过去的二十年，随着新能源的出现，天然气行业迎来了发展的春天，同时天然气管道行业也步入了发展的黄金时代，越来越多的城市开始利用天然气实现城市供热以及日常生活的使用。快速发展的城市化带动了城市天然气项目的发展，天然气公司已成为与国民经济和人民生活紧密相关的重要管理服务行业。各种天然气公司应该高度重视天然气管道设计，但目前天然气管道设计中仍有一些问题，下面将详细阐述天然气管道设计应重点关注关键问题，以及对优化设计这些关键问题提出了相应的解决对策，以提高天然气管道设计的水平，推进天然气行业的稳定健康发展。

文 | 袁芳

1 天然气输送管道设计要点

1.1 系统组成及特点

管道输送天然气系统通常由三部分组成，分别是输气站、控制中心和输气干管，在系统内设置地下储气库，能合理的对用气高峰期进行调节。管道输送是天然气输送的主要方式，管道输送具有能耗少，运费低、口径和压力大、连续密闭输送、安全性好的优点，在运输量和运输速度上能得到保障。

1.2 工艺参数

输气量是按照年输气量与日输气量计算，通常年输气量工作天数按365d 计；输气压力（MPa）指的是管道最高的输气压力，没有压缩机的管道就是管道起点的最高压力，有压缩机的情况下就是压缩机出口压力；供气压力指输气管道末端或是沿线向用户供气时，供气合同中要求确定的交气压力，管输天然气应满足这些压力要求；输气距离指的是管道的长度，在进行输气管道设计的时候，一般先要确定气源和用户，根据线路的走向方案，可以确定天然气管道的长度，从天然气管道起点到天然气用户交气点的管道长度；输气温度指在天然气进行输送的过程中，因为压力降低和土壤传热而产生焦汤效应，引起降低温度，因管道沿程个点温度发生变化，因此输送温度除了对输气工艺计算产生影响外，对天然气水、烃露点温度也产生影响。

1.3 输气方案工艺计算

进行输气方案的工艺计算时需具备如下基本参数：年输送量、天然气的基本组分、相对密度、输气线路走向和长度，假设输气管道中沿途有更多的分气点位，还须掌握大致的分气点间的距离及相对分气量，以用于分气影响计算。根据这些基本参数，进行输气实例方案的工艺计算，编制与之相适应的输气方案，在详细的筛选之后进行管道末端长度的计算，测算压气站间的距离以及压气站数，推导最终单站功率，初步筛选燃-压机组的型号，经过项目设计部确定机组组数，并计算估计燃料气耗量，最后可计算所消耗的钢材量。根据上述计算结果，得出有关主要参数指标，从而进行技术经济测算，计算出每项输气方案的基本建设投资、管输的费用、输气的成本、以及重点门站的天然气价格等各方面经济指标，通过研究对比发现，挑选出几组优化的输气方案。

1.4 天然气长输管线的设计要点

天然气长输管线又称输气干线，在我国压力管道分类中属GA 类，其设计应遵循规范《输气管道设计规范》（GB50251）。长输管线系统必须具备以下功能：计量的功能、增压的功能、接受和分输功能、截断功能、调压功能、清管的功能、储气调峰的功能。长输管线类型分以下四种，坑口煤制气厂集气站到城市或工业基地修配站的管线；从油气田集（压）气站导到城市配气站的管线；从最近的城市天然气管道干线一级调压站到城市配气站的管线；相邻城市的石油厂、制气厂、焦化厂、城市石油炼厂集气站或矿井瓦斯转运站到城市配气站的管线。

长距离输气管线的目的是根据用户的需求，将净化后符合天然气管道气质标准的天然气，输送到城市或大型工业用户使用，长距离输气管道系统通常由收集管网、输气干线、气体净化设备、分配站（终点调压计量站）、压气站、管理维修站以及管道配件、电气保护装置、通信和远程控制设备等等组成。从气体源来的天燃气，通过节流、分离和脱机械杂质，游离水、油之后，进入到集气站。由集气站出来的天然气在进入处理厂深度出后之后再进入起点站，在起点站中进一步净化除尘、调节压力，在计量以后再送到输气干线，如果燃气压力的起始点低，则必须先在压气站升压。

1.5 保证设计和建造质量

工程项目开展前，要将场地环境及地质条件等调查清楚，并了解周围可能对管道安全产生威胁的因素，考虑解决办法；而在设计和建造完成后，则要对设计和工程进行验收，保证管道的质量。

2 天然气管道设计中注意事项分析

（1）因为天然气的不均匀分布，给一些地区的使用带来了不便，为了可以有效地解决这个发展问题，国家继续采取措施，用以促进资源发展和平衡利用，西气东输工程就是解决的天然气使用问题的关键方法，该项目是一个极其复杂的过程，有必要分析和处理不同地区的地理状况的，其中管道的腐蚀问题一直都是设计中需要重点关注的问题。长时间埋藏，腐蚀外管道会变得越来越严重，长期输送燃气，也会不断的腐蚀管道的内壁。

（2）闪电是自然界中最具破坏力的一种自然力量，在每年出现闪电的时候都会造成人员伤亡和财产损失。雷电袭击会对天然气管道造成十分巨大的破坏，甚至是还会导致天然气管道的泄漏出现。

（3）管道内具有很大的压力值，无论是埋在地面还是地面上的管道，管道内的压力太大就会引起管道的破裂，所以控制管线压力平衡是天然气管道运输中必须解决的最大问题。

（4）因为高层建筑的管道大多都是直立设置的，所以就会增加管道的重力，由于管道的重力太大将会引起管道的压力发生很大的变化，造成不利于天然气的输送。

（5）不管是外露还是深埋的管道都受气温的影响，由于环境温度的变化，管道会产生压缩或热膨胀，导致管道发生变形或破裂，而且也不利于管道燃气的输送。

（6）因为高层建筑本身的重力会导致地面发生沉降，地面的沉降只是导致管道在地面的压力加大，同时沉降处填补会引起管道悬空，容易导致天然气管道气体出现泄漏，容易造成事故。

3 解决策略

（1）对于管道的腐蚀问题：为了防止燃气管道内壁的腐蚀，在进行燃气管道设计过程中，应该按照国家标准进行，并且使燃气的质量提升，确保燃气管道可以正常的施工。在燃气管道的施工中，可以在燃气管道的内壁上涂抹环氧树脂，从而可以起到防腐蚀的作用；在外壁防腐蚀的过程中，采用绝缘法可以起到良好的隔离效果，采用石油沥青进行煤的清理工作，也可以采用塑化沥青的方式，从而防止燃气管道的外壁与土壤的接触，腐蚀的几率会大为降低。

（2）天然气管道防雷主要是针对户外天然气管道的防雷，天然气输气管道暴露在外就很容易受到雷电的袭击，造成管道破裂，在这种情况下，主要是改变室外管道放置位置：设置管道的位置应该避免屋檐和屋角以及屋脊等很容易被雷击的位置；选择一种比较厚的管道，这可以在一定程度上避免出现管道破裂严重的现象；为了保证良好的电气连接，管道连接应该尽可能使用焊接，管道的阀门可以使用焊接的阀门。

（3）天然气管道内气压要远大于平常的管道气压，压强太大就在引起管道破裂，也会减少气体的流动性，在这种情况下，可以把排放管内压强的阀门安装在管道口，并定时排放管内压强，在管道安装活动塞，抽取里面的空气，排放，减少内部压强。对于高层建筑，可以通过在每层设置一个高水平的气体供应系统和低压气体系统来平衡管道的压力。

（4）为了解决天然气管道直立的问题，每个居民层设置一个活动架，减少底部垂直管的压力，同时也可以在垂直管的底部，设置一个固定支架，从而可以进一步的承受管道的垂直重力，避免管道承受巨大的压力而破裂，避免发生燃气泄漏事故。

（5）管道为了减少由于气温问题而产生的管道变形，可以在高层管道上设置分段阀门和波纹管理补偿器，如此一来就可以因为温度差异而引起管道强大的压力值和变形。

（6）为避免由于地面沉降引起的燃气事故，在进行天然气管道设计中可以通过计算补偿器来弥补地面沉降而引起的缺陷，因为补偿器可以弥补因其造成的地面沉降的缺陷。

4 结束语

天然气作为一种新型的能源，影响着人们的生活方式，人们越来越多地依靠天然气带来便利和舒适，不过在天然气管

道设计中，仍有一些问题存在设计中，我们需要积极、客观地去解决，增加针对天然气管道的改革和发展，研究和借鉴国外现金技术，制造质量最佳的管道，减少输气管道中可能发生的问题，在进行天然气管道设计时必须考虑消防以及建筑的结构特点，探求管道设计的优化方案，以实现经济效益和社会效益的同步提升。

参考文献

[1]王国庆.天然气长输管道运行中的风险及控制[J].江西建材，2016（14）：26.

[2]朱卫佳.天然气运输中的管道设计相关问题探究[J].中国石油和化工标准与质量，2013（03）.

[3]刘一博，罗勇.天然气管道建设中存在问题分析及应对措施[J].中国新技术新产品，2016（11）.

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