JIAN第四章长距离输气管道及城市输配气工程新的

第四章章长距离离输气气管道道及城市输输配气气工程程1燃气发发展史史最早发发现天天然气气并应应用的的国家家：中中国公公元元147年年最早将将燃气气作为为城市市燃气气的国国家：：英国国1820年年中国燃燃气发发展的的方针针：因地制制宜，，多方方渠道道，多多方互互补，，讲求求实效效第一节节概概述2天然气气用途途工业与与民用用燃气气：天天然气气、人人工煤煤气、、液化化石油气气和沼沼气用途：：火力力发电电厂、、民用用、汽汽车、、化工工原料料来源：：气田田气、、石油油伴生生气、、凝析析气田田气、、煤层气气。主要成成分：：甲烷烷、乙乙烷、、丙烷烷和丁丁烷3储罐、、压缩缩机、、调压压设施施（站站、柜柜）、、阀门门、管管道（钢管管、PE管管、镀镀锌管管）、、补偿偿器、、计量量仪表表、检检测设备备等。。城市燃燃气应应用的的设施施、设设备、、管材材燃气安安全使使用（（面向向终端端客户户）人的安安全意意识合合理理操作作有有一定定常识识发发生重重大问题时时生命命第一一。4第二节节天然气气的储储运销销一体体化系系统5一、基基本概概念（一））标准准状态态与标标准体体积天然气气计量量的标标准状状态：：20℃，1标标准大大气压压（101325Pa)城市燃燃气行行业的的标准准状态态：0℃，1标标准大大气压压（101325Pa)美国天天然气气行业业：60F（15.6℃)，1标准准大气气压（（101325Pa)标准状状态下下的体体积称称标准准体积积。6（二））天然然气组组成的的表示示方法法体积分分数：：各种种组分分的分分体积积在天天然气气的总体体积中中所占占的比比例；；是温度、、压力力的函函数。。摩尔分分数：：各种种组分分的摩摩尔数数在天天然气气的总摩摩尔数数中所所占的的比例例。质量分分数：：各种种组分分的质质量在在天然然气的的总质量量中所所占的的比例例。7（三））天然然气的的密度度与相相对密密度密度：：单位体体积天天然气气的质质量，，温度度、压压力的的函数数。相对密密度：：相同温温度、、压力力下天天然气气的密密度与与干空空气的的密度度之比比。通常指指标准准状态态的相相对密密度。。气田气气：0.58～～0.62，伴伴生气气：0.7～0.858（四））天然然气的的粘度度起因于于：两两层之之间摩摩擦和和两层层之间间分子子的热热交换换。液体的的粘度度随温温度升升高而而降低低，压压力不不高时时气体体粘度度随温温度升升高而而升高高。相同温温度下下，压压力越越高，，天然然气的的粘度度越大大。9（五））天然然气的的节流流效应应正节流流效应应和负负节流流效应应正节流效应应：节流后后压力下降降、温度下下降。负节流效应应：节流后后压力下降降、温度升升高。注:理想气气体不存在在上述节流流效应.10二、天然气气供气系统统的组成及及特点（一）天然然气一体化化供气系统统从气田的井井口装置开开始，经矿矿场集气系系统、气体体净化系统统、干线输输气管道、、再通过配配气管网到到用户，天天然气所通通过的所有有环节构成成了一个统统一的、一一体化的储储、运、销销系统。它它是一个密密闭的、连连续的水力力系统。天然气一体体化体现在在气源、管管线建设和和用户的统统一方面；；也体现在在其运行的的安全性和和可靠性方方面。11（二）天然然气供气系系统的组成成气田矿场集集输管网（（见第二章章）天然气净化化处理厂长距离干线线输气管道道或管网城市输配气气管网储气库12第二节长距离输气气管道的组组成及勘察察设计13一、长距离离输气管道道的组成141516二、输气管管道水力计计算P1—管道起点点燃气的绝绝对压力，，Pa；P2—管道终终点燃气气的绝对对压力，，Pa;P0—标准大大气压，，P0=101325Pa；；λ—燃气气管道的的水利摩摩阻系数数；Q0—燃气管管道的计计算流量量，Nm3/s；d—燃气气管道的的内径，，m；ρ0—标准状状况下燃燃气管道道的密度度，kg/Nm3；T—燃气气的绝对对温度，，K；T0—标准状状态绝对对温度，，T0=273.15K；Z—燃气气的压缩缩因子；；Z0—标准状状况下燃燃气的压压缩因子子；Z0=1L—燃气气管道的的计算长长度，m。输气管道道应采用用：高压压、低温温的输送送方式。。17三、输气气管道热热力计算算为水力计计算服务务预测管段段中出现现凝析液液和水合合物情况况。由输气管管段的流流量公式式可知：：在条件一一定的前前提下，，输气管管段的流流量取决决于整个个管段中中气体的的平均温温度，而而这一平平均温度度又取决决于整个个管段沿沿轴向的的温度分分布。另另一方面面输气管管段的稳稳态温度度分布又又取决于于该管段段的流量量。18四、输气气管段中中水合物物的形成成规律及及其预防防措施（一）水水合物的的基本概概念天然气中中某些组组分与液液态水在在一定温温度、压压力下所所形成的的外形像像冰霜的的物质。。节流处最最易形成成。19（二）形形成水合合物的条条件温度、压压力、水水分条件件。临界温度度：高于于此温度度不会形形成水合合物。20（二）形形成水合合物的条条件（续续）形成水合合物的必必要条件件：必须有液液态水与与天然气气接触天然气中中水蒸气气分压等等于或超超过在水水合物体体系中与与天然气气的温度度对应的的水的饱饱和蒸汽汽压。天然气温温度必须须等于或或低于其其在给定定压力下下的水合合物的形形成温度度。21（二）形形成水合合物的条条件（续续）形成水合合物的外外因:高流速、、气流扰扰动或压压力脉动动出现小的的水合物物晶体天然气中中含有硫硫化氢和和二氧化化碳。因为这两两种气体体比烃类类气体更更容易溶溶于水。。22（三）防防止水合合物形成成及消除除水合物物的方法法1、干燥燥脱水2、添加加水合物物抑制剂剂----降低低水合物物形成温度，破破坏形成成水合物物的温度度条件；；吸收天然气气中水蒸蒸气，破破坏形成成水合物物的水分条件件。甲醇醇、乙二二醇、二二甘醇等等。3、加热热---使温度度提高到到水合物物形成温温度以上上。4、清管管—清除除液态水水和已经经形成的的水合物物。23五、干线线输气管管道的工工艺方案案设计（一）工工艺方案案设计的的基本步步骤1、确定定各管段段的管材材、管径径、设计计压力和和管道壁壁厚。2、确定定每个压压气站在在设计流流量下的的压比。。3、设每每个压气气站的出出口压力力等于所所在位置置管段的的设计压压力。4、根据据管道末末段储气气量的要要求，确确定末段段管径和和长度，，并确定定最后压压气站的的位置。。5、确定定压气站站的数量量和位置置。6、确定定压缩机机组的配配置方案案。24（二）管管道末段段的储气气能力管道最后后一个压压气站到到管道终终点的管管段。目的：平平衡均衡衡供气与与不均匀匀用气的的矛盾。。利用气体体的压缩缩性改变变所储气气体的数数量。储气能力力：最高高压力与与最低压压力之间间的储气容量。。与管道道截面积积、管道道长度有关关，但存存在最优优末段长长度。25第三节压缩机组与压压气站26一、压缩机组组压缩机组包括括压缩机和与与之配套的原原动机压缩机：往复复式压缩机和和离心式压缩缩机2728293031原动机燃气轮机燃气发动机——类似内燃机机电动机32二、压气站功能：天然气气增压、清管管器收发、越越站旁通输送送、安全放空空、管路紧急急截断、计量量调压。组成主工艺系统：压缩机组、、净化除尘设设备、调压阀、流量计、、天然气冷却却器、事故紧急切断系系统、工艺阀阀门和管道。辅助系统：能源系统、、冷却系统、、润滑密封系系统、仪表、通通信、通风、、消防、放空系统等。33三、压气站与与管道的匹配配与工况调节节压缩机组水力力特性与管道道水力特性之之间的匹配。。工况调节改变压缩机转转速；压气站出口节节流；压气站进口节节流调节；进口导叶角度度调节；回流调节。34第四节城市燃气输配配系统35人工燃气的质质量要求焦油与灰尘:<=10mg/Nm3奈<=50mg/Nm3（冬季）奈<=100mg/Nm3（夏季）硫化物:<=20mg/Nm3氨:<=50mg/Nm3一氧化碳:<=10%氮氧化物一、燃气的质质量要求36液化石油气的的质量要求硫<50mg/Nm3水份:尽可能能的脱出干净净二烯烃<2%乙烷和乙烯<6%残液<2%37城市燃气的加加臭目的是为了及及时发现漏气气38二、城市燃气气管网的基本本结构（一）城市燃燃气管道的分分类1、按管道的的功能分：分分配管道、用用户引入管、、室内燃气管道、、工业企业燃燃气管道。2、按敷设方方式分：埋地地管道、架空空管道。3、按燃气压压力分：高压压A级：0.8～1.6MPa，高压压B级级：：0.4～～0.8MPa，，中压压A级级：：0.2～～0.4MPa，，中压压B级级：：0.005～～0.2MPa，，低压压：：<0.005MPa4、、按按管管材材分分：：钢钢管管、、铸铸铁铁管管、、塑塑料料管管39（二二））城城市市燃燃气气管管网网的的拓拓扑扑结结构构指管管网网的的组组成成以以及及组组成成管管网网的的各各个个部部分分之之间间的的联联结结关关系系。。主要要组组成成部部分分为为：：各种种压压力力等等级级的的燃燃气气管管道道城市市燃燃气气分分配配站站、、压压气气站站、、调调压压计计量量站站、、调调压压室室。。储气气站站计算算机机监监控控系系统统管网网的的形形式式：：枝枝状状管管网网和和环环状状管管网网40（三三））城城市市燃燃气气系系统统根据据所所采采用用的的管管网网压压力力的的级级数数，，分分为为一级级系系统统两级级系系统统三级级系系统统多级级系系统统41燃气输配管网4243燃气输配管网4445（四四））燃燃气气储储配配站站46储配配站站：：功能能：：1、、储储存存必必要要的的燃燃气气量量用用以以调调峰峰2、、多多种种燃燃气气混混合合，，保保证证用用气气组组分分均均衡衡3、、将将燃燃气气加加压压，，保保证证每每个个燃燃气气用用具具前前有有足足够够的的压压力力气体体管管网网型型式式47（五五））调调压压站站作用用：调节节和和稳稳定定管网网压压力力的的设设施施。。分类：区域域调压压站、、专用用调压压站（（用于于工业业企业业）和和箱式式调压压站（（用于于生活活用户户）。。组成：调压压器、、阀门门、过过滤器器、安安全装装置、、旁通通管及及测量量仪表表组成成。调压器器：控制燃燃气输输配管管网的的压力力工况况。调调压器器是一一个降降压装装置，，所有有调压压器均均是将将较高高的压压力降降到较较低的的压力力。是是调压压站的的核心心设备备。4849(六)建建筑筑（室室内））燃气气供应应系统统建筑燃燃气供供应系系统由由用户户引入入管、、立管管、水水平干干管、、用户户支管管、燃燃气计计量表表、用用户连连接管管和燃燃气用用具组组成。。气体管管网型型式燃气输输配管管网形形式：：燃气输输配管管网由由分配管管道、用户引引入管管和室室内管管道三部分分组成成。50第五节节供供气气调峰峰与储储气设设施51燃气计计量仪仪表类类型瞬时流流量和和累计计流量量交接计计量和和过程程监测测计量量发展方方向为为燃气气能量量计量量—采采用燃燃气的的热值值作为为天然然气交交易的的标准准计量量单位位。52一、用用气量量的时时间不不均匀匀性月用气气不均均匀性性：季季节变变化日用气气不均均匀性性：一一个月月内用用气量量的波波动。。小时用用气不不均匀匀性：：24小时时内用用气量量的波波动。。53二、调调峰主主要