天然气站场不停输扩容研究及应用

林建盛　徐洪涛　林素辉

（中海福建天然气有限责任公司，福建　莆田　351168）

天然气站场不停输扩容研究及应用

林建盛徐洪涛林素辉

（中海福建天然气有限责任公司，福建莆田351168）

天然气输气站场下游用户需求量远超站场现有的输能需要对站场进行扩容改造，但输气站场并未进行扩容设计预留且进站管线口径小难以进行扩容。针对这一现状，提出了停输不带压开孔引入接气点、不停输带压开孔引入接气点和不停输不带压引入接气点3种方案，并对3种方案的优缺点及可行性进行了对比分析，综合输气可行性、施工风险度、经济性和社会影响度方面优选出不停输不带压引入接气点方案，应用于输气站场的扩容改造中。

天然气站场扩容改造不停输不带压放空阀

0　引言

由于天然气输气站场下游用户用气量的剧增，需求量远超站场现有设施的输气能力，需要对原有天然气站场进行扩容改造，但原有站场并未进行扩容设计预留，进站管线口径小且不能停输难以进行扩容。如何在不影响生产的前提下，安全、高效、经济地提高站场的输气能力，成为需要攻关的技术课题。为此，笔者拟就天然气站场不停输进行扩容改造进行研究及应用。

1　方案比选

由于天然气输气站场并未预留扩容接口，而且进站管线口径小难以满足扩容需求，故寻找扩容接口成为改造的关键。技术人员通过现场勘查和技术论证研究对比站场3种不同扩容改造方案，即停输不带压开孔引入接气点、不停输带压开孔引入接气点和不停输不带压引入接气点（在进站高压放空管线放空阀位置引入接气点同时保留原有的放空功能），分析其优缺点及可行性并进行优选。

1.1方案介绍

1）方案一：停输不带压开孔引入接气点。长输管线停输、放空、置换后在不带压的情况下，在主管线上动火开孔引入接气点，新增过滤、计量、调压等设施。此方案的优点为作业风险低，由于在不带压天然气已完全置换合格后的管道上进行动火作业，安全性高。但存在以下问题：① 目前难以协调下游用户用于开孔作业的停气窗口。若停止向下游用户输气，社会影响较大；② 停输不带压开孔将引起大量的天然气放空损失；③ 需要较大的施工空间，现场没有足够的作业空间。

2）方案二：不停输带压开孔引入接气点。在输气不停的情况下，在长输管道主管线上带压开孔，新增过滤、计量、调压等设施。此方案施工时需从进站主管线上进行带压开孔，并且需要宽5m的施工通道，在现有条件下开孔口径为DN150时施工费用见表1。方案可在不停输的情况下作业，可实现持续向下游用户输气，但也存在以下问题：① 作业费用高，高达约484万元；② 需要约245 m2的施工空间，现场没有足够的空间；③ 在主管线上进行开孔，一般需降压进行，可能会影响现有站场的输气能力，从而影响向下游用户的正常输气；④ 在主管线上带压开孔作业的安全风险大。带压开孔作业的技术要求极高，必须一次性成功。

表1　带压开孔施工费用表　万元

3）方案三：不停输不带压引入接气点。在输气站场进站高压放空管线或越站阀上下游高压放空管线的放空阀位置作为新增管线接入口进行不停输不带压连头，同时保留原有放空功能，新增过滤、计量、调压等设施，改造前后流程示意图见图1。此方案可根据站场的输气量和高压放空管线的管径大小通过校核需要新增接气点的数量。

图1　高压放空管线上接管引入接气点前后对比流程图

通过对某两个天然气站场输气流速的核查来确认此方案的可行性。输气流速采用以下公式进行计算［1］：

式中，q为操作条件下气体的工况流量，m3/s；d为计算管内径，mm；v为站内气体流速，m/s；qv为标准状态下的气体流量，m3/s；p0为标准状况下气体的绝对压力，MPa；T0为标准状况下气体的绝对温度，K；T为操作条件下气体的绝对温度，K；p为操作条件下气体的绝对压力，MPa；Z为气体压缩系数。计算得出输气站场1和输气站场2采用不停输不带压引入接气管线改造后的天然气在管道中的流速，见表2所示。其中站场1和站场2进站上下游高压放空管线的管径分别为DN150和DN250，管线运行的最低压力为5.28 MPa，流量分别对应下游未来10年和20年的高峰小时用气量。从表2可看出采用此方案可以满足对下游高峰小时的输气量要求。此种接口方案气体流速符合规范要求，施工成本低，无需较大施工空间，工期短、风险低、无放空、扩容后站场具有正反输送功能且施工中不影响原有站场的输气功能。

表2　工艺管径及气体流速表

1.2方案对比选择

3种方案的对比情况如表3所示。

表3　3种方案的对比情况表

综合输气可行性、施工风险度、经济性和社会影响度，方案三最优，故采用高压放空管线不停输不带压连头方案进行扩容改造。

2　改造方案实施

2.1改造工况效果

选定某两个输气站场进行高压放空管线不停输不带压连头方案扩容改造，图2为改造前后现场对比图。改造后两站场的输气能力得到了大幅度提高，输气站场1的输气能力由原先的0.8×108m3/a提高至3.05×108m3/a，输气站场2的输气能力由原先的0.73×108m3/a提高至5.48×108m3/a；实现了站场天然气的正反输送功能；扩容后的设施与原有设施形成主备用关系，输气可靠性得到提高；扩容方案可在站场不停输条件下实施完成，避免因停输产生的社会不良影响。

图2　改造前后现场对比图

2.2经济效益和社会效益

采用不停输不带压连头同时保留原有放空功能的改造方案，不仅不影响天然气的正常输送，相比不停输带压开孔方案，还节省了一笔可观的开孔费用，取得了良好的经济效益，并大大降低了作业风险，可操作性强，同时避免了停输造成的社会影响。

3　结束语

从输气可行性、施工风险度、经济性和社会影响性方面论证了不同进口接气点方案的优劣，并成功将在原有进站高压放空管线上下游放空阀位置进行不停输不带压连头的方案应用到站场的扩容改造中，降低了作业风险，避免了停输造成的社会影响，同时站场输能得到了大幅提高，完全满足下游用户的需求。相比于不停输带压开孔方案，节省了开孔费用，取得了良好的经济效益，形成了天然气站场不停输扩容改造的技术体系，适用于无扩容设计预留的天然气站场扩容及支线连头。

［1］陈敏恒，丛德滋，方图南，等.化工原理（第3版）［M］.北京：化学工业出版社，2006.

（编辑：蒋龙）

B

2095-1132（2016）04-0053-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2016.04.015

修订回稿日期：2016-07-19

林建盛（1984-），硕士，工程师，从事液化天然气工艺技术监督工作。E-mail：linjsh@cnooc.com.cn。