兰州到银川输气管道首站工艺设计毕业论文.doc

摘 要 天然气是优质 高效 清洁的能源和化工原料 在支持国民经济可持续发展 改善人民生活水平和保护环境方面已开始发挥越来越重要的作用 作为天然气开 发和利用的纽带 管道已成为中国天然气输送的主要方式之一 但天然气管道的 建设投资越来越大 输送距离越来越长 自动化程度要求也越来越高 这就要求 建立完善输气管网 本设计主要进行兰州到银川输气管道首站工艺设计 其主要内容包括三部分 说明部分 计算部分和绘图部分 在说明部分 主要介绍了工程概况 设计方案 比较与选择 压气站布置 管道材料选择 输气管道运行与管理 辅助生产设施 和输气管道存在的问题及改进意见 在计算部分 主要计算管径 水力计算 布 站计算 压缩机和驱动机选型 确定工作参数及校核 末端储气量计算 管道强 度校核 在绘图部分 绘制了沿程压降图 压气首站平面布置图和压气首站流程 图 本次设计根据地形地貌 地理位置 管道长度 管道的年输量 天然气组分 沿线年平均地温及水文地质等情况 运用输气管道基本理论和基本原理 进行水 力计算 经济计算并加以分析 最终确定输气站布置的最优方案 关键词 输气管道 设计 天然气 方案 末站 Abstract Natural gas as a clean high effect and high quality energy chemical raw materials in support of sustainable economic development improvement of the people s standard of living and the protection of the environment has begun to play an increasingly important role As a natural gas pipeline and the development and use of the link has become China s Natural gas transmission one of the main methods However investment of a natural gas pipeline construction is becoming much the distance of transmission is becoming long and it calls for higher automation system and constructs perfectly gas transmission pipeline system The design is from Jingbian to Dezhou gas pipeline terminal station design process The design includes three main parts the narrative some calculation and graphics part In the notes the major overview of the project design plan comparison compressor stations layout piping material selection Layout auxiliary equipment gas pipeline operation and management of gas pipelines and the problems and improvements in the calculation the major terms of diameter hydraulic compressor stations distance calculation the gas turbine selection technical and economic terms part of thermodynamic calculation Drawing in part by drawing the map pressure drop along the way along the way temperature map a full range of layout pressure gas terminal station layout map and pressure gas terminal station flowchart According to the current design of the topography location length of pipeline the pipeline throughput and gas composition along average temperature and hydro geological information use gas pipelines basic theory and principle hydraulic calculation Economic calculation and analysis and the final gas station layout of the best option Keywords Gas Pipeline Design Natural gas Program Terminal station 目目 录录 引引 言言 1 1 说明部分 3 1 1 工程概况 3 1 1 1 设计的主要任务 3 1 1 2 设计原则 4 1 1 3 管道敷设方式 5 1 1 4 穿越河流的方案选择 6 1 2 设计方案比较 6 1 3 压气站的平面布置 8 1 3 1 压气站的功能 8 1 3 2 燃 压机组选型 9 1 3 3 机组布置 10 1 4 管道材料选择 10 1 5 平面布置 11 1 5 1 生产建筑 11 1 5 2 生活建筑 12 1 6输气管道生产 运营及管理 12 1 6 1 建立全面的安全生产工作制度 12 1 6 2 管道投产初期的安全防范措施 13 1 6 3 安全管理 13 1 7 辅助生产设施 13 1 7 1 供配电 14 1 7 2 给水排水及消防 14 1 8 输气管道存在的问题及改进意见 15 1 8 1 腐蚀及控制 15 1 8 2 管道失效原因及对策 16 1 8 3 环境保护 16 2 计算部分 17 2 1输气管径计算 17 2 1 1确定输气管评估性通过能力利用系数 H K 17 2 1 2 计算输气管评估性通过能力q 18 2 1 3确定输气管径 18 2 1 4计算钢管的壁厚 18 2 1 5确定输气管内径 19 2 2水力计算 19 2 2 1混合气体的密度 相对密度和动力黏度 19 2 2 2混合气体的雷诺数 摩阻系数和压缩因子 20 2 2 3压力计算 21 2 2 4计算压缩系数 24 2 3末端储气量计算 24 2 3 1末端储气长度计算 Z l 24 2 3 2末端管路的几何长度 T V 24 2 3 3计算储气量 A V 24 2 4确定工作参数及校核 26 2 4 1混合气体的绝热指数K 26 2 4 2确定多变效率 pol 与多变指数m 26 2 4 3压缩机消耗的理论功率N 26 2 5压缩机和驱动机选型 27 2 5 1的关系求Q 27 2 5 2求压气站特性系数A B 27 2 5 3工况校核 28 2 6布站计算 29 2 6 1计算压气站间距L 29 2 6 2确定压气站数 sc n 并化整 29 2 6 3以管路特性方式进行布站 忽略站内损失 30 2 7管道强度校核 31 2 7 1壁厚校核 31 2 7 2当量应力校核 31 2 8经济性计算 32 表 2 1 计算结果表 36 结结 论论 39 谢谢 辞辞 40 参考文献参考文献 41 附录附录 42 附表1 压气站站内工艺管线和设备中的压力损失 42 附表2 海拔高度修正系数 42 附表3 不同平均温度和平均压力下的天然气定压比热 43 附表4 敷管条件的设计参数 44 附表5 表 6 强度设计系数 45 附表6 几种离心压缩机的主要指标 45 兰州兰州 银川天然气管道首站工艺设计银川天然气管道首站工艺设计 引 言 我国是世界上天然气开采和利用最早的国家之一 也是最早用管道 竹管 输送天然气的国家 在明末清初 竹木笕连成较长的管道用来输送天然气 成为 最原始的输气管道 但真正的长距离输送天然气的管道还是 1963 年在四川建成 的第一条巴 渝输气管道 经过 40 多年的努力 随着中国在冶金 制造 通信 自控仪表等方面的技术进步使管道工程技术水平有了很大的提高 输气管道建设 已有了一套可遵循的标准 规范 技术上具备了建造高压 大口径 现代化输气 管道的能力 近十多年来 我国管道事业有了很大的发展 我国现已建成或即将建成的输 气干线有西气东输 陕京一线 陕京二线 忠 武线等 其中 陕京干线途经陕 西 山西 河北和北京等 3 省 1 市 22 县 西气东输管道沿线经过甘肃 宁夏 陕西 山西 河南 安徽和江苏等省区 最终到达上海 这些管道构成天然气动 脉 已成为中国输气管网的主干线 进入 21 世纪 随着十一五计划的良好开局 要构建社会主义和谐社会和建设创新型国家 这对国家能源战略提出了新的要求 节约能源已成为一项重要举措 而天然气作为清洁的优质能源和化工原料 在支 持国民经济可持续发展 改善人民生活水平和保护环境等方面已发挥着越来越重 要的作用 同时也是城市现代化程度的一个重要标志 随着中国经济持续增长 天然气的开发和利用又迎来了前所未有的大好时机 管道作为天然气开发和利用 的纽带 已成为中国天然气能源输送的主要方式之一 但天然气管道的投资越来 越大 输送距离越来越长 自动化程度要求也越来越高 这就要求建立完善输气 管网 而培养人才却是解决这一问题的最好方式 所以这对教育工作者提出了严 峻的挑战 为了适应石油化工工业教育事业发展形势的需要 让石油学子进一步 巩固所学的知识 掌握一定的技能 培养出高素质 强能力 宽专业和创新型的 复合型人才 将来加入石油 石化行业 为我国能源事业的发展作贡献 本设计主要内容包括三部分 即说明部分 计算部分和绘图部分 在说明部 分 主要介绍工程概况 设计方案比较选择 压气站布置 管道材料选择 压气 站平面布置 输气管道运营及管理 辅助生产设备 和输气管道存在的问题 及改近义见 在计算部分 主要计算管径 水力计算 布站计算 压缩机和驱动 机选型 确定工作参数及校核 末端储气量计算 管道强度校核 在绘图部分 需要绘制沿程压降图 压气首站平面布置图和压气首站流程图 1 说明部分 1 1 工程概况 1 1 1 设计的主要任务 1 任务书 设计对象 兰州到银川输气管道 年输量 Q 15 亿 距首站 150输 3 makm 入气体 5 亿立方米 年 设计的最高操作压力为 6 4MPa 气源进站压力为 5 0MPa 进配气站压力为 1 8Mpa 平均输气温度为 21 各站自用气系数 0 8 沿线最大C 冻土厚度 1 23m 全长 559 2 公里 介质为天然气 天然气组分见下表 1 1 表 1 1 天然气成分表 天然气成分摩尔成分摩尔质量 M 摩尔容积 mol m 3 动力黏度 10 6 4 CH 0 9416 04 22 36210 60 26 C H 0 01230 07 22 1878 77 38 C H 0 00444 10 21 9367 65 410 C H 0 00258 12 21 5046 97 512 C H 0 00272 15 20 8916 48 2 CO 0 00444 01 22 26014 30 2 H S 0 03334 08 22 18011 90 2 N 0 00328 01 22 40317 00 1 1 2 设计原则 1 线路勘察 勘查工作包括地形测量和水文地质 工程地质勘查 目前在经过研究调查 选择一条技术上可能 经济上合理 政策上合理的线路和站址 并为设计提供基 础资料 勘察工作主要内容 1 了解管道沿线的地形地貌 2 线路工程的地质调查和测绘 3 测量沿线土壤的电阻率 每隔一至三公里 4 穿越枯水期水面宽度在以上的河流 在线路左右各内进行地形 m50m50 测量 测出穿越处河深及河床纵断面图 2 线路走向选择原则 线路选择应遵循安全 经济 方便 同时达到最佳化的原则 既满足建设单 位对工程提出的要求 又使工程费用和运行期间管线的操作维护费用最低 线路 走向选择原则如下 1 力求平顺取直和线路最短的原则 线路应尽可能平顺取直 缩短线路长 度 同时线路走向也要尽可能靠近气田 城镇和工矿企业 2 线路工程建设投资最低的原则 a 在线路平顺取直的前提下 要合理利用地形条件 以降低工程建设投资 b 线路应尽可能避免发生大型的穿 跨越 以减少跨越工程的投资 3 力求安全的原则 a 线路应尽可能避开高烈度地震区 沙漠 沼泽 滑坡 泥石流等不良工 程地质区和施工困难区 b 线路走向要与沿线大型城镇 重要的工厂和经济开发区保持必要的安全距 离 取直缩短线路长度 同时线路也要尽可能靠近气田 城镇和工矿企业 4 与国家和地区经济发展规划环境保护要求相一致 管线敷设地区的选择 应符合我国现行的有关规定 线路走向应避开城市规划区 文物古迹 风景名胜 自然保护区等 5 充分利用现有交通 通信 生活和其他社会依托条件 线路选择应尽可 能利用沿线交通 通信 电力 水源 建筑材料 劳动力以及职工的生活 医疗 卫生等要依托就近的社会依托条件 6 有利于天然气新开发区开发和天然气市场发展 线路选择有利于天然气 新开发区开发和考虑今后天然气市场的发展 7 有利于管道施工和管道运行中的维护 线路尽量利用现有公路 铁路 少建新公路 方便运输 管道施工和管道运行中的维护管理 3 站址的选择原则 1 输气站的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求 各类输气站宜联 合建设 2 输气站位置应符合下列要求 a 地势平坦开阔 b 应避开山洪 滑坡等不良地质灾害及其它不宜设站的地方 c 供电 给水排水 生活和交通方便 d 输气站应设有生产操作和设备检修的作业通道及行车通道 并且行车通 道应与外界公路相同 e 与附近工业 企业 仓库 火车站及其它设施的安全距离应符合现行国 家标准 原油和天然气设计防火规范 3 输气站应设有生产操作和设备检修的作业通道及行车通道 并应有车行 道与外界公路相通 4 注意 三废 的治理及其他环境保护措施 维护生态平衡 1 1 3 管道敷设方式 1 输气管道一般采用埋地方式敷设 特殊地段也可采用土堤 地面等形式 敷设 并采用沥青防腐层和阴极保护 管线使用硬质聚氨酯泡沫塑料绝缘 线路 冻土层深度为 1 11 1 39 2 架空敷设的架空高度应根据使用要求确定 一般以不妨碍交通 便于检 修为原则 通常管底至地面净空高度应符合管底至地面净空高度表的规定 表 1 2 管底至地面净空高度表 类别净空高度 m 人行道路2 2 公路5 5 铁路6 0 电气化铁路11 0 荒山0 20 3 1 1 4 穿越河流的方案选择 小型河渠穿越 其中包括架空穿越和水下穿越 一般以水下埋地敷设穿越较 好 穿越点上下游各 50 100 米内无弯处 将管线埋于河水中冲刷层以下 主河 道一般用铁丝稳定 穿越管段一般采用 12mm 的沥青绝缘层 对于大型河流 可 采用水面支架跨越 对于大型河流 可采用水面支架跨越 1 2 设计方案比较 输气管道有五大技术经济参数 这就是 管径 输送压力 压缩比 压缩机 站数和管壁厚度 我们根据这五个参数来评价一条输气管道在技术上是否先行 在经济上是否合理 方案比较法就是根据输气管道的输量 定出管径 输送压力 压缩比 压缩 机站数和管壁厚度 这些参数是相互联系 相互制约的 对上述的五个参数进行 不同的组合 然后对这些方案进行技术经济比较 确定其中最优方案 由于钢管 的规格 压缩机的型号 以及钢管和压缩机等设备在预定施工期内的供应等条件 的限制 因此 可供竞争的方案数目一般是有限的几个 为对输气管道的设计方案进行技术比较 我们引入年当量费用 S 的概念 Y T J S 式中 S 年当量费用 T 抵偿期 取 16 年 Y 年经营费用 万元 年 J 总投资或总建设费用 由以下几部分组成 1 管线投资 耗钢量 价格 元 1 J 2 机组投资 元 台 台 站 站数 元 2 J 3 压气站投资 n 1 中间站投资 首站投资 末站投资 元 3 J 4 管理费用 管线长度 每千米管理费用 元 4 J 5 年经营费用 Y 年供气量 天然气价格 气 6 总投资或总建设费用为 4321 KKKKK 采用方案比较法的基本步骤如下 1 将任务输量换算成计算数量 2 初设定三个输送压力等级 3 初设定三个压比等级 4 初算对应的管径 5 根据初定的设计压力和压比确定九种方案 6 根据钢管规格 根据标准选出与初算的管径相近的一种管径 7 根据初定输送压力和选出的管径 求管道壁厚 然后计算管道的内径 8 确定输气管计算段的压力 9 初设定压缩机站站间距 10 计算压缩机站站间距 11 初设输气管道末段长度 12 计算输气管道末段长度及全线压缩机站站数 13 计算末端储气量 14 计算一个压缩机站所需的总功率 15 选择压缩机型号和驱动机 16 计算九种方案的基建投资和利润费 按微利管输费对九种方案进行比较 微利管输费最大的方案将为最优方案 17 按最优方案下的参数校核 1 3 压气站的平面布置 1 3 1 压气站的功能 天然气在输气管道的流动过程中由于各种水力摩阻 其压力会不断地下降 从而导致输气管道通过能力的降低 因此仅依靠天然的地层压力长距离输送大量 的天然气是绝对不可能的 为在输气管道中保持规定的天然气流量 并保证天然气在管道沿线的最优压 力 就必须建造压气站 压气站保障主要工艺过程 天然气的处理和输送 得以 实现 压气站是干线输气管道不可分割的组成部分 正是依靠安装在压气站上的动 力设备 输气才得以保证 压气站是包括在干线输气管道之内的构筑物群体中的 控制单元 正是压气站的工作参数决定了输气管道的工况 有了压气站 当用气 量发生变化时 就可调节输气管道的工况 从而最大程度地利用输气管道的储气 能力 在干线输气管道上要区别开三种主要类型的压气站 即首站 中间站和增压 站 首站压气站直接建在气田之后 由于在气田开采过程中地层压力的下降 首 站压气站的用途就是供天然气保持必要的压力 以便继续在干线输气管道中输送 首站压气站的特点就是高压比 这是由几台输气机组串联工作提供的 在首 站压气站上对天然气处理 除尘 干燥 脱水和脱冷凝液 脱硫和二氧化碳等 的质量提出了更高的要求 在干线输气管道上 通常每隔 100 到 200 千米建造一座中间压气站 其用途 是根据设计要求 把进站的天然气从进口压力压缩到出口压力 以保证干线输气 管道中规定的天然气流量 增压站建在有地下储气库的地方 其用途是从干线输气管道中把天然气压送 地下储气库中和从地下储气库中抽出天然气 通常是在冬季 将其送入干线输气 管道或直接将天然气送给用户 增压站也是建在气田的 一般是当地层压力下降 到低于干线输气管道中的压力时 与中间压气站相比 增压站的显著特点是高压 比 对从地下储气库出来的天然气要进行完善的处理 用干燥器 分离器 除尘 器 以除去天然气带出来的机械杂质和水分 末站是天然气管道的终点站 气体通过末站供应给用户 通常 末站具有分 离 计量 调压 清管气接收等功能 在天然气进用户附近要建造配气站 以便在天然气进入供气管网以前将其压 力降到所要求的值 一座压气站的主要设备有 1 压气站与干线输气管道的连接枢纽 2 干线输气管道清管器收发室 3 天然气净化装置 4 天然气冷却装置 5 输气机组 6 压气机车间的工艺连接管网 7 机组工艺连接管网上的截流阀 8 启动用的天然气和燃料气的处理装置 9 脉冲气处理装置 10 各种辅助设备 润滑油设备 锅炉房 空气压缩机 油料库 配气站 调节站 11 动力设备 变电站 变压器 配电装置 备用发电站 12 总控制室和自控系统 13 压气站连接管网电化学保护设备 1 3 2 燃 压机组选型 1 压缩机机组的台数应根据压气站的总流量 总压比 出站压力 气体性 质等参数进行技术比较后确定 2 压气站宜选用离心式压缩机 单机以及压缩的压力比为 1 1 1 5 3 同一压气站内的压缩机组 宜采用同一机型 4 压缩机的原动机 应结合当地能源供给情况 进行技术经济比较后进行 确定 离心式压缩机宜采用燃气轮机 5 驱动设备所需的轴功率应与压缩机相匹配 压缩机和驱动机选型是天然气输送管道设计过程中的主要工作内容之一 选 型的正确与否直接影响设计的科学性 可操作和经济合理性 正确的选择压缩机 和驱动机 不仅和减少管道输送工程的工作量 而且可大大提高其经济效益 因 此合理选择天然气长输管道中的压缩机和驱动机对管输工程具有重要意义 天然气长输管道的特点是日输气量大 而离心压缩机具有适用于大流量中 低压的特点 还有众多优点 1 排出压力稳定 能适应广泛的压力变化范围和较宽的流量调节范围 2 热效率高 3 压力比较高 适应性较强 4 对制造压缩机的金属材料要求不高 因此 选用离心式压缩机作为大型天然气长输管道的增压设备 并配燃气轮 机为驱动机 以充分发挥燃汽轮机可用管输介质为动力燃料的优点 同时余热还 可发电 也易于与离心式压缩机相匹配 压缩机机驱动机选型按照技术先进 运 行可靠 易于维护 负载调节灵活 投资消极耗能低的原则进行 驱动机有电动机及燃气轮机两类 其性能比较如下 a 电动机优点是结构简单 运行平稳 可靠性好 但是调速困难 操作不 灵活 b 燃气轮机优点是 1 结构简单紧凑 重量轻 2 转速高 单机功率大 3 占 地少 建设周期短 4 机组启动速度快 5 耗水量小 润滑油耗油少 6 宜与离心 压缩机匹配 缺点是热效率低 天然气管道输送的介质本身是一种十分优越的动力燃料 而燃气轮机除上述 的特点外 均可以以天然气为原料 因此 燃料就可以就地取材 从能源利用上 更经济合理 运行自成体系 节约投资 同时燃气轮机易与离心式压缩机相匹配 综上所述 本设计采用燃气轮机与离心式压缩机相匹配 1 3 3 机组布置 要求 1 压缩机根据工作环境及对机组的要求 布置在露天或厂房内 在高寒地区 或风沙地区宜采用全封闭厂房 其他地区宜采用敝开式厂房 2 厂房内压缩机及其辅助设备的布置 应根据机型 机组功率 外形尺寸 检修方式等因素按单层或双层布置 并应符合下列要求 a 两台压缩机的突出部分间距及压缩机组与墙角的间距应能满足操作 检 修的场地和通道要求 b 压缩机的布置应便于干线的安装 c 压缩机基础不得与厂房基础及上部结构相连 1 4 管道材料选择 管道材料的选择应遵循下列原则 1 输气管道所用的钢管应根据使用温度 压力 介质特性 使用地区因素 经济技术比较确定后 采用钢管和钢材 应具有良好的韧性和焊接性能 2 输气管道凡采用国家产的钢管应符合国家现行标准 石油天然气输送管道 用螺旋风埋焊钢管 石油天然气输送直缝电阻缝钢管 输送流体用无缝钢管 有关规定 3 当输气管道采用设计规范规定以外的钢管时 其材质应是镇静钢 并满足 下列基本要求 a b 0 85 sb 0 25 0 035 0 4 CSP 4 输气管道所采用的钢管应根据强度等级 管径 壁厚 焊接方法及使用环 境温度等因素 对材料提出韧性要求 5 钢管表面的凿痕 刻痕和凹痕等有害缺陷应按下列要求处理 a 钢管在运输 安装或修理中造成壁厚剪薄时 管壁上任一点的厚不应小 于公称壁厚的 90 b 凿痕 槽痕应打磨光滑 对被电弧烧痕所造成的冶金学上的刻痕应打磨 掉 打磨后的管壁后小于规范的规定时 应将管子受损部分整段切除 严禁嵌外 1 5 平面布置 平面布置的任务就是要综合解决场地的规划和整治 房屋与建筑物的合理布 置 在符合工艺要求的前提下完成道路 工艺管网和其他各种辅助系统管网的合 理安排 并保证这些规划布局和安排同当地的地形地质条件相适应 平面布置时 还要确保各工艺设施的布局能取得最好的经济效益 并顾及到 采光风向 噪音等条件 以及可能采用的先导化的施工方法和最新的施工机械来 完成建筑安装工作 1 5 1 生产建筑 尽量采用联合建筑 除因工程地质条件需要特殊处理外 尽可能采用同一结 构形式 减少型号 以提高模板周转率 节约材料 尽量采用节制及配装构件 加快工程建设速度 保证质量 1 5 2 生活建筑 建筑地点的选择应合理 尽量靠近生产区 以便于工人上下班方便 又要注 意房间距 减少生产区噪音 污水 烟雾等给工作生活上带来的危害 要方便职 工的文化生活 表 1 3 压气站其它建筑一览表 序号建筑物名称单位面积 m2 1 变电所座 70 2 压缩机车间座 800 3 消防车库座 1000 5 消防水池 座 800 6 污水处理系统 500 7 办公楼栋 1500 8 职工食堂栋 500 9 浴室栋 400 10 修理车间栋 800 11 材料堆放场栋 1200 12 仪表间栋 400 13 仓库栋 1500 14 门卫栋 30 15 职工休息室栋 300 1 6 输气管道生产 运营及管理 1 6 1 建立全面的安全生产工作制度 1 安全生产责任制 1 建立与生产安全有关的各级各类人员的安全生产责任制 2 建立与生产安全有关的各级管理部门的安全生产责任制 2 建立安全生产培训制度 1 6 2 管道投产初期的安全防范措施 1 加强施工监督 尽量避免沙粒 泥土等杂质进入管道 2 在管道施工或清管时 增加管道的吹扫与清管次数 以降低管内沙粒 泥 土等杂质的残余量 3 完善汇管和分离器的排污方案 定期对分离器 汇管进行排污并定期对计 量 调压 排污等设备进行保养维护 对于分离器排污 建议采用离线 湿法排污 如果天然气中水和轻质油堵塞管道 仪表和阀门 可采用以下方法处理 a 加强施工监督 把用水试压的管道吹干净 投产增加通球清管次数 并 尽可能将排水排放干净 b 投产初期严格控制气体质量 尽可能在油田净化厂将烃处理干净 也可 以在首站等地增加临时轻烃回收装置 定期排放轻烃和水 另外 对操作人员要进行技术培训 完善管理制度和操作规程 杜绝各种事 故的发生 1 6 3 安全管理 1 重视消防队伍建设 消防队伍建设必须确保组织健全 人员落实 在消防员配备上自上而下形成 一个保障有力的消防管理网 当地消防部门指导下 健全各级防火责任制 防火 档案 制定灭火作战计划 认真进行消防监督工作 为了确保消防安全 加强对消防设施器材的管理维护和日常工作的消防监护 我们主要采取了 六定 措施 a 定人 b 定时 c 定量 d 定点 e 定效 f 定修 2 加强消防技能训练 提高自防自救能力 在消防技能训练提高上 我们将每年的消防技能训练时间分为两个阶段 第 一阶段为巩固阶段 主要进行应知应会的消防基本功训练 第二阶段进行巧练 老队员们巧动脑筋 敢于创新 总结一套速度快 质最高 既实用又具有可操作 性的训练方案 并逐渐推广 3 应付生产中突发事件 突发的事件可能使天然气大量外泄并有出现燃烧和着火爆炸事故的危险 处 理这类事件困难又复杂 需要编制应急预案作周全的事前准备 1 7 辅助生产设施 1 7 1 供配电 1 输气站用电电源应从所在地区电力系统取得 当从坐在地区取得的电源不 经济和不可靠时 可设置自备电源 自备电源宜利用管输气发电或经技术经济比 较后认为可行的其他电源 2 供电应根据所在地区供电系统的条件 输气占用电负荷 用电设备电压等 级以及输电线路长度等因素经技术经济比较后确定 3 输气占用电负荷等级确定应符合下列规定 a 采用电力作输气动力的压气站用电负荷宜为一级 b 其他输气占用电负荷宜为二级 4 输气站应设事故照明 其照度应能保证主要工作场所正常工作照明的 10 5 控制 仪表 通信等设施的用电 当因停电而影响到输气站正常运行可能 导致事故时 应设应及供电设施 6 输气站应按国家现行标准 油气田爆炸危险场所分区 划定爆炸危险场所 并应按爆炸危险场所等级选配电器设备和电器线路 1 7 2 给水排水及消防 1 输气站给水方案设计根据生产生活消防用量和水质要求 结合当地水源条 件 在保证生产和安全的基础上 综合比较确定 生产 生活及消防用水宜采用 同一水源 2 输气站总用量应包括生产用水量 生活用水量 消防用水量 绿化用水量 和浇洒道路用水量和未可预见水量 未可预见水量宜按最高日用水量的 15 25 计算 3 安全水池的设置应根据输气站用水量 供水系统的可靠性确定 4 给水水质应符合下列规定 a 生产用水应符合输气工艺要求 生活用水用符合现行国家标准 生活饮 用水卫生标准 当生产 生活用水采用同一给水管网供给时 其水质必须符合生 活饮用水的水质标准 b 循环水的水质和处理应符合现行国家标准 工业循环水 冷却设计规范 的有关规定 c 当压缩机组自身常带有循环水冷却系统时 其冷却水质应符合机组规定 的水质要求 5 输气站污水经处理达到国家或当地政府规定排放标准后才能排放 6 输气站内生活污水和雨水 可直接排至站场外 7 输气站消防给水系统和设施的设置 应符合现行国家标准 石油天然气工 程设计防火规范 GB 50183 的有关规定 1 8 输气管道存在的问题及改进意见 1 8 1 腐蚀及控制 腐蚀是一个自然的过程 它往往以多种形式不知不觉地发生着 1 腐蚀类型 a 电偶腐蚀 b 杂散电流腐蚀 c 细菌腐蚀 d 其他类型 直接化学 腐蚀 干氧化 大气腐蚀 2 控制方法 a 涂层 涂层可使外露金属表面减少到最小 现在可用的管道涂层很多 这些涂层实际上使管道与土壤绝缘 然而 在管道下沟回填后 管道涂层设有一 点漏涂点是不可能的 想做到无漏涂点 要用检测器检测 b 电绝缘 电绝缘可有效地隔绝配管与其他构造物的短路 为了便于用电 绝缘法实施腐蚀控制 可利用的绝缘设施有法兰总成 预制绝缘短节 活接头获 联管结 电绝缘件一般安装在仪表处 干线支管接头 压缩机站 杂散电流区 异种金属连接处 过路套管如入户管线处 使绝缘件的地区 腐蚀情况将控制在 最小程度 c 连接线 通过连接线将辅助构筑物外界管线纳入同一保护方案中 并防 止电解腐蚀发生 通过连接线控制杂散电流是一种防腐办法 由于管线不是独自 存在的 来自它附近的公用设施 市政管道及邻近的阴极保护系统的杂散电流 会对管线造成一定的腐蚀 实际上 及经济有可靠的有效的防腐方法是恰当地涂 敷一层优质涂料 并实施阴极保护 1 8 2 管道失效原因及对策 输气管道穿地区广 穿越地区地形复杂 在运行中容易失效 其中主要是由 以下原因引起的 1 第三方破坏 包括人为和自然的破坏 在管道沿线设标志 新管道选线时 应尽量避开自然灾害重的地区 2 腐蚀 包括内腐蚀 外腐蚀和应力腐蚀 土壤腐蚀性强 阴极保护失效和 绝缘层老化导致外腐蚀 输送介质等造成内腐蚀 施工等造成应力腐蚀 因此要 加强阴极保护 确保涂层质量 提高清管效果 避免施工产生拉应力 3 误操作 包括设计误操作和施工误操作 为减少操作误差 操作人员应严 格按照实际规范要求进行操作 4 材料缺陷 包括管材初始缺陷和施工缺陷 导致管道整体强度降低 直接 影响管道运行可靠性 应加强管材的质量检查 提高制造工艺水平 建立严格的 施工检测制度 1 8 3 环境保护 1 环境保护的依据 主要依据是 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国环境大气污染 防治法 等相关环境保护的法律 2 工程建设中环境保护的基本要求 1 把工程建设施工中对自然环境条件和自然界生态平衡状态的影响 尤 其是对地表土壤自然状态的扰动程度降低到最低限度 维护自然环境条件的稳定 和自然界的生态平衡 2 把环境保护和安全生产的要求结合起来 采取线路分段设置事故自动 关断阀门的措施 降低天然气外泄对空气质量的影响 保护地球大气外层空间的 臭氧层 3 保护环境的措施 1 注意减少天然气在输送和储存生产过程中的泄漏 采用综合性措施提 高天然气输送和储存生产设施的安全可靠性 严密性 以防止天然气的泄漏 2 避免工程建设影响水土流失 3 工程建设中注重保护文物 2 计算部分 2 1 输气管径计算 2 1 1 确定输气管评估性通过能力利用系数 H K 评估性通过能力利用系数可按下式计算 PH KKKK 式中 考虑高峰用气期间对用户供气的保证程度系数 此系数反映了提 P K 高输气管通过能力的必要性 以保证在天然气需求量偏高期间对用户的供气 通 常取 0 95 极值温度系数 由于室外大气的极端温度 超过多年来的月平均值 K 会影响输气机组的可用功率和空冷器对天然气的冷却深度 从而降低输气管的通 过能力 为补偿这种能力的下降 故引入这一系数 通常取 0 98 管道的评估性可靠性系数 引入此系数是为了补偿由于线路段或压 H K 气站设备的故障而引起的管道通过能力下降 该系数与输气管长度 管径和压缩 机驱动装置的类型有关 通常取 0 94 因此一般输气管道的评估性通过能力利用系数 0 95 0 98 0 940 875 H K 按国内的设计标准 一年的工作天数一律为 350 天 所以 国内输气管的评 估性通过能力利用系数通常取 H K 85 0 H K 2 1 2 计算输气管评估性通过能力q 干线输气管的评估性通过能力按下式计算 6 2 10 365 10 H K q Q dm 3 式中 q 输气管的任务输量 在工程标准状况下 293 15和 83 10 msK 0 1013 MPa 所以 6 22 1083 4 85 0365 1015 365 10 H K q Q dm 3 55 90 sm 3 2 1 3 确定输气管径 mm Q d533 523 260 25014 3 9 5544 式中 Q 干线输气管的评估性通过能力55 90 sm 3 气体流速约为 250 260 sm 3 考虑到此管线有进气和末端储气 所以取外径为mmd559 2 1 4 计算钢管的壁厚 初定地区等级为 类 设计系数 2 5 0 F F DP s HH 2 式中 钢管的壁厚 mm 设计压力 H P 钢管的最小屈服强度 取 414Mpa s 管径 H D 设计系数 F mm F DP s HH 91 8 5 04142 5590 6 2 2 1 5 确定输气管内径 mmDD HB 541925592 2 2 水力计算 2 2 1 混合气体的密度 相对密度和动力黏度 1 iiM yM 式中 气体的平均相对分子质量 M 气体第 组分的摩尔分数 i y i 气体第 组分的质量分数 i M i 260 17 01 28003 008 34033 007 30012 0 04 1694 0 iiM yM 347 22 403 22003 0 180 22033 0 187 22012 0 362 2294 0 iiv yV 式中 V 气体的摩尔容积 气体 i 组分的摩尔容积 i v 3 772 0 347 22 260 17 mKg vy My V M ii ii 2 5971 0 293 1 772 0 a 式中 空气密度 在 时 a 3 mkgkPaP325 101 0 KT15 293 0 3 293 1 mkg a 气体密度 3 mkg 混合气体的相对密度 3 混合气体的动力黏度 式中 i 组分的动力黏度 Pa s ii iii My My i i 组分的摩尔分率 i y i 组分的分子量 i M 66 1043 438410 01 283 01708 343 3 9 11 07 302 177 804 169460 10 iii My 436 41201 283 001 444 007 302 104 1694 ii My sPa 56 10063 1 436 412104384043 2 2 2 混合气体的雷诺数 摩阻系数和压缩因子 1 雷诺数 6 5 1025 9 10063 1 559 0 14 3 293 1 5971 0 9 5544 Re D Q a 2 临界雷诺数 67 2929 559 04 0 2 7 59 2 7 59 Re 7 3 7 31 D k 6 5 15 1 2 1043 6 559 04 0 2 11 2 11Re D k 管路在阻力平方区工作 21 ReRe 所以采用苏联近期公式 3 0114 0 559 04 0 2 067 0 2 067 0 2 02 0 d k 式中 混合气体的动力黏度 K 管内壁的当量粗糙度 取 0 04 空气密度 a Q 干线输气管的评估性通过能力55 90 sm 3 混合气体的相对密度 2 2 3 压力计算 1 设定二个设计压力 6 6 2 H P a MP 2 对每个设计压力设定三个压比 1 2 1 3 1 4 H P 3 仅以设定管径 559 为例 与二个设计压力 和三个压比 组成 H P 六个输气工艺方案 以下各项计算仅以其中的一个方案 6 H P a MP 3 1 作为示范 其余各方案的计算列入计算成果表 表 2 1 4 设计管材的钢种等级为 其最小屈服强度 70X MPa S 414 9 根据设计压力 即压缩机出口压力 和压比 计算压缩机入口压力MPaPH6 3 1 B P a H B MP P P62 4 3 1 6 5 确定输气管计算段的起点压力 即压气站的出站压力 1 P 输气管道计算段的起点压力 或压气站出站压力 绝 按下式计算 MPa 1123H ppppp 压缩机 或压缩机车间 的出口压力 按工作压力 设计压 H p MPa 力 考虑 如 6 6 2等 MPa 压缩机 或压缩机车间 与干线输气管之间连接管线中的压力损失 1 p 不考虑所输天然气在冷却系统中的压力损失 其值与输气工作压力有关 见 附表 1 取 0 09 天然气在冷却系统中的压力损失 如采用空冷器 按 标准 应取 2 p 0 0588 如天然气不冷却则取 0 MPa aH MPPPPP76 5 09 0 0588 0 09 0 6 211 6 确定输气管计算段的终点压力 即下一压气站进站压力 2 P 应按下式确定 22B ppp 式中 压缩机 或压缩机车间 的入口压力 绝 按下式确定 B p MPa H B P p 压比 除尘装置及其连接管线中的压力损失 其值与输气工作压力和除尘 3 p 级数 一级除尘或两级除尘 有关 见附表 1 取 0 09 aB MPPPP71 4 09 0 62 4 2 7 计算输气管计算段的平均压力 CP P 21 2 2 1 3 2 PP P PPCP 式中 平均压力 CP P 起点压力 1 P 终点压力 2 P aCP MP PP P PP26 5 71 4 76 5 71 4 76 5 3 2 3 2 2 21 2 2 1 8 设定输气管末段的终点压力 K P aK MPP8 1 2 2 4 计算压缩系数 899 0 294 1026 5 10072 5 1 1 1010072 5 1 1 29421321 26 5 5971 0 825 3 5971 0 785 1 6 825 3 785 1 6 Z T Z KTMPaP cpcp 式计算压缩系数采用 2 3 末端储气量计算 2 3 1 末端储气长度计算 Z l 其中 2 2 max2 2 max1 max CQ PP lz 24 22260 559 0 0384 0 2945971 0 899 0 0114 0 52 5 2 DC TZ C 所以 kmlz430 9 5524 22260 108 11076 5 2 2 6 2 6 max 所以kmll zz 215 4302 1 2 1 max 2 3 2 末端管路的几何长度 T V 3322 98 5273810215559 0 14 3 4 1 4 1 mlDV zT 2 3 3 计算储气量 A V 1 储气开始时输气管道的起点和终点的压力 Pa A Q PP ZAQA 6 2 5 2 6 2 2 103 4 1045 1 9 55 108 1 PaPZA 6 108 1 2 储气终了时输气管道的起点和终点的压力 PaPQB 6 1076 5 Pa A Q PP QBzB 6 2 5 2 6 2 2 103 4 1045 1 9 55 1076 5 其中 5 55 1045 1 10002152945971 0 899 0 0114 0 559 0 0384 0 TLZ D CA 3 在储气开始时的平均压力 Pa PP P PP ZAQA ZB QACPA 6 6 2 6 2 1022 3 10 3 48 1 108 1 103 4 3 2 3 2 4 在储气终了是的平均压力 Pa PP P PP ZBQB ZB QBCPB 6 66 2 6 6 2 1006 5 103 41076 5 103 4 1076 5 3 2 3 2 5 计算储气量 36 66 1006 1 899 0 1022 3 899 0 1006 5 294101325 29398 52738 m Z P Z P TP TV V A CPA B CPBT a 式中 标准状况下的压力和温度 TP 相应于的气体压缩系数 可近似认为 BA ZZ CPBCPA PP和 899 0 ZZZ BA 2 4 确定工作参数及校核 2 4 1 混合气体的绝热指数 K 可列下表为k k y k i i 求得由公式 11 1 4 CH 62H C 83H C 104H C 125H C 2 COSH2 2 N 摩尔成分 i y 0 940 0120 0040 0020 0020 0040 0330 003 绝热指数 i k 1 3151 181 131 101 071 2951 321 4 1 i i k y 2 98410 06670 03080 020 02860 00310 10310 0075 3 12439 3 1 1 k k 2 4 2 确定多变效率与多变指数 pol m 由图查得 由式得76 0 pol 1 1 k k m m pol 44 1 m 2 4 3 压缩机消耗的理论功率 N KW P P VP m m N m m 138813 11 11062 4 144 1 44 1 1000 1 1 11000 1 44 1 144 1 6 1 1 2 11 式中 压缩机出口压力 Pa 2 P 压缩机入口压力 Pa 1 P 吸入条件下的体积流量 1 V s m3 1 1 2931062 4 899 0 294101325 9 55 1 3 6 1 11 11 压缩机入口压力式中 P s m TP ZTP QQV 11 压力和温度量分别为标准状况下的流 气体压缩系数度分别为吸入条件下的温 TPQ ZT 2 5 压缩机和驱动机选型 2 5 1的关系求Q 69 481 260 17 314 8 1 1 1 1 kkg J M R R RT m m H GH N m m m pol pol pol 式中 又因为压缩机消耗的功率