天然气站场.ppt

天然气输送管道中的场站 天然气输送管道中的场站 基本知识主要概念一 首站二 分输站三 末站四 清管站五 线路截断阀室六 线路站场常用工艺设备基本术语首站分输站末站压气站清管站储气库阀室阴极保护站工艺流程计量站址选择除尘器过滤分离器 模块概述本模块主要概述了天然气集输站场中的首站 分输站 末站 清管站 线路截断阀室和场站中常用的工业设备 通过本模块的学习要求学员了解天然气输送管道中的场站的组成及运行方式 掌握绘制各场站的站工艺流程图的方法 弄清输气工艺流程的操作原则 了解输各场站的工作特性 掌握输气场站的常用工艺设备的结构和工作原理 概念一场站的分类和布点的要求 一 天然气集输站场的分类输气站是输气管道工程中各类工艺站场的总称 其主要功能是接收天然气 给管道天然气增压 分输然气 配气 储气调峰 发送和接收清管器等 按它们在输气管道中所处的位置分为 输气首站 输气末站和中间站 中间站又分为压气站 气体分输站 清管站等 3大类型及一些附属站场 如储气库 阀室 阴极保护站等 按站场自身的功能可分为 压气站 分输站 清管站 清管分输站 配气站等 1 首站首站是天然气管道的起点站 它接收来自于矿场净化厂或其他气源的净化天然气 其主要工艺流程为 天然气经分离 计量后输往下游站场 通常还有发送清管器 气体组分分析等功能 当进站压力不能满足输送要求时 首站还具有增压功能 2 分输站分输站是在输气管道沿线 为分输气体至用户而设置的站场 其主要的工艺流程为 天然气经分离 调压 计量后分输至用户 有时还具有清管器收发 配气等功能 当与清管站合建时 便为清管分输站 3 末站末站是天然气管道的终点设施 它接收来自于管道上游的天然气 转输给终点用户 其主要工艺流程为 天然气经分离 调压 计量后输往用户 通常还有清管器接收等功能 4 压气站 压气站是输气管道的接力站 主要功能是给管道天然气增压 提高管道的输送能力 其主要工艺流程为天然气经分离 增压后输往下游站场 5 清管站输气管道投产时需要通过清管器清除管道中的积液 粉尘杂质和异物 清管站主要工艺流程为 清管器接收 天然气除尘分离 清管器发送并输往下游站场 6 储气库储气库是输气管道供气调峰的主要设施 主要的形式有 枯竭气田储气库 地下盐穴 岩洞储气库 地面容器储气库 地下储气库的工艺流程为 天然气过滤分离 计量 增压注气 采气 过滤分离 计量 增压输回管道 7 阀室为了便于进行管道的维修 缩短放空时间 减少放空损失 减少管道事故危害的后果 输气管道上每隔一定距离 需设置干线截断阀 阀室的功能为 干线截断 两端放空 8 阴极保护站埋地管道易遭受杂散电流等腐蚀 除了对管道采取防腐绝缘以外 还要进行外加电流阴极保护 将被保护金属与外加的直流电源的负极相连 把另一辅助阳极接到电源的正极 使被保护金属成为阴极 由于外加电流保护的距离有限 每隔一定的距离应设一座阴极保护站 二 站址选择要求1 基本要求 1 满足系统工艺设计的要求 所选位置总体上服从输气干线的大走向 2 所选站址应符合当地城镇的总体规划 3 与附近村镇 厂矿企业 仓库 铁路 公路 变电所及其他公用设施的安全距离必须符合GB50183 2004 石油天然气工程设计防火规范 中的有关规定 4 社会依托条件好 供电 给排水 通信 生活条件好 交通便利 5 所选站址 含放空区 的占地面积应使站内各建筑物之间能留有符合防火规范规定的安全间距 必要时应考虑站场的发展余地 要近 远期结合 统筹规划 6 选择站址应地势开阔 平缓 有利于场地排水 尽量减小平整场地的土石方工程量 2 工程地质 水文地质要求 1 选择较有利的地形及工程地质条件 应避开易发生山洪 滑坡等不良工程地质段及其他不宜建站的地方 2 站址应尽量避开湿陷性黄土分布地区 或选在湿陷量较小的地段 3 地下水位较低 无侵蚀性 4 地层耐压力不小于150kPa 3 布站要求输气管道的沿线有许多种站场设施 将这些设施合建能减少占地 降低投资 并且方便管理 因此在可能的情况下宜尽量将这些站场设施合建 1 输气首站一般设在净化气源附近 末站一般设在终点用户附近 2 分输站的选址主要考虑靠近集中用户的地理位置 3 清管站尽量与压气站 分输站合建 清管站的站间距选择主要考虑不应超过清管器的最大运行距离 一般清管站可按80 130km间距设置 4 压气站布局涉及末段长度 首站位置和各中间站站距3方面内容 其站间距与管道的运行压力和压比有关 根据管道设计输量 以及管道投产后数年内输量变化的预测 对不同的增压输送方案进行优化比选 根据推荐方案布站 5 干线阀室的间距通常以管线所处地区的重要性和发生事故时可能产生的灾害及其后果的严重程度而定 这种间距通常为8 32km 在某些特别重要的管段两端 铁路干线 大型河流的穿跨越 也应设置截断阀室 6 阴极保护站的间距受最大保护距离的限制 在布站时需综合考虑这些因素 其站间距可以几十或上百千米 阴极保护站宜与输气站场合并建设 一 功能首站是天然气管道的起点设施 气体通过首站进入输气干线 通常 首站具有分离 计量 清管器发送等功能 1 接收并向下游站场输送从净化厂来的天然气首站接收上游净化厂来的天然气 为了保证生产安全 通常进站应设高 低压报警装置 当上游来气超压或管线事故时进站天然气应紧急截断 向下游站场输送经站内分离 计量后的净化天然气 通常出站应设低压报警装置 当下游管线事故时出站天然气应紧急截断 首站宜根据需要设置越站旁通 以免因站内故障而中断输气 概念二首站 2 分离 过滤天然气中的固体颗粒污染物不仅会增加管道阻力 降低输气管道的气质 还影响设备 阀门和仪表的正常运转 使其磨损加速 使用寿命缩短 而且污染环境 有害于人身健康 液体污染物会随时间逐渐积累起来 形成液流 这样会降低气体流量计计量精度并可能损坏管道的下游设备 因此 通常在输气首站应设置分离装置 分离气体中携带的粉尘 杂质和上游净化装置异常情况下可能出现的液体 其分离设备多采用过滤分离器 过滤分离器是由数根过滤元件组合在一个壳体内构成 通常由过滤段和除雾段 分离段两段组成 能同时除去粉尘 固体杂质和液体 当含尘天然气进入过滤器后先在初分室除去固体粗颗粒和游离水 之后细小的尘污随天然气流进入过滤元件 固体尘粒在气流通过过滤元件时被截留 雾沫则被聚合成大颗粒进入除雾段 在天然气流过雾沫扑集器时液滴被分离 分离后的天然气进入下游管道 尘污则进入排污系统 分离效率 对于粒径不小于5 m的粉尘和液滴 分离效率不小于99 8 对于粒径为1 3 m的粉尘和液滴 分离效率不小于98 过滤分离器具有多功能 处理量大 分离效率高 弹性大 更换滤芯方便等特点 主要适用于长输管线首站 分输站和城市门站 同时也适用于含固体杂质和液滴的天然气的分离 大流量站场的气体过滤分离器 可以经汇管采取并联安装的方法来满足处理量要求 在设计分离器的通过量和台数时 宜设置备用分离器 如果是热备用 应保证当一台分离器检修时余下分离器的最大处理能力仍可满足正常处理量要求 3 计量应计量输入和输出干线的气体及站内的耗气 这些气量是交接业务和进行整个输气系统控制和调节的依据 气体计量装置宜设置在过滤分离器下游的进气管线 分输气和配气管线以及站场的自耗气管线上 大流量站场的计量装置 可分组并联 并设备用线路 为了减少震动和噪声 站场管道的气体流速不宜超过20m s 常用于测量天然气体积流量的流量计有差压式流量计 容积式流量计 涡轮流量计 超声式流量计几类 4 安全泄放 1 输气首站应在进站截断阀之前和出站截断阀之后设置泄压放空设施 根据输气管道站场的特点 放空管应能迅速放空输气干线两截断阀室之间管段内的气体 放空管的直径通常取干线直径的1 3 1 2 而且放空阀应与放空管等径 2 站内的受压设备和容器应按GB50251 2003 输气管道工程设计规范 的规定设置安全阀 安全阀定压应等于或小于受压设备和容器的设计压力 安全阀泄放的气体可引入同级压力放空管线 3 站内高 低压放空管宜分别设置 并应直接与火炬或放空总管连通 4 不同排放压力的可燃气体放空管接入同一排放系统时 应确保不同压力的放空点能同时安全排放 5 放空气体应经放空竖管排入大气 放空竖管的直径应满足最大放空量要求 6 可燃气体放空应符合环境保护和防火要求 有害物质的浓度和排放量应符合有关污染物排放标准的规定 放空时形成的噪声应符合有关卫生标准 7 寒冷地区的放空管宜设防护措施 保持管线畅通 8 放空竖管 或火炬 宜位于站场生产区最小频率风向的上风侧 并宜布置在站场外地势较高处 二 首站典型的工艺流程1 首站不加压工艺流程首站不加压工艺流程见图7 2 1 2 首站加压工艺流程首站加压工艺流程见图7 2 2 三 首站与其他功能场站合并建设1 有可能与首站合并建设的站 1 清管站 通常首站都具有清管功能 站内设有清管器发送装置 2 加压站 当进站压力不能满足输送要求或管道输量增加需提高起点压力时 首站还具有增压功能 此时首站需包括压气站内容 3 分输站 当首站附近有直供用户时 可从首站分离器下游直接分输气体去用户 此时首站具有分输站功能 2 首站与其他功能场站合并建设的关系首站与其他功能场站合建后 清管 增压 分输等内容分别作为首站的各个功能分区 由首站实行统一管理 1 1输气干线首站工艺流程 不带压气站 JY102 103 绝缘接头 H201 H202 H301 汇气管 GF201 204 过滤分离器 F101 清管器发送装置 FK801 放空立管 概念三分输站一 功能分输站是天然气管道的中间站 气体通过分输站供给用户 通常 分输站具有分离 计量 调压等功能 1 接收上游站场来的天然气并向下游用户供气接收上游站场来的天然气 该部分内容同首站 向下游站场输送经站内分离 计量 调压后的天然气 出站应设高 低压报警装置 当出站超压或下游管线发生事故时紧急截断 2 分离 过滤 1 直接供给附近用户用气 对分离后气体含尘粒径要求较小 分离装置选型可采用过滤分离器 2 如果是分输气体进入支线 分输站距用户较远 分离装置选型宜采用旋风分离器或多管干式除尘器 如粉尘粒径大于5 m 处理量不大时 可选用旋风分离器 处理量大时 可选用多管干式除尘器 3 如果分离的气体含尘粒径分布宽 要求分离后含尘粒径很小的情况 可考虑采用两级分离 第一级采用旋风分离器或多管干式除尘器 第二级采用过滤分离器 3 调压分输去用户的天然气一般要求保持稳定的输出压力 并规定其波动范围 站内调压设计应符合用户对用气压力的要求并应满足生产运行和检修需要 调节装置目前多采用自力式压力调节阀或电动调节阀 宜设备用回路 分输站调节装置宜设在分离器及计量装置下游分输气和配气的管线上 4 计量分输去用户的天然气需要计量 该部分内容同首站 5 安全泄放分输站调压装置下游如果设计压力降低 则应在出站设置安全泄放阀 目前多采用先导式安全阀 先导式安全阀因其动作精度高 排放能力大 能够在超过整定压力非常小的范围内泄压排放 复位准确 密封可靠 工作稳定性好的优点而得到广泛应用 二 分输站典型的工艺流程分输站工艺流程见图7 3 1 三 输气站与其他功能场站合并建设的可能性及其间的关系1 清管站当分输站位置与清管站间距相吻合时 分输站宜与清管站合建 站内设有清管器收 发装置 2 加压站当分输站进站压力不能满足干线输送要求时 分输站还应具有增压功能 此时分输站与压气站合建 3 分输站与其合并建设的其他功能场站之间的关系分输站与其他功能场站合建后 清管 增压等内容作为分输站的各个功能分区 由分输站实行统一管理 一 功能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 清管器接收等功能 1 接收上游站场输来的天然气并向用户门站供气 该部分内容同分输站 2 分离 过滤 末站通常是向门站供气 分离器选型同分输站 多采用过滤分离器 该部分内容同分输站 3 调压 计量 去用户的天然气一般要求保持稳定的输出压力并计量 该部分内容同分输站 概念四末站 二 末站的工艺流程 概念五清管站一 输气管道的清管输气管道的输送效率和使用寿命很大程度上取决于管道内壁和内部的清洁状况 对气质和管道有害的物质 硫化铁粉尘 机械杂质 水等 进入输气管道后引起管道内壁的腐蚀和磨蚀 增大管壁粗糙度 大量水和腐蚀产物的聚积 还会局部堵塞或缩小管道的流通截面 在施工过程中大气环境也会使无涂层的管道生锈 并难免有一些焊渣 泥土 石块等有害物品遗落在管道内 管线水试压后 单纯利用管线高差开口排水是很难排净的 为解决以上问题 进行管道内部和内壁的清扫是十分必要的 1 清管的作用 1 保护管道 使它免遭输送介质中有害成分的腐蚀 延长使用寿命 2 改善管道内部的光洁度 减少摩阻 提高管道的输送效率 3 保证输送介质的纯度 4 对管道内壁和管道中的各种损伤和缺陷作诊断性检测的清管 为了保证金属管道的长期 安全运行 必须有计划地进行腐蚀检测 即对管体 防腐绝缘层的检测 确定管道腐蚀状况 指出可能发生泄漏的隐患 在管道发生泄漏之前就发现并主动进行整治修复 这虽然也耗费一定的资金 但要比管道出现事故以后进行抢修的代价要小得多 当今工业发达国家的新建管道投产以后即对其状况进行跟踪检测 相对而言 国内还主要停留在泄漏后被迫进行的抢修 对运行管道的检测还处于初期阶段 2 清管器1 常规清管器 1 清管球 清管球是最简单的清除积液和分隔介质很可靠的一种清管器 它的清管效果不如皮碗式的电子清管器 清管球由耐磨 耐油的氯丁橡胶制成 清管球的清管有效距离以50 80km为宜 清管球有实心的和空心的两种 用于直径小于或等于DN100管道清管的球为实心球 大于DNl00管道清管的球为空心球 空心球的壁厚为30 50mm 球上有一可以密封的注水孔 孔内有一单向阀 清管球在清管运行中会有变形和磨损 使用前在0 以上工作环境内的清管球一般注入水 在0 以下工作的清管球 球体内通常注入低凝固点的液体 如甘醇类 清管球应保持一定内压 以调节清管球的直径 使之过盈量最好为管道直径的5 8 从而保证清管效果 未充满液体的清管球不允许使用 以免清管球在管内介质的高压下将球压扁或不能密封而漏气 造成卡球事故 清管球在管内运行时变形大 通过性好 不易被卡 表面磨损均匀 磨损量小 只要注入口密封良好 清管球可多次重复使用 2 皮碗清管器 皮碗清管器主要由在刚性骨架上串联2 4个皮碗 并用螺栓将压板 导向器及发讯器护罩等连接成一体而构成 图7 5 1 它主要用于各种管道投产前的清管扫线 可清除管道施工中遗留在管道内的石块 木棒等各种杂物 另外还用于天然气管线投产后的清扫 水压试验前的排气 混输管线的介质隔离等 图7 5 1皮碗清管器 清管器的工作原理是 清管器进入管道后 利用皮碗裙边对管道的4 左右过盈量与管壁紧贴而达到密封 其皮碗唇部与管壁紧密吻合 清管器由其前后天然气的压差推动前进 同时把污物推出管外 皮碗清管器较之清管球不但能清除积液和起隔离作用 而且对清除固体阻塞物也行之有效 皮碗清管器最大的特点是可用它作为基体 运载其他在管内运行的物体 以达到其他使用目的 例如 在两节皮碗之间的筒体上 装上相互交错的不锈钢丝刷 并用一U形弹簧板固定于有小孔的筒体上 即为带刷清管器 用于粉尘附着较多的管道清管 用锥形皮碗清管器安装测量几何形状的测杆及其他附件 即为测径清管器 还可用于运载电子 漏磁 超声波等检测仪器 探测管道壁厚及腐蚀等情况 按照皮碗的形状可分为锥面 平面和球面3种皮碗清管器 锥面皮碗具有较大的通用性 使用较为广泛 平面皮碗有很强的清除块状固体阻塞物的能力 球面皮碗允许变形量最大 通过能力最好 可以通过变形量达30 D的管道 皮碗材料多为氯丁橡胶 丁腈橡胶和聚脂类橡胶 2 智能清管器智能清管器 SmartPig 是基于将超声波 漏磁 声发射等无损探伤原理以及录像观察功能同清管结合在一起的仪器 智能清管器周向装有200多个 甚至360个探头 可在进行正常清管的同时进行在线检测 从而检测出管道内外腐蚀 机械损伤等缺陷的程度和位置 最常用的智能清管器采用漏磁法 它能检测出腐蚀坑 腐蚀减薄和环向裂纹 但不能检测出深而细的轴向裂纹 这种清管器既能检测液体管道 也能检测气体管道 超声波智能清管器除了检测金属损伤以外 还可进行防腐层剥离 应力腐蚀开裂 SCC 和凹痕 刻痕等机械损伤缺陷的检测 但超声波法需要在传感器和管壁之间充满液体耦合剂 这就限制了它在气体管道中的应用 弹性波仪器是能在气体管道中使用的超声波仪器 它有辊轮接触传感器 不需要耦合剂 目前 美国 德国 俄罗斯等国家都普遍使用该技术 以便早期发现管径减薄等缺陷隐患 为制定管道维修计划提供依据 中国从美国 德国引进智能清管器或请国外公司来进行管道智能检测服务 720mm 660rnm 529mm 426mm 273mm 成功地完成了克乌 克拉玛依 乌鲁木齐 线 陕京线 鲁宁线 四川部分输气管道等长输管道的腐蚀检测工作 但是进行管道智能检测使用费用过高 限制了推广应用 要进行清管作业的管道 其线路弯头的曲率半径可根据可能使用的清管器的长度来确定 一般大于5倍管径 管道变形量不大于五分之一D 在线路中的主 支管焊接处 支管焊接不得突出于主管内 支管与主管的直径比大于0 3时 应在支管侧安装挡条 以保证清管器顺利通过 主干线应采用全通径阀门 二 清管对管道的要求 1 清管的适宜管径范围根据中国清管设备的制造情况 要进行清管作业的管道 其管道直径在DN50 DNl000 2 影响清管有效距离的因素影响清管有效距离的因素主要有清管类型 清管器的型式和材料 以及清管器的结构形式 清管皮碗材料 清管器无线电发射机的电池耗电量大小 清管间隔周期长短等 根据清管器的不同型式和材料 清管的有效距离不相同 皮碗材料为氯丁橡胶 丁腈橡胶时 建议清管的有效距离以50 80km为宜 当皮碗材料为聚酯类橡胶时 建议清管的有效距离以80 200km为宜 三 清管站的设置清管站应尽量与其他的输送站场相结合而建在一起 但当管道太长 无合适的站场可结合时 可根据具体情况设置中间清管站 决定清管站间距的主要因素是所用清管器的结构形式 清管皮碗材料 清管器无线电发射机的电池耗电量大小 上下游站场的间距等 站距短 清管效果较好 一般清管分离站可按50 200km间隔考虑设置 在地形起伏较大的管段 可适当缩短其站间距 四 清管器的发送和接收装置清管器收 发装置是清管扫线设备的重要组成部分 它安装在管线两端用于发射及接收清管器 主要是由快开盲板 筒体 大小头 鞍式支座等部分构成 1 清管器发送装置外形为一钢质圆筒 发送装置筒体的直径应比所清管管道直径大1级 且筒体的中心线与管中心线顺气流方向呈80 100倾斜安装 即快开盲板端高于管道端 以便清管器推入 使其在发送前能紧贴前端的大小头 一般发送筒长为筒径的3 4倍 智能清管器的发送装置的长度应大于智能清管器 一般应不小于3m 清管器的发送是利用天然气在清管器前后形成压差 将球推入管道 2 清管器接收装置接收装置简体的直径较管径大1 2级 其长度的设计应既能适应较长清管器 智能清管器 使用 也便于2个甚至3个清管器 球 的接收 同时要为容纳固体杂物留下一定的空间 因此 目前所用清管器接收筒的简体的长度一般为筒径的5 6倍 智能清管器的接收装置的长度应大于智能清管器 一般应不小于3m 清管器接收装置简体上的上下支管应焊装挡条 以阻止大块物体进入 3 清管器的发送和接收装置上的快开盲板快开盲板是为清扫 疏通管线 检查 清理容器而在管口处设置的一种固定式快速开启装置 1 结构清管器结构简图见图7 5 2 图7 5 2清管器结构简图1 转轴 2 上支架 3 吊环 4 防松板 5 安全螺钉 6 加力杆 7 筒体 8 盲板盖 9 转臂 10 下支架 11 锁紧螺钉 12 调高螺母 13 轴泵 2 安全要求 1 清管器接收装置上的快开盲板 不宜正对60m内的居住区或建 构 筑物 2 盲板盖开启前必须先开放空阀 待收 发 球筒内压力降至零后 方可进行开启盲板的操作 3 定期对盲板的主承压件进行检查 若出现严重锈蚀或裂纹 要及时查找原因并更换 4 每次使用时 应对密封胶圈及密封槽进行清洗 检查并涂抹黄油 以防使用时不能密封 五 清管器通过指示器清管器通过指示器是判定清管器发出 通过和到达的讯号装置 1 常用的清管器通过指示器常用的清管器通过指示器有顶杆触点式 摆杆触点式和差压式 1 顶杆触点式清管器通过指示器安装在管线上 当清管器经过发生器时 球将顶杆顶起 顶杆端头伸入管线内约15mm 顶杆便将触杆往左挤压 从而带动触杆弹簧 触片一起往左移动 接通两只接线柱上的两个触点 使信号指示器发出信号 声或光 2 摆杆触点式清管器通过指示器垂直安装顶部特制接头套内 它的摆杆端头水银触头伸入管内15 20mm 水银触头可顺气流方向在接头套内摆转90 当清管器通过时 撞击水银触头 使它在套内摆动60 90 因而触头内两触点相接触而导电 使信号器发出讯号 声或光 在清管器通过之后 由于水银触头自身重力和弹簧机构的拉力作用而恢复垂直原位 3 差压式清管器通过指示器 由于清管器本身具有的质量及球与管壁的摩擦力 所以 只有当清管器前后有压差时才能运行 利用这个原理 在管线收 发球站的进站和出站处 在管线上钻1个15mm的小孔 安装仪表阀与导压管 并与压力表连接 当清管器通过时 清管器前后差压使压力表指针位置迅速上升 2 清管器通过指示器的安装位置清管器通过指示器在清管发送和清管接收的安装位置有所不同 清管发送 在清管器发送筒出站管道 主管三通下游以外 上应设置清管器 以便判定清管器是否发出 清管接收 在接收阀后的筒体上设置清管指示器 以便确定清管器是否进入筒体内 在进站管道前200 500m区间 具体距离应根据阀门的开启时间 管道内气体流速等确定 应装设固定远传通过指示器 以便开始必要的接收操作 六 清管站工艺流程清管站一般具有清管发送 接收 分离等功能 其工艺流程见图7 5 3 图7 5 3输气干线清管站工艺流程JY101 102 绝缘接头 S101 清管器接收装置 H201 202 汇气管 XF201 204 多管干式除尘器 F101 清管器发送装置 FK801 放空立管 概念六线路截断阀室一 功能在输气管线上间隔设置截断阀室 其功能是管道检修或事故时截断气流 当输气管道发生事故时 能迅速实现事故点两端有限范围内的自动紧急截断 将事故限制在一段有限的区间内 在不全线放空的情况下进行各种管道作业 二 干线截断阀驱动方式干线截断阀驱动方式有气液联动 电液联动 电动 气动等驱动装置 尤其气液联动使用最为广泛 各种驱动方式都配有手动机构以备驱动机动失灵时使用 三 输气管道干线截断阀的紧急关闭系统输气管道线路截断阀的一般均采用管线爆破事故自动关断装置 当管道破损时 管内压降速率超过正常范围 由驱动装置关闭阀门 当线路截断阀室设有远程终端控制装置 PTU 时 可以将检测到的压降速率信号和阀位信号传给调控中心 由调控中心监测分析 如现场阀门该关断而因故障未关为时 可由调控中心远程指令关断 1 阀门的紧急关闭系统应具备的条件 1 有驱动阀门的能量储备 这种储备的主要形式是气体蓄能罐 有时还需用蓄电池作为信号装置的电源 一般情况不用动力电源 2 有准确的事故感测装置 这种感测装置有地震感测和管道破裂两种 地震感测装置按地震的加速度或振幅限度发出控制阀门动作的信号 无论管道是否已经破裂 管线破裂感测装置根据管线断裂前后出现的压力或流量异常发出信号 气体管道上采用感测管道中气体压降速率的气动装置 事故感测装置必须十分准确 漏报或错报都可能造成严重的后果 2 紧急关闭系统的原理1 感测管道断列的紧急关闭系统感测气体管道破裂的主要方式是压降速率法 管道断裂后 气体的压降速率增大 这种速率与管道正常运行时的速率有明显的差异 感测装置测到管道内压降速率达到设定值时 阀门就能自动关闭 目前大都采用感测压降速率的方法来控制阀门的紧急关闭 它被认为是最合理的控制方式 2 感测地震的紧急关闭系统地震的影响可以用地震造成的加速度来衡量 地震有纵横两向波动 频率范围在10HZ以下 很容易将它与其它交通工具和工程机械的振动频率 20HZ以上 相区别 不同的地基或建筑结构有不同的频率 在频率相同的情况下 加速度越大 振幅就越大 不同频率的相同振幅并不反映相同的加速度 在频率 振幅加速度3参数中 以直接感测加速度的方式为最好 四 截断阀室设置的位置输气和线截断阀室之间的间距因不同级别地区由于人口密度不同 对安全可靠性的要求也不一样 因此阀室设置的距离也不相同 截断阀室间距最大值 四类地区为8km 三类地区为16km 二类地区为24km 一类地区为32km 在管道穿越大型河流 活动断裂带和特殊困难段时 应根据需要而设置线路截断阀 由于人口密度和国情的不同 世界各国对此间距的规定互差异 五 对截断阀室的要求输气管道干线截断阀虽然关系重大 却长期处于备而不用的状况 且不便于检查维修 因此 对它的质量和工作可靠性有严格要求 1 达到零泄漏的密封性能 干线截断阀如果漏气 不仅造成大量气体损失 出现发生火灾的危险 而且不定期可能引起自控系统的失灵和误动作 2 具有可靠的大扭矩驱动装置 干线截断阀一直处于全开装置 需要动作时 往往面临发生事故的紧急状况 为了保证动作的可靠性 它要有较大裕量的驱动扭矩 应能在短时间内完成阀门的关闭和开启动作 3 阀室中干线截断阀安装位置可能是地上安装 也可以埋地安装 如果阀门质量较好 不会经常检修 以埋地安装为好 既减少干管出地和入地弯头的安装 又可使管道处于嵌固状态 受力状态良好 也方便操作 4 截断阀室上下游需设置放空管 放空管直径是根据1 5 2h内能将管线内气体放空完毕来确定 一般放空管直径为干管直径的1 3 1 2 放空管引出距离应满足防火安全的要求 放空管高度应符合环保要求 放空竖管基础部分应锚固 竖管应采用钢丝绳固定 5 截断阀室设计应能满足无人值守的要求 管道中输送的天然气一般都含有许多粉尘 固体杂质 特殊情况下可能还会有液体 这些杂质需要从管道天然气中除掉 因为 1 气体中的杂质存在 会加速管道及设备的腐蚀 降低管道的输送效率 如果气体中固体杂质含量达到5 7mg m3 一条新管道投产两个月后 管道的输送效率降低3 5 2 天然气气质不能满足压缩机进气要求 如果达到30mg m3 管道将会因气体对压缩机叶轮的严重冲蚀而丧失正常工作能力 3 燃气轮机 锅炉 燃烧设备的喷嘴堵塞 热效率损失 甚至不能正常运行 4 达不到商品天然气气质要求 影响用户使用 因此需要在输气管道的站场安装分离 除尘设备 保证输出的气体含尘不超过规定的要求 输气站场常用的分离和除尘设备有旋风分离器 多管干式除尘器 过滤分离器 聚结器 概念七输气站场常用工艺设备 一 旋风分离器1 旋风分离器的工作原理气体进口管线与外筒体的连接成切线方向 气流出口管线在顶部与中心管连接 当含尘气流从切线方向进入旋风分离器时 气流由直线运动变作旋转运动或圆周运动 由于气体和尘粒的密度不同 所产生的离心力也就不同 其结果是密度较大的尘粒被抛到外圈 就与气体分开了 尘粒一旦与器壁接触 便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落 进入排灰管 旋转下降的气流在进入锥体时 因圆锥的收缩而向除尘器中心靠拢 其切向速度不断提高 当到达锥体某一位置时 即以同样的旋转方向由下反转而上 形成内旋气流经出口管流出 一部分未被捕集的细小尘粒也被带入下游 旋风分离跑龙套的离心力产生的分离力比重力产生的分离力要大得多 例如 一台直径为0 5m的旋风分离器 当气流进口的线速度为15m s时 其离心加速度为900m s2 相差近百倍 因此旋风分离器是一种处理能力大 分离效率高 结构简单的分离设备 可基本除去10 m以上的尘粒 2 影响旋风分离器效率的因素 气体进口速度 由于离心分离力与气体旋转速度成二次方关系 因而气体进口的线速度对分离器效果影响很大 入口线速度一般宜在15 25m s之间 因线速过低 分离力不够 而线逗过高则会破坏旋风分离流动系统的正常压力平衡 并形成局部涡流 产生二次夹带 使分离效率降低 气体和尘粒密度差 由旋风分离器的分离原理可知 气体和尘粒密度差越大 分离效果越好 由旋风分离器的气流状态可知 旋风分离器适用于气 固分离 一般在正常负荷量范围内工作的旋风分离器 基本上可除10 m以上的机械微粒 旋转半径 由向心力的公式可知 旋转半径越大 离心力越小 当处理气量较大时 计算所得的分离器直径也较大 故旋转半径不宜超过0 5m 否则需提高气流入口线速 当用于大气量时可采用多个旋风分离器 3 旋风分离器的适用范围旋风分离器的效率与气体进入分离器的线速度密切相关 而线速度的大小又直接与气体处理量有关 旋风分离器尽管有较高的分离效率 但由于其分离效率对流速很敏感 一般要求处理流量应相对稳定 因而在负荷波动较大的输气站场的应用受到限制 二 多管干式除尘器1 多管干式除尘器的结构及工作原理多管干式除尘器是由若干个导叶式旋风子呈数圈同心圆均布排列组合在一个壳体内 有总的进气管 排气管和灰斗的分离设备 多管干式除尘器也是利用离心分离的原理进行工作的 天然气进入除尘器后 向下经多根除尘管分流 每根除尘管的下端均设有旋风子 气流经过旋风子时产生旋转运动 利用离心力的作用将气流中的固体颗粒与气体分离 被分离的粉尘经排灰口进入总灰斗 净化的气体经旋风子排气管进入排气室 由总排气口排出 2 影响多管干式除尘器效率的因素 除尘器进口管气体流速v应在一定范围内 气速选用过低 处理量变小 效率也会降低 但气速太高会使粗颗粒碎变成细粉尘的量增加 对有凝聚性质的粉尘起分散作用而降低分离效果 同时 气速过高会增加旋风器的压力损失和加速除尘器本体的磨损 降低其使用寿命 因此 在设计多管干式除尘器的进口截面时 必须使进口气速为一适宜的值 一般的进口气速为10 25m s 最佳分离效率时气速为10 12m s 除尘器直径的确定 除尘器宜用圆筒形 器内旋风子一般呈同心圆排列 旋风子间距不能太小 否则 器内旋风子一般吴同心圆排列 旋风子间距不能太小 否则 排尘时容易互相干扰而加剧返混 且不便安装 一般推荐两个相邻旋风子的最小中心距取1 4D2 1 5D2 D2为旋风子外管直径 最外圈的旋风子中心与除尘器筒壁之间的距离要大些 经便旋风子进气分配均匀些 并减小气流对筒壁的冲蚀 一般此距离最好大于D2 3 多管干式除尘器适用范围导叶式旋风子管干式除尘器是一种适用于输气站场的高效除尘设备 它适用于气量大 压力较高 含尘粒度分布甚广的干天然气的除尘 它的除尘效率高 达91 99 而稳