天然气工艺系统主要设备介绍

1、城市天然气系统工艺主要设备城市天然气输配系统一般包括门站、高压管道、高中压调压站、储配站、 中压管网、中低压调压设备、 SCADA 等组成。一、门站 门站主要功能负责接收长输管线分输站来气，一般经过滤、检测、计 量、加臭后进入城市高压管道。其主要设备包括过滤器、流量计、加臭装 置、清管器发送器、检测设备及监控系统等组成。1.过滤器主要作用过滤上游来气杂质。应选择维修时便于操作、便于更换滤芯 的卧式带快开盲板的高效过滤器。2.流量计主要作用核对上游供气量。其选择应尽量与分输站流量计形式相同。 分输站一般选用测量范围大、测量程度高、免于维护的超声波流量计。3. 加臭装置 主要作用向天然气管道中加入

2、一定量的臭味剂，在有天然气泄漏时使 人能够察觉到。天然气加臭剂一般为四氢噻吩（THT ），加入量一般为20mg/m 3 。加臭装置正常工作应为自动的，根据天然气流量按设定的每立方米天 然气加入 THT 量自动加入。按加入原理可分为泵入和差压式。4. 清管器发送器 当高压管道内杂质较多，影响其输气能力需对高压管道清管时，启用 门站内清管器发送装置，将清管器发送至高压管道。5. 检测设备主要作用检测化验分输站供应的天然气质量。主要设备为实流在线的气相色谱分析仪、H2S检测仪和灰尘检测仪等。6. 监控系统门站作为独立的场站，为确保安全运行，设置自动控制系统和可燃气 泄漏浓度检测系统，通过 RTU向调

3、度中心传送。主要监测参数：压力、温度、流量、压差、加臭量、阀门状态。二、高压管道根据高压管道的设计压力和埋设地段等级划分，进行高压管道设计（主 要包括管材、壁厚等）。高压管道采用钢管应符合石油天然气工业输送钢管交货技术条件GB/T9711.1 的规定。钢管直管段计算壁厚：PD2 sFP设计压力（MPa）D外径（mm ）3计算壁厚os最低屈服强度（MPa）焊缝系数F强度设计系数：一级地区：0.72 二级地区:0.6 三级地区：0.4 四级地区：0.31地区等级的划分管道中心线两侧各200m范围内，任意划分1.6公里长并能包括供人 居住的独立建筑物数量的地段。一级：W12户二级：80户四级：地上四

4、层或四层以上建筑物普遍且占多数。 三级：二级与四级之间2.钢级对应关系GB/T9711.1API5Ll210AL245BL290X42L320X46L360X52L390X56L415X60L450X65L485X70L555X803.燃气管道最小公称壁厚计算壁厚按钢管标准规格向上选取钢管的公称壁厚，最小公称壁厚不 应小于:DN100 DN150 4.0mmDN200 DN300 4.8mmDN350 DN450 5.2mmDN500 DN550 6.4mmDN600 DN900 7.1mmDN950 DN1000 8.7mm4.高压管道附属设施 高压管道附属设施主要为分段阀门，分段阀门可采用

5、电动球阀、气动球阀、气液联动球阀等，阀门可设地上或地下。调度中心可进行遥测、遥控三、高中压调压站高中压调压站的作用是将高压管道来气调压至中压。工艺主要设备有 过滤器、调压器、流量计和相应阀门等。1.过滤器 选择结构简单、维修方便、带快开启板出管的立式或卧式过滤器。2.调压器 一般选用调压精度高、安全保护性能强、噪音低的进口产品。3.流量计 高中压调压站计量的作用是为调度提供参考数据，因此一般不需计量 精度高、投资大的超声波流量计，选用价格较低的涡轮流量计。4. 阀门 选用操作快捷、方便的球阀（手动和电动） 。四、储配站 由于天然气门站接收长输管线分输站来气压力较高，因此城市调峰储 配站内储气设

6、施一般选用高压球罐储气较为经济合理。储配站主要设备详见天然气高压储配站主要设备 。五、中压管网1. 管材 我国城市中压管网的最高运行压力为 0.4MPa ，一般城市运行压力 0.2MPa ，所用管材有钢管（螺旋焊、直缝焊） 、PE 管、球墨铸铁管和少量 钢骨架聚乙烯复合管等。钢管应符合石油天然气工业输送钢管交货技术条件GB/T9711.1-1997 和低压流体输送用焊接钢管 GB/T3091 的规定。PE 管应符合燃气用埋地聚乙烯管材 GB15558 的规定。 机械接口球墨铸铁管应符合水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附 件 GB/T13295 的规定。钢骨架聚乙烯塑料复合管应符合燃气用钢管架聚

7、乙烯塑料复合管 CJ/T125 的规定。2. 阀门 推荐选用占用空间小、免于维护且地上操作的直埋式闸阀。六、中低压调压设施 在环境条件较差时，采用中低压调压柜、调压箱是一种较为经济适用的 形式，具有占地少，与周围其他建、构筑物水平净距小，便于实施等优点。中低调压柜距建筑物外墙 4.0m ，距重要公共建筑物 8.0m ，距城镇道 路 1.0m 即可满足规范要求。调压箱可安装在用气建筑物的外墙上或悬挂于专用支架上，距建筑物 门、窗等水平净距最大不应小于 3.0m 。中低压地下调压箱距建筑物外墙 3.0m ，距重要公建 6.0m 。 调压柜（箱）应具有超压切断自动安全保护的功能。国内外城市天然气管网

8、技术特点一、国外城市天然气管网技术特点国外使用天然气的大城市一般都由天然气长输管道供气。长输管道到达城市前在郊区设置1个或几个门站，做为城市天然气的气源站。典型城市洛杉矶、多伦多、温哥华、香港等。1管道压力级制(MPa )名称长输管道外环咼压管道市区次高压管道中压管道低压管道洛杉矶5.93 7.173.171.380.138 0.410.002温哥华6.623.451.200.410.0138多伦多9.651.9 4.481.20.410.0017香港3.50.4 0.70.24 0.40.0075 0.240.0075 外环高压管道从门站出来的高压输气管道分布在城市外围，其压力 1.94.4

9、8MPa , 环状或支状布局。我国香港新界 3.5MPa。 市区内次高压管道从市区外围的高压管道通过调压站降压后进入市区内次高压管道，一 般次高压管道压力1.21.38MPa，我国香港本岛为0.7MPa。 中压管道中压管道的压力大多为 0.4MPa (60PSI),我国香港中压管道压力最高为 0.24MPa。2供气方式高压输气、中压配气、低压供气方式。3管道的敷设(1) 敷设在高速公路以外的地区，外加套管可横穿高速公路。(2) 可以沿道路桥梁敷设，不受压力管道限制，但需考虑管道强度设 计系数。(3 )燃气管道在车行道下最小复土深度为 0.9m。(4)钢管防腐：除采用绝缘防腐外层外，另加阴极保护

10、。因为天然气 的净水，管道内部不做防腐处理。(5 )因天然气为干气，管道一般不设凝水缸。(6) DN200以下，压力w 0.4MPa的燃气管道主要采用PE管。4储气形式洛杉矶、多伦多采用地下储气库储气。温哥华采用天然气液化(LNG )储气。香港采用输气干管储气。5.调压站(1 )大、中型调压站大、中型调压站大多以露天设置，调压装置区外设围墙、护栏，也有 采用铁丝网罩予以保护。(2) 小型调压站落地式调压柜地下调压柜用户调压装置：调压器、煤气表设置于建筑外墙外。二、国内城市天然气管网技术特点 国内大城市天然气输配系统一般门站、高压外环、高中压调压站、储 配站、中压管网、中低压调压设施等。1.管道

11、压力级制（ MPa ）根据城镇燃气设计规范 GB50028-93 2002 年局部修订条文，城 市燃气管道按设计压力分为 7 级。高压燃气管道A : 2.5 v PN.0高压燃气管道B: 1.6 v P200采用钢管比 PE 管经济。 PE管根据聚乙烯燃气管道工程技术规程 CJJ63-95 的规定，工作温度0 t20 C时 SDR11PE 管允许工作压力 0.4MPa , 20 t30 C时 SDR11PE 管允许工作压力 0.2MPa 。DN 200 的管道采用 PE 管较为经济。 机械柔性接口球墨铸铁管 其优点不像钢管必须进行绝缘外防腐和阴极保护，钢管和球墨铸铁管综合造价相当，有的城市的中

12、压管道也采用球墨铸铁管。 钢管架 PE 管因其造价比钢管、PE管、球墨铸铁管高些，且为新产品，尚未广泛使 用。（4）阀门 推荐使用免于维护、占地小的直埋阀。5. 门站（1 ）根据长输管线走向和城市总体规划的空间结构，选择门站站址。（2 ）根据城市供气规模确定门站供气规模。（3）根据门站供气规模确定站内设备。且应当考虑发展预留。6. 高中压调压站根据中压管网布局，兼顾远期发展需要和用气规模，确定高中压调压 站数量及分布。通过中压管网的水力计算，确定每座高中压调压站的设计规模。7. 高压管线（1 ）走向根据供气范围、高中压调压站分布以及城市道路情况，确定高压管线 走向。（2）管径 根据门站出口压力

13、，高中压调压站的分布等，通过高压管道高低峰水力计算，确定高压管道的管径（即要满足低峰从门站至储配站输气的需要， 又要满足用气高峰时储配站内球罐剩余压力不高的要求） 。（3）管材 根据不同钢级，通过钢管直管段计算壁度，在满足最小公称壁厚规定 的条件下，尽量采用价格较低，可焊性较好的低钢板管材。（4）地下管道与建构物水平间距次高压距建筑物外墙（A级）3%.5mm , 6.5m ; SI1.9mm , 3m 高压距建筑物外墙（三级）311.9mm，钢级245 ,且采取有效保护 措施， 3.0m高压管道不宜进入四级地区，如进入与建筑物净距（ A 级） 30m ，（ B 级） 16m 。8. 输配系统储

14、气方案 根据分输站出口压力经过技术经济比较，确定储气方案。储气方案有 两类：高压外环输气兼储气高压球罐储气为主，高压环储气为辅9. 原有铸铁管道的利用 为充分利用现有人工煤气机械柔性接口球墨铸铁管，一般城市铸铁管 道的设计压力为 0.15MPa ，实际运行压力为 0.1MPa 以下，转换成天然气 后，通过中中调压措施， 使原有铸铁途区域供气压力控制在 0.15MPa 以下， 与其他区域实行不同的压力级制。10.SCADA 系统 为了加强对城市输配系统的安全运行管理，合理调度分配气量，较为 科学准确预测用气量， 提高燃气工程管理水平， 城市输配系统设立 SCADA 系统。SCADA 系统主要包括数据采集、监控和通讯系统三部分：（1）监控系统主要功能是监控管网的运行状况，包括门站、储配站、 高中压调压站等，当任何一站出现问题，调度中心及时作出