天然氣管道的案例
全球最大海工船開始在芬蘭鋪設天然氣管道
據俄羅斯衛(wèi)星通訊消息，全球最大海工船“Pioneering Spirit”號開始在芬蘭專屬經濟區(qū)鋪設“北溪2”天然氣管道。北溪2號天然氣管道項目承建商是Nord Stream 2 AG公司。
“Pioneering Spirit”號將接替“Solitaire”號 9月份在芬蘭的鋪設工作。“Solitaire”號前往瑞典南部的專屬經濟區(qū)，未來幾個月內將鋪設510公里長的管道。
“Pioneering Spirit”號長382米，寬124米，船員人數為570人。“Solitaire”號長300米，寬41米，船員人數為420人，船東為Allseas公司。目前已經鋪設大約370公里的天然氣管道。
Nord Stream2AG公司已經在五個國家中的四個國家獲得了必要的許可證，目前正在瑞典、芬蘭、德國和俄羅斯按照發(fā)放的國家許可證施工。俄羅斯和德國沿海地區(qū)也在施工中。“Audacia”號星期六在德國水域完成管道鋪設工程。
展開 天然氣摻氫輸送技術發(fā)展現狀及前景
氫氣運輸方式主要有氣態(tài)儲運（長管拖車、管道）、液氫儲運、有機液體儲運等，其中管道運輸是大規(guī)模遠距離運輸中成本最低、最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N方式。純氫管道建設和運營成本高，可考慮利用現有的天然氣管網摻入氫氣輸送，輸送至終端分離或直接燃燒，降低氫氣運輸成本。直接燃燒可改善燃燒特性，減少溫室氣體排放，是促進氫能產業(yè)規(guī)模推廣的重要途徑之一，但目前仍存在技術機理不明晰、安全風險高和大眾認知度低等問題。
1 天然氣管道摻氫輸送技術研究現狀
天然氣和氫氣在物性上具有一定的相似性，其壓縮、儲存、管輸、燃燒等基礎設施對氫氣均有適應性，這為開展天然氣摻氫輸送奠定了良好的基礎。天然氣管道摻氫輸送如圖1所示。
生產的氫氣按一定比例注入天然氣管網，摻氫天然氣可直接輸送給工廠、居民和商業(yè)用戶使用，或者經過分離提純后供應至工廠、加氫站等地。
圖1天然氣管道摻氫輸送示意
1.1 管道設施對氫氣的適應性分析
輸氣管道及配套基礎設施對氫氣的適應性是決定能否摻氫和摻氫比例的重要因素。受氣體物性差異、管道材質特性、摻氫比和外部環(huán)境等影響，氫氣摻入天然氣管道后容易產生氫脆、滲透和泄漏等風險。管道鋼級越高越容易受氫氣影響，X80、X70比X60更易發(fā)生氫致開裂。氫氣壓力、純凈度、環(huán)境溫度、管道強度水平、變形速率、微觀組織等因素均會影響氫氣對管道的損傷程度，低強度鋼，如：API5LA、API5LB、X42和X46等，適合加氫天然氣的輸送。氫氣濃度低于50%時，管道不易發(fā)生嚴重斷裂；管輸壓力低于2MPa時，管道不易在缺陷處發(fā)生氫致裂紋擴展。氫脆問題不僅取決于管材本身，同時與管道的服役狀況有關。
如果在之前的服役中，管道內壓力起伏波動較大，管道可能會產生疲勞損傷，會增大發(fā)生氫脆的概率。
展開 中俄東線天然氣管道穿越長江 多項參數挑戰(zhàn)世界之最
中俄東線天然氣管道南段自北向南途經河北、山東、江蘇、上海，預計2025年建成投產。屆時，俄氣將直通長三角，實現“北氣南下”，投產后日輸氣量超過5000萬立方米，比現有輸送能力提升近三倍。
無人機搭載天然氣傳感器用于天然氣泄漏檢測
工采網技術工程師推薦的TGS2611是一款半導體原理天然氣傳感器，它具有使用壽命長、長期性能穩(wěn)定，響應迅速等特點，同時對丙烷、丁烷、酒精等可燃性氣體也有較好的靈敏度，如果要求抗酒精等有機溶劑干擾，可以采用TGS2611-E00。
1.無人機天然氣管道巡檢
在無人機天然氣管道巡檢方案中，通過搭配高精度天然氣傳感器的無人機就可以很好地解決此類問題。無人機采用超高精度天然氣傳感器搭載特定的飛行平臺，適用于各種復雜場景下的燃氣泄漏巡檢。這種技術的主要工作原理是采用激光束照射廚房玻璃，使激光束穿透待檢測氣體，并在廚房墻面或者其他物體表面反射之后，被接收器接收。利用無人機進行天然氣管道巡檢既提高了工作效率，又為巡檢人員提供了安全保障。
2.天然氣站巡檢
可使用無人機對天然氣站區(qū)域進行選擇，自動規(guī)劃巡檢的航線。自動標記泄露點，自動記錄提供給相關人員進行檢測。
在燃氣管道的巡線中，無人機可以利用其所具備的遙感技術攝像、拍照，也可以搭載探測器對泄漏濃度進行監(jiān)測，解決了傳統(tǒng)人工勞動強度大、巡線周期長、巡線質量難以控制等問題。通過便攜、輕量無人機對長輸天然氣管道巡線，做到及時發(fā)現隱患，消除巡檢盲區(qū)，提高天然氣巡線工作的智能化和信息化，為管道的安全提供技術支持。
展開 
陳珂，等：天然氣管道摻氫輸送對離心壓縮機氣動性能的影響
氣態(tài)輸送方式根據運輸工具的不同可分為管道輸送和長管拖車輸送，其中管道輸送是大規(guī)模、遠距離運輸氫氣最有效的方式[2]。管道輸送純氫氣體具有建設周期長、成本高的特點，相比之下天然氣管道摻氫輸送既減少了天然氣使用過程中的碳排放，也有利于降低管道建設和維護成本[3-4]，能有效促進氫能行業(yè)的發(fā)展。天然氣管網受水力摩阻、管道材質、環(huán)境溫度等因素影響，若增加混合氣體中氫氣的濃度會使管道壓力損失增大[5]，進而導致壓縮機負荷增大，穩(wěn)定工作范圍降低，極易引發(fā)壓縮機失速或喘振狀態(tài)。而天然氣離心壓縮機作為管網中重要的增壓設備，其實際工作性能與氣體組分密切相關[6]，因此，深入研究摻氫后壓縮機內部流場的變化對于壓縮機安全運行、提高輸氣效率影響重大。
國內外學者主要通過實驗測試、數值模擬、相似理論等方法對摻氫天然氣管網開展研究。Bainier 等[7]通過建立管網輸運模型研究了不同摻氫比對天然氣物性以及管網內壓縮機性能的影響，研究結果表明在相同增壓比條件下，當摻氫比分別為 10％、40％時，管網輸送的能量分別降低了 4％、14％，同時壓縮機消耗的功率分別增加了 7％、30％。周靜[8]運用 Pipeline Studio軟件，采用相似性理論探究了摻氫比 0~30％下壓縮機的性能變化，發(fā)現隨著摻氫比的增加，壓比曲線下移，在失速邊界周圍，壓比最高降低 20.7％；聯合管網分析，平衡工作點向小流量、低壓力偏移，壓力、流量分別下降了 6％、10％。王瑋等[9]采用流體力學相似理論，將離心壓縮機與摻氫天然氣管網聯合進行一維分析，發(fā)現隨著摻氫比增加，管網與壓縮機的平衡工作點下移；摻氫比由 0 增加至 30％時，壓比下降了 20％，對應的壓力、流量分別降低了約 7％、11％。朱建魯等[10]利用 SPS 仿真軟件建立壓縮機動態(tài)模型，研究發(fā)現天然氣摻氫后壓縮機的喘振區(qū)域增大，穩(wěn)定工作區(qū)變窄。
展開 用戶作品賞析 | 基于LS-DYNA的埋地天然氣管道物理爆炸毀傷研究
圖1.2 彈坑斷面示意圖
① 對頂部破裂，基于觀察，管道底部的土壤很少或不會被吹走，彈坑深度由下列公式得到：
D = Dp + Dc
② 對剪切破裂，彈坑深度還是土壤類型和含水量的函數，由參數w來描述，可以由公式（1.3）計算：
R (w) = 0.28 + 0.62 (5－w) －0.07(25－w2) （1.3）
其中對于本實驗條件下的砂礫，w=1.75，彈坑深度可由公式（1.4）計算： （1.4）
其中 Dp—管道直徑，m；
Dc—地面到管道中心的埋深，m；
w —無量綱參數，本次實驗取1.75.
結合邊坡理論，物理爆炸發(fā)生后造成的彈坑周圍的土壤會回填彈坑，分析可得實際產生的彈坑深度應該略大于3.2m。通過前期天然氣管路切口數值模擬結論，高壓天然氣管路軸向切口和環(huán)向切口對彈坑深度尺寸影響較小，即兩種切口方式產生的彈坑深度較為相近。因此，可以利用公式（1.4）計算得到的環(huán)向切口高壓天然氣管路造成的彈坑深度5.6m作為本次實驗物理爆炸實際產生的彈坑深度。
展開 基于LS-DYNA的埋地天然氣管道物理爆炸毀傷研究
基于LS-DYNA的埋地天然氣管道物理爆炸毀傷研究
概述：LS-DYNA是LSTC公司開發(fā)的世界上最著名的通用顯式動力分析程序。它可以模擬現實中各種復雜問題，在工程應用領域，它的絕佳性能得到了廣泛的認可。本文通過擬合西部現場實驗的彈坑數據，獲得了帶有修正系數的TNT當量公式。
正文：
1.1 西部現場實驗數據
1）現場實驗條件
實驗場位于距離哈密市以南50公里的戈壁深灘處，實驗采用X80鋼材，OD1422mm口徑的天然氣管道，管道外徑1422mm、壁厚為21.4mm、管道總長為430m。實驗管道為埋地敷設，埋深1.8m（管道頂部距地面距離）。實驗溫度為0℃~25℃，實驗管列由設置在兩端的儲氣管和設在中間的實驗管段組成，兩端儲氣庫長度為150m，實驗管長度為130m，設計壓力20MPa，由于本次實驗受環(huán)境溫度和實驗管材所限，實際管內爆炸壓力值為13.3MPa，土壤為砂礫。
2）實驗方法及目的
該實驗采用聚能切割器在管道中部正上方位置切開一個500mm 的貫穿裂縫，其中聚能切割器為裝有高能條狀炸藥的爆破裝置。通過裂紋擴展，迅速形成一個缺口，管內高壓天然氣通過缺口外溢形成物理爆炸，在近地面自由場形成空氣沖擊波向外傳播。實驗時在管路中充入13.3MPa天然氣，在實驗管段上安裝壓力傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、應變片和時間線圈等檢測元件，用于測試管道實驗壓力并在裂紋擴展期間監(jiān)測壓力衰減、局部殘余塑性變形、局部應變場和管道形狀變化，監(jiān)測整個物理爆炸過程，測定物理爆炸發(fā)生區(qū)域彈坑的尺寸。根據實驗實測得到的彈坑尺寸，提出計算彈坑深度的計算方法。
展開 民用天然氣摻氫技術靠譜嗎
項目負責人告訴記者，此次綠氫摻入天然氣示范項目加入了民用領域示范，將終端應用場景設置在廚房，綠氫與天然氣摻混后供燃氣鍋爐使用。
“探索的初衷，一方面可以利用氫氣替代部分天然氣提供熱能和電能，同時降低碳排放；另一方面，充分利用現有的天然氣主干管網和龐大的支線管網摻氫運輸，實現低成本的氫氣大規(guī)模、大范圍運輸，從而降低氫氣價格。”一位新能源行業(yè)研究專家告訴記者。
目前，我國天然氣管道網絡系統(tǒng)框架已基本形成。從消費端來看，截止到2020年底，我國天然氣年消費量已達到3250億立方米，占2020年全球需求量約8.5%，其中，90%天然氣以燃燒的方式應用于城燃、發(fā)電以及工業(yè)能源。國聯證券的報告分析認為，我國天然氣管道輸送技術成熟，為天然氣摻氫提供了實踐基礎，同時，摻氫可以減少天然氣燃燒帶來的二氧化碳排放問題。
展開 35 Fluent實用案例 | 摻氫天然氣管道泄露擴散過程仿真
本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質影響下的氣體泄漏擴散規(guī)律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據相關文獻進行設置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續(xù)可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關指導。
1 workbench 設置
本案例的計算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
依據相關文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：
2.2 網格設置
采用Fluent meshing進行網格劃分，對泄漏孔附近網格進行加密，具體的網格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 設置
3.1 General設置與網格導入
首先導入網格，因為是研究擴散規(guī)律，因此需要開始瞬態(tài)，具體設置如下圖所示。
展開 Fluent 摻氫天然氣管道泄露擴散過程仿真(一)
<p>本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質影響下的氣體泄漏擴散規(guī)律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據相關文獻進行設置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續(xù)可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關指導。</p><p><br></p><p><strong>1 workbench 設置</strong></p><p>本案例的計算模塊如下圖所示：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUyzd408XKBeb96yj80iaDQlNHoX6h7hTjouLic1vROju7BErketGTloVtA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>2 SCDM 設置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>依據相關文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUywo4JxvkEbn2icVY7uFSJhhGfIvRI0ick87ne232cbqZfUV3w6ktib51nw/640?
展開 PID傳感器在天然氣行業(yè)加臭劑四氫噻吩監(jiān)測中的應用
它能夠精準測量天然氣管道內四氫噻吩的濃度，確保加臭劑濃度始終處于安全、有效的范圍內。準確的濃度監(jiān)測可以讓相關部門根據實際情況及時調整加臭劑量，并且保證在天然氣泄漏時，工作人員能夠憑借氣味及時察覺，為采取應急措施爭取寶貴時間，從而最大限度地保障人員生命和財產安全。
東北天然氣管網添暖華北
7月2日，在遼寧盤錦、蓋州壓氣站工地現場，管道公司管道工程建設項目經理部副經理張?zhí)斐烧诂F場指揮灑水除塵，工人們在一旁架設鋼筋混凝土基座，各種機具、挖掘機正在施工作業(yè)，一切井然有序。
“壓氣站施工工期緊張，又在天然氣管道附近施工，非常不易。”張?zhí)斐傻淖毂伙L吹得暴了皮，剛說幾句話就開始接電話，每天他都在兩個工地穿行。
盤錦、蓋州壓氣站工程是中國石油2018年東北天然氣基礎設施互聯互通重點工程項目，也是解決華北地區(qū)冬季天然氣緊張問題的國家重點民生工程。工程的建設可將調峰氣源通過已建秦沈管道、永唐秦管道和擬建中俄東線管道輸至華北地區(qū)，從而解決該地區(qū)冬季調峰期氣量不足問題。
該工程自立項以來，就受到集團公司及遼寧省各級地方政府的高度重視，相關領導先后到現場調研協(xié)調，為項目開工創(chuàng)造必要條件。
按照國家互聯互通項目總體安排，盤錦壓氣站要在今年年底建成通氣。“按照這個時間表，真的是太緊了。管道工程建設項目經理部必須快速行動，第一時間著手準備前期工作。目前，各項手續(xù)辦理工作已基本完成。”張?zhí)斐烧f。
為了在最短時間內做好工程建設工作，施工前，張?zhí)斐商氐貛ьI項目部會同施工、監(jiān)理單位等相關負責人員，前往正在建設中的撫順—錦州成品油管道工程(簡稱撫錦線)遼河輸油站施工現場學習，取長補短，交流站場建設經驗，為盤錦、蓋州壓氣站工程積累了很多寶貴經驗，盡量少走彎路，不走彎路。
據了解，為響應國家號召，5月21日下午，管道工程建設項目經理部在遼寧盤錦召開了盤錦、蓋州壓氣站工程項目創(chuàng)優(yōu)工作啟動會，對參建單位進行創(chuàng)優(yōu)培訓。
“國家優(yōu)質工程獎是國務院批準的工程建設領域跨行業(yè)、跨專業(yè)的國家級質量獎。此次盤錦、蓋州壓氣站工程爭創(chuàng)國優(yōu)工程，正是管道工程建設項目經理部大力弘揚國優(yōu)精神的具體體現。作為國家互聯互通項目，兩個壓氣站工程項目在立項之初便受到社會各界高度關注。
展開 淺談原油和天然氣
按照換算，也就是：
2020年，中國進口天然氣1404億立方米，
其中進口：
LNG(液化天然氣）933.1億立方米。多走海運。
管道天然氣 477億立方米。走路上管道。（例如中俄天然氣管道，北溪這類）
中國海關數據顯示，2021年中國LNG進口量超7700萬噸，同比增長約18%。（2020年進口了6713萬噸）
中國持續(xù)推進能源清潔低碳化發(fā)展，2020年一次能源消費總量比上年增長2.2%，其中煤炭消費增長0.6%，原油消費增長3.3%，天然氣消費量3280億立方米，比上年增長6.9%。
在中國2020年能源消費總量中，煤炭占比56.8%，比上年下降0.9個百分點；天然氣、水電、核電、風電等清潔能源消費量占比24.3%，上升1個百分點，其中天然氣占比升至8.4%，比2015年提高2.6個百分點。
按照這個數據，
全球生產3.85萬億，中國生產1925億，進口1404億。
全球消費3.82萬億，中國消費3280億。對外依賴度也很高。* 42%依賴進口。
而且需要注意的是，天然氣消費是主要能源中增速比較快的。
國家發(fā)改委網站消息，據統(tǒng)計，2022年7月，全國天然氣表觀消費量298.2億立方米，同比增長2.7%。1—7月，全國天然氣表觀消費量2132.9億立方米，同比下降0.7%。這樣毛估估年化也會有3600億立方米的消費量。
國家能源局官網發(fā)布了由國家能源局石油天然氣司、國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所、自然資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心聯合編寫的《中國天然氣發(fā)展報告（2021）》《報告》預計，2021年中國天然氣消費量將在3650億~3700億立方米，2025年約在4300億~4500億立方米，2030年約在5500億~6000億立方米，其后天然氣消費穩(wěn)步可持續(xù)增長，2040年前后進入發(fā)展平臺期。
展開 “北溪”管道突遭破壞 對歐洲能源有何影響？
據媒體報道，瑞典測量站26日在“北溪-1”和“北溪-2”天然氣管道發(fā)生泄漏的同一水域探測到兩次強烈的水下爆炸。據丹麥能源署確認，在“北溪-1”和“北溪-2”管道中共檢測到3處泄漏。俄羅斯“北溪-1”項目運營方北溪天然氣管道公司27日發(fā)表聲明說，“北溪-1”和“北溪-2”海底輸氣管道的三條管線一天內同時發(fā)生損壞的情況前所未有，目前尚無法評估維修時間。
自俄烏沖突以來，作為歐洲能源大動脈的“北溪”天然氣管道就備受矚目。如今突遭破壞，必然會對歐洲能源供給情況產生深遠影響。
“北溪”對歐洲多重要？
“北溪-1”和“北溪-2”是兩條平行的天然氣管道，全長1000多公里，從俄羅斯經過芬蘭、瑞典、丹麥的領海到達德國。
“北溪-2”天然氣管道與“北溪-1”設計容量相當，去年9月“北溪-2”項目完工，但受俄烏沖突影響，該管道至今未投入使用。“北溪-1”管道由于維修，也已暫停輸氣。但為了保證在必要時管內氣壓水平能夠進行天然氣輸送，兩條管道目前都是注滿天然氣的狀態(tài)。
作為歐洲能源“大動脈”，“北溪”天然氣管道關系到整個歐洲大陸的能源安全。數據顯示，2021年，“北溪-1”天然氣輸送總量達到592億立方米，占當年歐盟進口俄天然氣的近40%。
有觀點認為，“北溪”管道遭破壞，將導致歐洲在冬季前通過“北溪-1”接收俄天然氣的希望徹底落空。此次事故毫無疑問將對歐洲經濟造成影響，隨著市場對歐洲天然氣供應短缺擔憂加劇，或導致能源價格出現劇烈變動。
國內研究學者分析認為，考慮到“北溪-1”近期停供，“北溪-2”從未投入使用，所以預計其對當下市場沖擊不會極大。但長遠來看，如果俄烏沖突未出現緩解，今后俄羅斯和歐盟之間的油氣關聯大概率會“斷掉”，因此對未來預期的沖擊不能忽視。
展開 西氣東輸二線海底管道半自動焊焊接工藝
作者簡介：黃超等，中國石油天然氣管道工程有限公司。
來源：《金屬加工（熱加工）》2016年第22期
