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、輸氣管道輸氣管道：礦場輸氣管道（或內(nèi)部集輸管線）干線輸氣管道（或長距離輸氣管線）城鎮(zhèn)輸氣管道（或城鎮(zhèn)輸配氣管網(wǎng)）3站場的功能及作用集氣站凈化處理廠壓氣站（礦場、首站、中間站和末站）調(diào)壓計量站（首站、末站、中間分輸站）中間分輸站中間進氣站中間清管站陰保站干線截斷閥室儲氣庫門站（配氣站）集氣站凈化處理廠首站中間站末站門站儲氣站4輸氣管道系統(tǒng)的特點從氣田至用

2、戶是一個密閉的輸氣系統(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)運行的重要環(huán)節(jié)；輸氣管道建設(shè)向大口徑、高壓力和長運距方向發(fā)展；大型、高壓輸氣管道破裂事故的后果嚴重。5第二節(jié)典型站場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)的可能流動走向以及所承擔的各種生產(chǎn)任務(wù)。輸氣站場工藝流程操作項目一般有：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)典型站場工藝流程長輸管道首站工藝流程（無壓縮機組）78長輸管道中間分輸站工藝流程9長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（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（101.325k

4、Pa，20℃）13穩(wěn)定流動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輸氣管道停止輸氣時，高壓端的氣體逐漸流向低壓端，起點壓力逐漸下降，終點壓力逐漸上升，最后全線達到某一壓力值，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)輸氣管道的運行工況規(guī)律一、首站進站壓力對工況的影響當首站進站壓力pz1增大或減小時，沿線各站的進、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的增長趨勢有所下降，隨pz1的減小趨勢有所上升。24二、末段管路終點壓力pz對工況地影響一般，管路的終點壓力pz，即使在較大范圍內(nèi)變化，對干線系統(tǒng)流量Q的影響也不大。尤其在站數(shù)較多的情況下，這個影響就更小。末段管路終點壓力pz的增大或減小，只是在干線最后一、二個壓氣站引起其進、出站壓力的增大或減小，而對前面各站的進、出站壓力并不存在影響。第七節(jié)輸氣管道的運行工況規(guī)

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

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

9、；定期分氣將造成全線壓力下降，離分氣點越近，壓力下降得越多。第七節(jié)輸氣管道的運行工況規(guī)律28六、定期進氣對工況的影響定期進氣時，進氣點之前流量減小，進氣點之后流量增加；定期進氣將使全線壓力上升，離進氣點越近，壓力上升的越多。第七節(jié)輸氣管道的運行工況規(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間上往往是不平衡的，尤其是對于以民用氣和商業(yè)用氣為主的系統(tǒng)、或者用氣負荷對環(huán)境很敏感的系統(tǒng)，這個問題就更加嚴重。這種不平衡表現(xiàn)為

10、一天中每小時用氣不平衡、一周內(nèi)每天用氣不平衡、一年中每個季節(jié)用氣不平衡。第八節(jié)輸氣管道的儲氣能力與調(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到平衡的過程稱為調(diào)峰。調(diào)峰是供氣系統(tǒng)設(shè)計和運行管理工作中的一項非常重要的內(nèi)容，在設(shè)計任何一個用氣負荷隨時間變化的供氣系統(tǒng)的過程中都不能回避這個問題。目前國內(nèi)外采用的調(diào)峰方法主要有：管道末段儲氣地上儲氣罐CNG、LNG調(diào)峰設(shè)施地下管束地下儲氣庫等。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氣。31一、調(diào)峰與調(diào)峰措施管道末段儲氣調(diào)峰管道末段是指從最后一個壓氣站的出口到城市配氣站之間的管段。整個輸氣管道都具有一定的儲氣能力，但由于管道末段直接與城市配氣站相連，所以管道末段的儲氣能力對供氣系統(tǒng)調(diào)峰的影響遠大于其他管段。合理安排輸氣方案，充分利用管道末段的儲氣能力，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)峰措施地上儲氣罐調(diào)峰地上儲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存方式，儲存溫度在162℃以下，天然氣從液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，體積擴大約600倍。目前世界上最大的LNG儲罐容量已達20萬立方米（日本的NegishiLNG儲罐）。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)燃氣輸配系統(tǒng)中使用較多，CNG是指壓縮到20～25MPa的天然氣，約為標準狀態(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行儲氣。地下管束實際上是一種高壓管式儲氣罐，其承壓遠高于高壓儲

14、氣罐，因此比高壓儲氣罐更經(jīng)濟。1988年，美國300家輸配氣管道公司使用的地下儲氣管束已有9700km。35一、調(diào)峰與調(diào)峰措施地下儲氣庫調(diào)峰地下儲氣庫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、經(jīng)濟性最佳的儲氣設(shè)施。到1993年，全世界共有地下儲氣庫554個，總儲存能力5020億方，總工作氣量2434億方，儲氣能力相當于全世界每年消耗天然氣量的11％，相當于民用及商業(yè)領(lǐng)域消耗氣量的44％。我國現(xiàn)有，

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

16、能力的計算38從表中可以看出：末端終點流量增大時，末端起、終點壓力都要減小，相反，終點流量減小時，末端起、終點壓力都要增大。這說明城市氣體消耗少時，向城市的供氣量小于干線的流量（也就是末端起點的流量），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，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，使末端壓力下降。二、管道末端儲氣能力的計算39末端各處的壓力和流量隨著城市耗氣的多少而時刻變化著。這個變化

17、是受著一定限制的，即末端起點的最高壓力等于或小于最后一個壓氣站的出口壓力P1max，末端終點的最低壓力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氣能力。二、管道末端儲氣能力的計算40儲氣開始時的末端管道的平均壓力：二、管道末端儲氣能力的計算41儲氣結(jié)束時的末端管道的平均壓力：二、管道末端儲氣能力的計算42儲氣開始時的末端管道中存氣量：儲氣結(jié)束時的末端管道中存氣量：二、管道末端儲氣能力的計算43末端輸氣管的