃气调峰处理的过程中，由于输气管道本身蕴含的压力能非常巨大，通过简单的调峰方式会造成巨大的能源浪费，而通过液化天然气调峰方式不仅能够实现对天然气输送管道压力能的有效回收利用，而且能起到很好的调控效果。
参考文献：
[1]李光让，冷明，刘照辰.高压管输天然气利用压力能液化技术[J].当代化工，2014，43（07）：1336-1339.
[2]王朝龙，李琦芬，俞光灿，苗沃生，谢伟.管输天然气输配波动问题与影响因素研究[J].上海电力学院学报，2019，35（02）：101-106+142.
[3]杨婉玉，李越，李亚军.天然气轻烃回收工艺设计及操作参数的优化[J].化工进展，2015，34（10）：3589-3594.
论文作者:张景建
论文发表刊物:《文化时代》2019年18期
论文发表时间:2020/3/18
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