天然气管道输送工艺

1,【第二章】天然气管道输送工艺,2,第一节 天然气管道输送系统的组成,输气管道系统：输气站场、输气管道输气管道：矿场输气管道（或内部集输管线）干线输气管道（或长距离输气管线）城镇输气管道（或城镇输配气管网）,3,站场的功能及作用,集气站净化处理厂压气站（矿场、首站、中间站和末站） 调压计量站（首站、末站、中间分输站）中间分输站中间进气站中间清管站阴保站干线截断阀室储气库门站（配气站）,集气站净化处理厂首站中间站末站门站储气站,4,输气管道系统的特点,从气田至用户是一个密闭的输气系统；天然气供气的可靠性很重要；足够的调峰能力是保证输气系统平稳运行的重要环节；输气管道建设向大口径、高压力和长运距方向发展；大型、高压输气管道破裂事故的后果严重。,5,第二节 典型站场工艺流程,输气站的工艺流程：是指由输气设备、管路附件、仪表和管线组成的站内管道系统。它表明了天然气在站内的可能流动走向以及所承担的各种生产任务。输气站场工艺流程操作项目一般有：正常生产流程加压系统流程分离除尘流程收发清管器流程调压、计量流程设备检修流程加热系统流程,6,第二节 典型站场工艺流程,长输管道首站工艺流程（无压缩机组）,7,8,长输管道中间分输站工艺流程,9,长输管道末站工艺流程,10,天然气管输气质中所含杂质：机械杂质硫化氢二氧化碳游离水液态烃氧,第三节 天然气管输气质中所含杂质及其质量要求,11,SY/T5922-2003管输天然气气质指标（101.325kPa，20）,天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用，固体颗粒直径应小于5mm。,12,GB17820天然气的技术指标（101.325kPa，20）,13,稳定流动气体管流的基本方程,消耗于摩阻的压降，气体上升克服高差的压降，流速增大引起的压降。,第四节 天然气管输流量及其影响因素,14,水平输气管道,第四节 天然气管输流量及其影响因素,15,地形起伏的输气管道,16,常用输气管道流量计算公式,潘汉德尔B式：,前苏联近期公式：,威莫斯公式：,Cw=0.3967,式中：压力Pa,长度m，管径m，流量m3/s,Cp=0.39314,Cs=0.3930,17,第五节 输气管道沿线的压力分布,18,输气管道沿线的压力分布曲线,19,输气管道的平均压力,当输气管道停止输气时，高压端的气体逐渐流向低压端，起点压力逐渐下降，终点压力逐渐上升，最后全线达到某一压力值，即平均压力，这称作输气管道的压力平衡现象。,20,输气管道的压力分布和平均压力,21,第六节 输气管道沿线的温度分布,输气管道温降曲线,22,输气管道的平均温度,23,第七节 输气管道的运行工况规律,一、首站进站压力对工况的影响当首站进站压力pz1增大或减小时，沿线各站的进、出站压力随之增大或减小，致使全线输气管道的通过能力也相应地增大或减小。各站的进站压力随pz1的变化量近似相等；而各站的出站压力随pz1的增长趋势有所下降，随pz1的减小趋势有所上升。,24,二、末段管路终点压力pz对工况地影响一般，管路的终点压力pz，即使在较大范围内变化，对干线系统流量Q的影响也不大。尤其在站数较多的情况下，这个影响就更小。末段管路终点压力pz的增大或减小，只是在干线最后一、二个压气站引起其进、出站压力的增大或减小，而对前面各站的进、出站压力并不存在影响。,第七节 输气管道的运行工况规律,25,三、压气站或部分压缩机组停运对工况的影响干线上某一压气站或其部分压缩机组停运时，全线输量下降，且停运站的标号越小，输气管道的输气量下降的越多。也就是说，当第一站停运时，输气量下降最多；当最后一站停运时，输气量下降最少。若全线压气站很多时，当最后一站停运时，实际上对系统输气量几乎无影响。,第七节 输气管道的运行工况规律,停运站前的各站进、出站压力均上升；停运站后的各站进、出站压力均下降。且离停运站越近，压力变化幅度越大。,26,四、输气干线某处堵塞对工况的影响输气干线某处堵塞时，将造成全线输量下降，堵塞点之前的各站进、出站压力均上升；堵塞点之后的各站进、出站压力均下降。且离堵塞点越近，压力变化幅度越大。,第七节 输气管道的运行工况规律,27,五、输气干线某处泄漏对工况的影响（定期分气） 输气干线某处发生泄漏时，将造成全线压力下降，离漏气点越近，压力下降的越多；泄漏点之前的流量增加；泄漏点之后的流量减少。这种趋势将随漏气量的增大而增大。定期分气时，分气点之前流量增加，分气点之后流量减小；定期分气将造成全线压力下降，离分气点越近，压力下降得越多。,第七节 输气管道的运行工况规律,28,六、定期进气对工况的影响定期进气时，进气点之前流量减小，进气点之后流量增加；定期进气将使全线压力上升，离进气点越近，压力上升的越多。,第七节 输气管道的运行工况规律,29,一、调峰与调峰措施在天然气供气系统中，供气量与用气量在时间上往往是不平衡的，尤其是对于以民用气和商业用气为主的系统、或者用气负荷对环境很敏感的系统，这个问题就更加严重。这种不平衡表现为一天中每小时用气不平衡、一周内每天用气不平衡、一年中每个季节用气不平衡。,第八节 输气管道的储气能力与调峰,30,一、调峰与调峰措施为了解决这种供需矛盾而采取各种措施使供气系统的供气量与用气量达到平衡的过程称为调峰。调峰是供气系统设计和运行管理工作中的一项非常重要的内容，在设计任何一个用气负荷随时间变化的供气系统的过程中都不能回避这个问题。目前国内外采用的调峰方法主要有： 管道末段储气 地上储气罐 CNG、LNG调峰设施 地下管束 地下储气库等。,调峰气（Peak shaving gas）：指为了平衡用气量高峰，供作调峰手段使用的 辅助性气源和储气。,31,一、调峰与调峰措施管道末段储气调峰 管道末段是指从最后一个压气站的出口到城市配气站之间的管段。整个输气管道都具有一定的储气能力，但由于管道末段直接与城市配气站相连，所以管道末段的储气能力对供气系统调峰的影响远大于其他管段。合理安排输气方案，充分利用管道末段的储气能力，可以在一定程度上缓解天然气供求矛盾。但由于管道末段储气量的限制，这种方法一般只能用于短期调峰。,32,一、调峰与调峰措施地上储气罐调峰 地上储气罐工作压力一般为0.8MPa左右，容量较小，主要用于解决短期用气不平衡，而且由于安全问题，这种调峰方式正逐渐减少、趋向淘汰。,33,一、调峰与调峰措施LNG、CNG调峰 LNG调峰，是60年代以后发展起来，通常采用低温常压储存方式，储存温度在-162以下，天然气从液态转为气态，体积扩大约600倍。目前世界上最大的LNG储罐容量已达20万立方米（日本的Negishi LNG储罐）。调峰型LNG厂有很大的灵活性，不仅适用于季节性调峰，也适用于日调峰。CNG调峰，近些年在城镇燃气输配系统中使用较多，CNG是指压缩到2025MPa的天然气，约为标准状态下同质量天然气体积的1/（250300），可用于解决日、小时用气不均衡问题。,34,一、调峰与调峰措施地下管束 地下管束储气是将一组或几组钢管埋在地下，将天然气加压后存于其中，利用气体的可压缩性及其高压下与理想气体的偏差进行储气。地下管束实际上是一种高压管式储气罐，其承压远高于高压储气罐，因此比高压储气罐更经济。1988年，美国300家输配气管道公司使用的地下储气管束已有9700km。,35,一、调峰与调峰措施地下储气库调峰 地下储气库大多是在枯竭油气藏、含水层和盐穴等构造上建成的，是容量最大、功能最全、适应性最强、经济性最佳的储气设施。到1993年，全世界共有地下储气库554个，总储存能力5020亿方，总工作气量2434亿方，储气能力相当于全世界每年消耗天然气量的11，相当于民用及商业领域消耗气量的44。 我国现有，大庆喇嘛甸地下储气库，容量39万立方；大港大张坨地下储气库，容量6亿立方；江苏金坛地下储气库，容量：一期10亿立方，二期20亿立方。,36,为了使地下储气库能及时对用气量的变化作出反应，用于调峰的地下储气库通常建立在用气中心附近。地下储气库的适应性最广，既适用中、短期的月、周、日调峰，也适用长期的季节调峰。但在大多数情况下，调峰型地下储气库主要用于中、长期调峰，而短期调峰可由其它手段（如管道末段储气、地上储气罐等）实现。,37,二、管道末端储气能力的计算,38,从表中可以看出：末端终点流量增大时，末端起、终点压力都要减小，相反，终点流量减小时，末端起、终点压力都要增大。这说明城市气体消耗少时，向城市的供气量小于干线的流量（也就是末端起点的流量），多余的气体积存在末端的管路中，使末端的压力上升；城市气体消耗多时，向城市的供气量大于干线的输气量，不够的气体由末端积存的气体来弥补，使末端压力下降。,二、管道末端储气能力的计算,39,末端各处的压力和流量随着城市耗气的多少而时刻变化着。这个变化是受着一定限制的，即末端起点的最高压力等于或小于最后一个压气站的出口压力P1max，末端终点的最低压力 P2min应不低于配气站所要求的供气压力。末端的压力变化范围决定了末端的储气能力。,二、管道