天然氣管道輸送工藝

1、1【第二章】天然氣管道輸送工藝2第一節(jié)天然氣管道輸送系統(tǒng)的組成輸氣管道系統(tǒng)：輸氣站場(chǎng)、輸氣管道輸氣管道：礦場(chǎng)輸氣管道（或內(nèi)部集輸管線）干線輸氣管道（或長(zhǎng)距離輸氣管線）城鎮(zhèn)輸氣管道（或城鎮(zhèn)輸配氣管網(wǎng)）3站場(chǎng)的功能及作用集氣站凈化處理廠壓氣站（礦場(chǎng)、首站、中間站和末站）調(diào)壓計(jì)量站（首站、末站、中間分輸站）中間分輸站中間進(jìn)氣站中間清管站陰保站干線截?cái)嚅y室儲(chǔ)氣庫(kù)門站（配氣站）集氣站凈化處理廠首站中間站末站門站儲(chǔ)氣站4輸氣管道系統(tǒng)的特點(diǎn)從氣田至用

2、戶是一個(gè)密閉的輸氣系統(tǒng)；天然氣供氣的可靠性很重要；足夠的調(diào)峰能力是保證輸氣系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)；輸氣管道建設(shè)向大口徑、高壓力和長(zhǎng)運(yùn)距方向發(fā)展；大型、高壓輸氣管道破裂事故的后果嚴(yán)重。5第二節(jié)典型站場(chǎng)工藝流程輸氣站的工藝流程：是指由輸氣設(shè)備、管路附件、儀表和管線組成的站內(nèi)管道系統(tǒng)。它表明了天然氣在站內(nèi)的可能流動(dòng)走向以及所承擔(dān)的各種生產(chǎn)任務(wù)。輸氣站場(chǎng)工藝流程操作項(xiàng)目一般有：正常生產(chǎn)流程加壓系統(tǒng)流程分離除塵流程收發(fā)清管器流程調(diào)壓、計(jì)量流程設(shè)備

3、檢修流程加熱系統(tǒng)流程6第二節(jié)典型站場(chǎng)工藝流程長(zhǎng)輸管道首站工藝流程（無壓縮機(jī)組）78長(zhǎng)輸管道中間分輸站工藝流程9長(zhǎng)輸管道末站工藝流程10天然氣管輸氣質(zhì)中所含雜質(zhì)：機(jī)械雜質(zhì)硫化氫二氧化碳游離水液態(tài)烴氧第三節(jié)天然氣管輸氣質(zhì)中所含雜質(zhì)及其質(zhì)量要求11SYT59222003管輸天然氣氣質(zhì)指標(biāo)（101.325kPa，20℃）天然氣中固體顆粒含量應(yīng)不影響天然氣的輸送和利用，固體顆粒直徑應(yīng)小于5mm。12GB17820天然氣的技術(shù)指標(biāo)（101.325k

4、Pa，20℃）13穩(wěn)定流動(dòng)氣體管流的基本方程消耗于摩阻的壓降，氣體上升克服高差的壓降，流速增大引起的壓降。第四節(jié)天然氣管輸流量及其影響因素14水平輸氣管道第四節(jié)天然氣管輸流量及其影響因素15地形起伏的輸氣管道16常用輸氣管道流量計(jì)算公式潘漢德爾B式：前蘇聯(lián)近期公式：威莫斯公式：Cw=0.3967式中：壓力Pa長(zhǎng)度m，管徑m，流量m3sCp=0.39314Cs=0.393017第五節(jié)輸氣管道沿線的壓力分布18輸氣管道沿線的壓力分布曲線19

5、輸氣管道的平均壓力當(dāng)輸氣管道停止輸氣時(shí)，高壓端的氣體逐漸流向低壓端，起點(diǎn)壓力逐漸下降，終點(diǎn)壓力逐漸上升，最后全線達(dá)到某一壓力值，即平均壓力，這稱作輸氣管道的壓力平衡現(xiàn)象。20輸氣管道的壓力分布和平均壓力21第六節(jié)輸氣管道沿線的溫度分布輸氣管道溫降曲線22輸氣管道的平均溫度23第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)律一、首站進(jìn)站壓力對(duì)工況的影響當(dāng)首站進(jìn)站壓力pz1增大或減小時(shí)，沿線各站的進(jìn)、出站壓力隨之增大或減小，致使全線輸氣管道的通過能力也相應(yīng)地增

6、大或減小。各站的進(jìn)站壓力隨pz1的變化量近似相等；而各站的出站壓力隨pz1的增長(zhǎng)趨勢(shì)有所下降，隨pz1的減小趨勢(shì)有所上升。24二、末段管路終點(diǎn)壓力pz對(duì)工況地影響一般，管路的終點(diǎn)壓力pz，即使在較大范圍內(nèi)變化，對(duì)干線系統(tǒng)流量Q的影響也不大。尤其在站數(shù)較多的情況下，這個(gè)影響就更小。末段管路終點(diǎn)壓力pz的增大或減小，只是在干線最后一、二個(gè)壓氣站引起其進(jìn)、出站壓力的增大或減小，而對(duì)前面各站的進(jìn)、出站壓力并不存在影響。第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)

7、律25三、壓氣站或部分壓縮機(jī)組停運(yùn)對(duì)工況的影響干線上某一壓氣站或其部分壓縮機(jī)組停運(yùn)時(shí)，全線輸量下降，且停運(yùn)站的標(biāo)號(hào)越小，輸氣管道的輸氣量下降的越多。也就是說，當(dāng)?shù)谝徽就＿\(yùn)時(shí)，輸氣量下降最多；當(dāng)最后一站停運(yùn)時(shí)，輸氣量下降最少。若全線壓氣站很多時(shí)，當(dāng)最后一站停運(yùn)時(shí)，實(shí)際上對(duì)系統(tǒng)輸氣量幾乎無影響。第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)律停運(yùn)站前的各站進(jìn)、出站壓力均上升；停運(yùn)站后的各站進(jìn)、出站壓力均下降。且離停運(yùn)站越近，壓力變化幅度越大。26四、輸氣干線某

8、處堵塞對(duì)工況的影響輸氣干線某處堵塞時(shí)，將造成全線輸量下降，堵塞點(diǎn)之前的各站進(jìn)、出站壓力均上升；堵塞點(diǎn)之后的各站進(jìn)、出站壓力均下降。且離堵塞點(diǎn)越近，壓力變化幅度越大。第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)律27五、輸氣干線某處泄漏對(duì)工況的影響（定期分氣）輸氣干線某處發(fā)生泄漏時(shí)，將造成全線壓力下降，離漏氣點(diǎn)越近，壓力下降的越多；泄漏點(diǎn)之前的流量增加；泄漏點(diǎn)之后的流量減少。這種趨勢(shì)將隨漏氣量的增大而增大。定期分氣時(shí)，分氣點(diǎn)之前流量增加，分氣點(diǎn)之后流量減小

9、；定期分氣將造成全線壓力下降，離分氣點(diǎn)越近，壓力下降得越多。第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)律28六、定期進(jìn)氣對(duì)工況的影響定期進(jìn)氣時(shí)，進(jìn)氣點(diǎn)之前流量減小，進(jìn)氣點(diǎn)之后流量增加；定期進(jìn)氣將使全線壓力上升，離進(jìn)氣點(diǎn)越近，壓力上升的越多。第七節(jié)輸氣管道的運(yùn)行工況規(guī)律29一、調(diào)峰與調(diào)峰措施在天然氣供氣系統(tǒng)中，供氣量與用氣量在時(shí)間上往往是不平衡的，尤其是對(duì)于以民用氣和商業(yè)用氣為主的系統(tǒng)、或者用氣負(fù)荷對(duì)環(huán)境很敏感的系統(tǒng)，這個(gè)問題就更加嚴(yán)重。這種不平衡表現(xiàn)為

10、一天中每小時(shí)用氣不平衡、一周內(nèi)每天用氣不平衡、一年中每個(gè)季節(jié)用氣不平衡。第八節(jié)輸氣管道的儲(chǔ)氣能力與調(diào)峰30一、調(diào)峰與調(diào)峰措施為了解決這種供需矛盾而采取各種措施使供氣系統(tǒng)的供氣量與用氣量達(dá)到平衡的過程稱為調(diào)峰。調(diào)峰是供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理工作中的一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)任何一個(gè)用氣負(fù)荷隨時(shí)間變化的供氣系統(tǒng)的過程中都不能回避這個(gè)問題。目前國(guó)內(nèi)外采用的調(diào)峰方法主要有：管道末段儲(chǔ)氣地上儲(chǔ)氣罐CNG、LNG調(diào)峰設(shè)施地下管束地下儲(chǔ)氣庫(kù)等。調(diào)峰氣（

11、Peakshavinggas）：指為了平衡用氣量高峰，供作調(diào)峰手段使用的輔助性氣源和儲(chǔ)氣。31一、調(diào)峰與調(diào)峰措施管道末段儲(chǔ)氣調(diào)峰管道末段是指從最后一個(gè)壓氣站的出口到城市配氣站之間的管段。整個(gè)輸氣管道都具有一定的儲(chǔ)氣能力，但由于管道末段直接與城市配氣站相連，所以管道末段的儲(chǔ)氣能力對(duì)供氣系統(tǒng)調(diào)峰的影響遠(yuǎn)大于其他管段。合理安排輸氣方案，充分利用管道末段的儲(chǔ)氣能力，可以在一定程度上緩解天然氣供求矛盾。但由于管道末段儲(chǔ)氣量的限制，這種方法一般只能

12、用于短期調(diào)峰。32一、調(diào)峰與調(diào)峰措施地上儲(chǔ)氣罐調(diào)峰地上儲(chǔ)氣罐工作壓力一般為0.8MPa左右，容量較小，主要用于解決短期用氣不平衡，而且由于安全問題，這種調(diào)峰方式正逐漸減少、趨向淘汰。33一、調(diào)峰與調(diào)峰措施LNG、CNG調(diào)峰LNG調(diào)峰，是60年代以后發(fā)展起來，通常采用低溫常壓儲(chǔ)存方式，儲(chǔ)存溫度在162℃以下，天然氣從液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，體積擴(kuò)大約600倍。目前世界上最大的LNG儲(chǔ)罐容量已達(dá)20萬立方米（日本的NegishiLNG儲(chǔ)罐）。調(diào)峰型L

13、NG廠有很大的靈活性，不僅適用于季節(jié)性調(diào)峰，也適用于日調(diào)峰。CNG調(diào)峰，近些年在城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中使用較多，CNG是指壓縮到20～25MPa的天然氣，約為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下同質(zhì)量天然氣體積的1（250～300），可用于解決日、小時(shí)用氣不均衡問題。34一、調(diào)峰與調(diào)峰措施地下管束地下管束儲(chǔ)氣是將一組或幾組鋼管埋在地下，將天然氣加壓后存于其中，利用氣體的可壓縮性及其高壓下與理想氣體的偏差進(jìn)行儲(chǔ)氣。地下管束實(shí)際上是一種高壓管式儲(chǔ)氣罐，其承壓遠(yuǎn)高于高壓儲(chǔ)

14、氣罐，因此比高壓儲(chǔ)氣罐更經(jīng)濟(jì)。1988年，美國(guó)300家輸配氣管道公司使用的地下儲(chǔ)氣管束已有9700km。35一、調(diào)峰與調(diào)峰措施地下儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰地下儲(chǔ)氣庫(kù)大多是在枯竭油氣藏、含水層和鹽穴等構(gòu)造上建成的，是容量最大、功能最全、適應(yīng)性最強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性最佳的儲(chǔ)氣設(shè)施。到1993年，全世界共有地下儲(chǔ)氣庫(kù)554個(gè)，總儲(chǔ)存能力5020億方，總工作氣量2434億方，儲(chǔ)氣能力相當(dāng)于全世界每年消耗天然氣量的11％，相當(dāng)于民用及商業(yè)領(lǐng)域消耗氣量的44％。我國(guó)現(xiàn)有，

15、大慶喇嘛甸地下儲(chǔ)氣庫(kù)，容量39萬立方；大港大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)，容量6億立方；江蘇金壇地下儲(chǔ)氣庫(kù)，容量：一期10億立方，二期20億立方。36為了使地下儲(chǔ)氣庫(kù)能及時(shí)對(duì)用氣量的變化作出反應(yīng)，用于調(diào)峰的地下儲(chǔ)氣庫(kù)通常建立在用氣中心附近。地下儲(chǔ)氣庫(kù)的適應(yīng)性最廣，既適用中、短期的月、周、日調(diào)峰，也適用長(zhǎng)期的季節(jié)調(diào)峰。但在大多數(shù)情況下，調(diào)峰型地下儲(chǔ)氣庫(kù)主要用于中、長(zhǎng)期調(diào)峰，而短期調(diào)峰可由其它手段（如管道末段儲(chǔ)氣、地上儲(chǔ)氣罐等）實(shí)現(xiàn)。37二、管道末端儲(chǔ)氣

16、能力的計(jì)算38從表中可以看出：末端終點(diǎn)流量增大時(shí)，末端起、終點(diǎn)壓力都要減小，相反，終點(diǎn)流量減小時(shí)，末端起、終點(diǎn)壓力都要增大。這說明城市氣體消耗少時(shí)，向城市的供氣量小于干線的流量（也就是末端起點(diǎn)的流量），多余的氣體積存在末端的管路中，使末端的壓力上升；城市氣體消耗多時(shí)，向城市的供氣量大于干線的輸氣量，不夠的氣體由末端積存的氣體來彌補(bǔ)，使末端壓力下降。二、管道末端儲(chǔ)氣能力的計(jì)算39末端各處的壓力和流量隨著城市耗氣的多少而時(shí)刻變化著。這個(gè)變化

17、是受著一定限制的，即末端起點(diǎn)的最高壓力等于或小于最后一個(gè)壓氣站的出口壓力P1max，末端終點(diǎn)的最低壓力P2min應(yīng)不低于配氣站所要求的供氣壓力。末端的壓力變化范圍決定了末端的儲(chǔ)氣能力。二、管道末端儲(chǔ)氣能力的計(jì)算40儲(chǔ)氣開始時(shí)的末端管道的平均壓力：二、管道末端儲(chǔ)氣能力的計(jì)算41儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)的末端管道的平均壓力：二、管道末端儲(chǔ)氣能力的計(jì)算42儲(chǔ)氣開始時(shí)的末端管道中存氣量：儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)的末端管道中存氣量：二、管道末端儲(chǔ)氣能力的計(jì)算43末端輸氣管的