3．7 NOVA輸氣公司對(duì)內(nèi)覆蓋層經(jīng)濟(jì)性分析判定方法應(yīng)用示例
NOVA輸氣公司根據(jù)以上程序，1993～1994年在長約500km的主要輸氣干線上采用了內(nèi)覆蓋層。根據(jù)燃料節(jié)約和覆蓋層費(fèi)用的對(duì)比分析，可在管道的設(shè)計(jì)壽命期間節(jié)約700×10
4美元的輸氣費(fèi)用。
然而，1985～1992年間，由于當(dāng)時(shí)內(nèi)覆蓋層費(fèi)用大幅度增長而燃料價(jià)格卻相當(dāng)大的下降。經(jīng)過燃料節(jié)省和覆蓋層費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比的分析研究，結(jié)果是不使用內(nèi)覆蓋層為最佳方案。另一個(gè)關(guān)鍵因素就是內(nèi)涂和未內(nèi)涂管道的粗糙度值的差別(分別為10．2μm和16．5μm)，而這種差別通過水力計(jì)算的結(jié)果采用內(nèi)覆蓋層是不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)其它因素不變時(shí)，壓縮機(jī)燃料消耗值僅是管壁粗糙度的函數(shù)，在粗糙的管子內(nèi)輸送氣體比在光滑管子里輸氣壓縮機(jī)耗氣量更高。因此，內(nèi)涂和束內(nèi)涂管道所取的有效粗糙度值對(duì)內(nèi)覆蓋層贊用與效益分析是非常關(guān)鍵的。
1993年一份關(guān)于管道效率的研究結(jié)果指出，內(nèi)涂和未內(nèi)涂管道的典型粗糙度分別接近6．4μm和19．1μm。這種修正非常有助于在長約200km的NPS48管道采用內(nèi)覆蓋層。1994年也采用了同樣的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)覆蓋層進(jìn)行了評(píng)判，所以長約300km的NPS30-48管道也使用了內(nèi)覆蓋層。
表8-4 按管子尺寸分布的NOVA系統(tǒng)的內(nèi)涂及未內(nèi)涂管道情況
| 管子的NPS①/mm | 內(nèi)涂管道長度/km | 未內(nèi)涂管道長度/km | 總計(jì)/km |
| ＜406 | 277 | 8730 | 9007 |
| 406 | 1457 | 816 | 2273 |
| 457 | 358 | 47 | 405 |
| 508 | 1273 | 531 | 1804 |
| 559 | 145 | 0 | 145 |
| 610 | 753 | 236 | 989 |
| 660 | 41 | 0 | 41 |
| 762 | 971 | 322 | 1293 |
| 864 | 433 | 0 | 433 |
| 914 | 762 | 412 | 1174 |
| 1067 | 830 | 204 | 1034 |
| 1219 | 213 | 24 | 237 |
| 總計(jì) | 7513 | 11322 | 18835 |
?、貼PS為管道公稱直徑。
由表8-4看出，共有40％的NOVA管道使用了內(nèi)覆蓋層，約97％的NOVA支線(如小于NPS16)未使用內(nèi)覆蓋層，而76％的干線(大于或等于NPSl6)使用了內(nèi)覆蓋層。該分布明顯反映出支線一般不內(nèi)涂而干線一般都考慮使用內(nèi)覆蓋層。
為了檢驗(yàn)不同方法對(duì)粗糙度值的敏感度，對(duì)三個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行了研究。下面的表8-5給出了結(jié)果。
表 8-5 有效粗糙度值對(duì)選擇內(nèi)覆蓋層的作用敏感性研究
| 復(fù)線名稱 | Ke/(已涂/未涂)(μm)(10．16/12．7) | Ke/(已涂/未涂)(μm)(7．62/25．4) | Ke/(已涂/未涂)(μm)(5．08/22．8) |
| 42-in干線復(fù)線 | 不需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) |
| 36-in支線復(fù)線 | 不需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) |
| 16-in支線復(fù)線 | 不需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) | 需要內(nèi)涂(NC) |
從研究中得出以下結(jié)論：
(1)新內(nèi)涂的管道具有代表性的表面粗糙度值為6．35μm；
(2)新管道沒有內(nèi)覆蓋層的表面粗糙度上限值為19μm；
(3)沒有內(nèi)覆蓋層的管道在鋪設(shè)前，其表面粗糙度即會(huì)發(fā)生很大的增加；
(4)成本研究顯示，對(duì)于900mm管道中當(dāng)介質(zhì)流率為中高速、燃料的價(jià)格超過1美元／Mscf時(shí)，就會(huì)從內(nèi)覆蓋層中獲得凈利潤。
3．8 我國酉氣東輸管道采用內(nèi)覆蓋屢的經(jīng)濟(jì)性分析
在西氣東輸管道工程可行性研究中，分別以1016mm、1067mm和1118mm三種管徑設(shè)計(jì)了6個(gè)運(yùn)行方案，在設(shè)計(jì)輸量為120×10
8m
3／a、設(shè)計(jì)壓力為10MPa、站壓縮比為1．25的基礎(chǔ)上，分別對(duì)內(nèi)涂管道和無內(nèi)涂管道進(jìn)行了工藝計(jì)算，其靜態(tài)計(jì)算結(jié)果見表8-6。
根據(jù)表8-6 的計(jì)算結(jié)果，取設(shè)計(jì)輸量下的站場數(shù)、機(jī)組配置及燃料氣耗量，采用費(fèi)用現(xiàn)值(CPVCOS)法對(duì)這6個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。在方案研究階段，由于管道建設(shè)總體投資規(guī)模、配套工程量、流動(dòng)資金數(shù)量等都難以確定，因此，忽略諸如回收固定資產(chǎn)余值、流動(dòng)資金等因素，只估算線路工程投資及站場工程投資。在操作成本估算時(shí)，也相應(yīng)進(jìn)行了簡化，只測算了輸氣的直接操作成本。比較結(jié)果(見表8-7)表明，方案1、3、5(有內(nèi)涂)明顯優(yōu)于方案2、4、6(無內(nèi)涂)。
表8-6 西氣東輸管道工藝靜態(tài)計(jì)算結(jié)果
| 方案序號(hào) | 管徑/mm | 壓力/MPa | 壓縮比 | 粗糙度/μm | 壓力站數(shù)/座 | 需求功率/MW | 耗氣量/(×104m3／d) |
| 方案1 | 1016 | 10 | 1．25 | 10 | 18 | 173．8 | 146．00 |
| 方案2 | 1016 | 10 | 1．25 | 40 | 21 | 225．7 | 189．61 |
| 方案3 | 1067 | 10 | 1．25 | 10 | 12 | 126．9 | 106．65 |
| 方案4 | 1067 | 10 | 1．25 | 40 | 15 | 157．0 | 131．91 |
| 方案5 | 1118 | 10 | 1．25 | 10 | 9 | 97．5 | 81．92 |
| 方案6 | 1118 | 10 | 1．25 | 40 | 12 | 119．9 | 100．72 |
注：在6個(gè)運(yùn)行方案中，上海末站壓力均為4．0MPa。
表8-7 不同粗糙度方案經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果
| 方案序號(hào) | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | 方案6 |
| 項(xiàng)目 |
| 輸氣壓力/MPa | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 站壓比 | 1．25 | 1．25 | 1．25 | 1．25 | 1．25 | 1．25 |
| 管徑/mm | 1016 | 1016 | 1017 | 1017 | 1018 | 1018 |
| 粗糙度/μm | 10 | 40 | 10 | 40 | 10 | 40 |
| 壓縮機(jī)站數(shù)/座 | 18 | 21 | 12 | 15 | 9 | 12 |
| 裝機(jī)功率/MW | 525 | 632 | 365 | 470 | 300 | 380 |
| 燃料氣耗量/(108m3／a) | 5．40 | 7．01 | 3．94 | 4．88 | 3．24 | 3．37 |
| 線路投資/億元 | 205．64 | 201．64 | 226．75 | 222．41 | 246．45 | 241．76 |
| 站場投資/億元 | 67．50 | 77．13 | 48．54 | 58．89 | 40．61 | 48．24 |
| 年直接操作成本/億元 | 17．03 | 18．25 | 16．21 | 17．13 | 16．32 | 16．87 |
| 費(fèi)用現(xiàn)值/億元 | 283．46 | 292．14 | 283．89 | 291．54 | 294．66 | 298．50 |
從表8-7可以看出，對(duì)選取的三種管徑，其管內(nèi)壁有內(nèi)涂與無內(nèi)涂的方案相比，線路投資高，但站場投資和操作成本低，因此，總的費(fèi)用現(xiàn)值有明顯的優(yōu)勢。同時(shí)可以看出，管徑越小，加內(nèi)覆蓋層的方案經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢越明顯。對(duì)于1016mm，1067mm，1118mm三種管徑，有內(nèi)涂方案費(fèi)用現(xiàn)值比無內(nèi)涂方案分別減少3．0％、2．6％和1．3％。
經(jīng)分析，有內(nèi)涂和無內(nèi)涂兩種方案在固定投資和運(yùn)行費(fèi)用方面的效益存在差別。首先，在固定投資方面，以φ1016mm設(shè)計(jì)力案為例，從表8-7中的站場投資一項(xiàng)可知，有內(nèi)涂的管道可減少3座壓氣站，節(jié)約資金約9．63億元。內(nèi)覆蓋層的費(fèi)用以30元／m
2計(jì)，4000km長的管道共需約4億元，故只考慮一次性投資，施加內(nèi)覆蓋晨后就可節(jié)約資金約5．63億元。其次，在運(yùn)行費(fèi)用方面雖然實(shí)際運(yùn)行中影響管道運(yùn)行成本的因素很多，但若只考慮動(dòng)力消耗。在設(shè)計(jì)輔量下，仍以φ1016mm設(shè)計(jì)方案為例，采用內(nèi)涂可節(jié)約功率51．9MW，若全線均使用燃?xì)廨啓C(jī)，每年可減少燃料氣1．61×10
8m
3，按1元／m
3，氣價(jià)計(jì)算，每年即可節(jié)約資金1．61億元。由此看出西氣東輸管道采用減阻型內(nèi)覆蓋層經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。最終設(shè)計(jì)還是選定了內(nèi)涂方案。
在干線精氣管道采用內(nèi)覆蓋層前后經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法中，不論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)方法都還顯得不十分成熟；特別是影響內(nèi)覆蓋層的經(jīng)濟(jì)因素較多，包括管道粗糙度的取值、管道輸量、管徑、輸送距離、燃料價(jià)格、天然氣售價(jià)、涂料成本、施工費(fèi)用等等。這些因素直接影響內(nèi)覆蓋層的經(jīng)濟(jì)性。因此這個(gè)問題尚有待于進(jìn)行深入的研究。
