天然气管道储气能力设计计算书

天然气管道储气能力设计计算书——管道管容计算与高峰调峰平衡专项工程名称：××天然气长输管道末段储气调峰工程项目编号：TR-2026-QN-末段-001设计阶段：初步设计文件类型：专项计算书文件编号：TR-2026-QN-JS-001编制：（签字）审核：（签字）批准：（签字）二〇二六年十月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 概述1.1设计目的本计算书针对天然气长输管道末段（自最后一座压气站至城市门站之间的管段）开展储气能力（管容）与高峰调峰平衡专项计算，核定该段管道在最高运行压力与最低允许进站压力之间可释放的有效储气量，校核其对城市高峰小时用气负荷的调峰保障能力，并对管道强度、超压保护等安全条件进行核验，为初步设计阶段压力等级与管径方案的确定提供定量依据。1.2设计依据本计算依据下列现行国家标准及工程设计输入编制，计算方法与取值口径与所引规范保持一致：《输气管道工程设计规范》GB50251—2015；《城镇燃气设计规范》GB50028—2006（2020年版）；《燃气工程项目规范》GB55009—2021；《天然气计算发热量》GB/T11062、《天然气计量系统技术要求》GB/T18603；本工程可行性研究报告、线路走向图及工艺系统比选专题报告。1.3设计范围与原则计算范围限于末段高压输气管道本体的气相储气量及其可调峰量，不含地下储气库、LNG调峰站、门站高压储气管束等其他调峰设施。计算遵循“以实际运行压力区间核定有效可调气量、以高峰小时负荷校验保障能力、以强度与超压条件设定压力上下限”的原则。2设计基础参数本计算采用的管道结构参数、气质热力参数及运行压力参数如表2.1所示。压力除特别注明外，表压均换算为绝对压力参与计算；标准参比条件取p₀＝0.101325MPa、T₀＝293.15K。表2.1管道储气计算基础参数表序号参数名称符号取值单位备注1管道外径D610mm螺旋缝埋弧焊钢管2钢管壁厚δ11.9mmL360NB/X52钢级3管道内径d586.2mmd＝D−2δ4末段计算长度L80.0km末压气站—门站5最高运行压力（表压）p_max,g6.3MPa设计压力6最低允许压力（表压）p_min,g2.5MPa门站进站压力7输送气体平均温度T283.0K埋地约10℃8天然气压缩因子Z0.92—工况平均值9标准状态压力p₀0.101325MPa参比条件10标准状态温度T₀293.15K参比条件3管道几何容积计算末段管道为等径直管段，其几何（充装）容积按圆柱体体积计算： Vg=π4式中：V_g——管道几何容积，m³；d——管道内径，m；L——管道计算长度，m。代入d＝0.5862m、L＝80000m： Vg=π4即末段管道几何容积V_g＝21590.9m³。该值为后续标准状态储气量换算的体积基准。4管道储气能力（管容）计算4.1状态换算关系管道内气体处于高压、常温工况，工程上统一折算为标准状态（p₀、T₀）下的体积进行计量。按真实气体状态方程pV＝ZnRT，工况体积V与标准状态体积V₀的换算关系为： V0=V·pp式中：V——工况几何容积，m³；p——工况绝对压力，MPa；T——工况气体温度，K；Z——工况压缩因子；下标“0”表示标准状态参数。标准状态下Z₀≈1。4.2最高压力工况储气量当管道充压至最高运行压力p_max＝6.3+0.101325＝6.4013MPa（绝压）时，对应的标准状态储气量为： Vmax=Vg Vmax=21590.9×293.150.101325即最高压力工况下管道储气（管容）量V_max≈153.58×10⁴N·m³。4.3最低压力工况储气量当管道压力降至门站最低允许进站压力p_min＝2.5+0.101325＝2.6013MPa（绝压）时，对应的标准状态剩余储气量为： Vmin=Vg Vmin=21590.9×293.150.101325即最低压力工况下管道剩余储气量V_min≈62.41×10⁴N·m³。该部分气体因受门站最低进站压力限制而不可动用，属于“死库存”。5高峰调峰用气需求分析城市用气存在月、日、小时多尺度不均匀性。本工程设计月平均日供气量Q_d,avg＝120×10⁴N·m³/d。按GB50028及本工程负荷预测，取日工作不均匀系数K_d＝1.25、小时高峰不均匀系数K_h＝3.0。 Qdmax=K Qh=Kh代入得：高峰日供气量Q_d,max＝1.25×120＝150×10⁴N·m³/d；高峰小时供气量Q_h＝3.0×150/24＝18.75×10⁴N·m³/h。高峰时段一般持续约4～6h，按5h计，高峰时段累计缺口约18.75×5＝93.75×10⁴N·m³，需由管道末段储气及其他调峰设施共同补足。6管道可调峰气量与供需平衡管道可在充压（低谷时由压气站增压）与泄压（高峰时向城市供气）之间循环运行，其可有效释放的调峰气量为最高、最低两个压力工况储气量之差： ΔV=Vg·T本计算近似取Z_max≈Z_min≈Z＝0.92、T_max≈T_min≈T＝283K，则： ΔV=Vmax-V即末段管道可调峰气量ΔV≈91.17×10⁴N·m³，占管道总储气量的59.36%。按高峰持续5h折算，管道可提供的小时调峰出力约为91.17/5＝18.23×10⁴N·m³/h，与高峰小时需求18.75×10⁴N·m³/h基本匹配，缺口约0.52×10⁴N·m³/h（约2.8%），可由门站储罐或上游压气站增量供气补足。表6.1管道储气与调峰平衡计算结果汇总表项目符号数值单位管道几何容积V_g21590.9m³最高压力储气量V_max153.58×10⁴N·m³最低压力剩余气量V_min62.41×10⁴N·m³可调峰气量ΔV91.17×10⁴N·m³储气量可动用率ΔV/V_max59.36%高峰小时需求Q_h18.75×10⁴N·m³/h管道小时调峰出力ΔV/5h18.23×10⁴N·m³/h供需缺口—约2.8%7安全核验7.1管道强度（许用压力）校核按GB50251—2015，钢管许用压力按下式校核： [p]=2·σs·F·φ·δ式中：σ_s——钢管最小屈服强度，L360NB取360MPa；F——管道设计系数，按二类地区取0.6；φ——焊缝系数，100%射线探伤取1.0；δ——壁厚，m；D——外径，m。 [p]=2×360×0.6×1.0×0.01190.610=8.42 管道设计压力6.3MPa小于许用压力8.42MPa，强度安全裕度n＝8.42/6.3＝1.34，满足规范要求。7.2超压保护与压力区间核验最高运行压力6.3MPa低于许用压力，且末站出站应设置安全切断阀与安全阀，其定压值按不大于设计压力的1.05倍（约6.6MPa）整定；最低进站压力2.5MPa高于门站调压装置正常启动压力（约1.6MPa），留有不低于0.9MPa的缓冲。压力上下限区间闭合、可控。7.3温度与压缩因子敏感性当埋地温度在278～288K间波动、压缩因子在0.90～0.94间变化时，可调峰气量ΔV的变动幅度约为±3%，不改变本结论的量级与供需平衡判断。建议施工图阶段采用SPS、TGNET等经工程验证的软件进行稳态与动态复算。8计算结果分析与工程指导意义（1）本工程末段管道几何容积21590.9m³，在6.3～2.5MPa运行区间内可提供有效调峰气量约91.17×10⁴N·m³，可动用率59.36%，基本承担城市高峰小时调峰任务。（2）剩余约2.8%的高峰缺口不宜再靠进一步压低进站压力解决（将威胁门站调压可靠性），建议配套建设门站高压储气管束或调度上游压气站增量供气，形成“长输末段储气为主、门站储罐为辅”的多级调峰体系。（3）提高可调峰气量的工程途径包括：在强度允许范围内提高运行压力上限、增大管径或延长末段管长、降低门站最低进站压力。本方案管径DN600、设计压力6.3MPa与调峰需求匹配，无需放大管径。（4）运行管理上应利用低谷时段及时充压至上限，高峰时段有序泄压，避免压力频繁穿越临界值；并按GB55009—2021要求设置压力监测与紧急切断联动。9主要引用标准与规范[1]GB50251—2015输气管道工程设计规范；[2]GB50028—2006（2020年版）城镇燃气设计规范；[3]GB55009—2021燃气工程项目规范；[4]GB/T11062天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法；[5]GB/T18603天然气计量系统技术要求。免责声明本计算书依据现行国