JIAN第四章长距离输气管道及城市输配气工程新的

1第四章2燃气发展史最早发现天然气并应用的国家：中国公元147年最早将燃气作为城市燃气的国家：英国1820年中国燃气发展的方针：因地制宜，多方渠道，多方互补，讲求实效第一节概述3天然气用途工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化石油气和沼气用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、煤层气。主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷4储罐、压缩机、调压设施（站、柜）、阀门、管道（钢管、PE管、镀锌管）、补偿器、计量仪表、检测设备等。城市燃气应用的设施、设备、管材燃气安全使用（面向终端客户）人的安全意识合理操作有一定常识发生重大问题时生命第一。5第二节天然气的储运销一体化系统6一、基本概念（一）标准状态与标准体积天然气计量的标准状态：20℃，1标准大气压（101325Pa)城市燃气行业的标准状态：0℃，1标准大气压（101325Pa)美国天然气行业：60F（15.6℃)，1标准大气压（101325Pa)标准状态下的体积称标准体积。7（二）天然气组成的表示方法体积分数：各种组分的分体积在天然气的总体积中所占的比例；是温度、压力的函数。摩尔分数：各种组分的摩尔数在天然气的总摩尔数中所占的比例。质量分数：各种组分的质量在天然气的总质量中所占的比例。8（三）天然气的密度与相对密度密度：单位体积天然气的质量，温度、压力的函数。相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与干空气的密度之比。通常指标准状态的相对密度。气田气：0.58～0.62，伴生气：0.7～0.859（四）天然气的粘度起因于：两层之间摩擦和两层之间分子的热交换。液体的粘度随温度升高而降低，压力不高时气体粘度随温度升高而升高。相同温度下，压力越高，天然气的粘度越大。10（五）天然气的节流效应正节流效应和负节流效应正节流效应：节流后压力下降、温度下降。负节流效应：节流后压力下降、温度升高。注:理想气体不存在上述节流效应.11二、天然气供气系统的组成及特点（一）天然气一体化供气系统从气田的井口装置开始，经矿场集气系统、气体净化系统、干线输气管道、再通过配气管网到用户，天然气所通过的所有环节构成了一个统一的、一体化的储、运、销系统。它是一个密闭的、连续的水力系统。天然气一体化体现在气源、管线建设和用户的统一方面；也体现在其运行的安全性和可靠性方面。12（二）天然气供气系统的组成气田矿场集输管网（见第二章）天然气净化处理厂长距离干线输气管道或管网城市输配气管网储气库13第二节长距离输气管道的组成及勘察设计14一、长距离输气管道的组成151617二、输气管道水力计算LZZTTPdQPP0000520222162.1P1—管道起点燃气的绝对压力，Pa；P2—管道终点燃气的绝对压力，Pa;P0—标准大气压，P0=101325Pa；λ—燃气管道的水利摩阻系数；Q0—燃气管道的计算流量，Nm3/s；d—燃气管道的内径，m；ρ0—标准状况下燃气管道的密度，kg/Nm3；T—燃气的绝对温度，K；T0—标准状态绝对温度，T0=273.15K；Z—燃气的压缩因子；Z0—标准状况下燃气的压缩因子；Z0=1L—燃气管道的计算长度，m。输气管道应采用：高压、低温的输送方式。18三、输气管道热力计算为水力计算服务预测管段中出现凝析液和水合物情况。由输气管段的流量公式可知：在条件一定的前提下，输气管段的流量取决于整个管段中气体的平均温度，而这一平均温度又取决于整个管段沿轴向的温度分布。另一方面输气管段的稳态温度分布又取决于该管段的流量。19四、输气管段中水合物的形成规律及其预防措施（一）水合物的基本概念天然气中某些组分与液态水在一定温度、压力下所形成的外形像冰霜的物质。节流处最易形成。20（二）形成水合物的条件温度、压力、水分条件。临界温度：高于此温度不会形成水合物。21（二）形成水合物的条件（续）形成水合物的必要条件：必须有液态水与天然气接触天然气中水蒸气分压等于或超过在水合物体系中与天然气的温度对应的水的饱和蒸汽压。天然气温度必须等于或低于其在给定压力下的水合物的形成温度。22（二）形成水合物的条件（续）形成水合物的外因:高流速、气流扰动或压力脉动出现小的水合物晶体天然气中含有硫化氢和二氧化碳。因为这两种气体比烃类气体更容易溶于水。23（三）防止水合物形成及消除水合物的方法1、干燥脱水2、添加水合物抑制剂----降低水合物形成温度，破坏形成水合物的温度条件；吸收天然气中水蒸气，破坏形成水合物的水分条件。甲醇、乙二醇、二甘醇等。3、加热---使温度提高到水合物形成温度以上。4、清管—清除液态水和已经形成的水合物。24五、干线输气管道的工艺方案设计（一）工艺方案设计的基本步骤1、确定各管段的管材、管径、设计压力和管道壁厚。2、确定每个压气站在设计流量下的压比。3、设每个压气站的出口压力等于所在位置管段的设计压力。4、根据管道末段储气量的要求，确定末段管径和长度，并确定最后压气站的位置。5、确定压气站的数量和位置。6、确定压缩机组的配置方案。25（二）管道末段的储气能力管道最后一个压气站到管道终点的管段。目的：平衡均衡供气与不均匀用气的矛盾。利用气体的压缩性改变所储气体的数量。储气能力：最高压力与最低压力之间的储气容量。与管道截面积、管道长度有关，但存在最优末段长度。26第三节压缩机组与压气站27一、压缩机组压缩机组包括压缩机和与之配套的原动机压缩机：往复式压缩机和离心式压缩机2829303132原动机燃气轮机燃气发动机—类似内燃机电动机33二、压气站功能：天然气增压、清管器收发、越站旁通输送、安全放空、管路紧急截断、计量调压。组成主工艺系统：压缩机组、净化除尘设备、调压阀、流量计、天然气冷却器、事故紧急切断系统、工艺阀门和管道。辅助系统：能源系统、冷却系统、润滑密封系统、仪表、通信、通风、消防、放空系统等。34三、压气站与管道的匹配与工况调节压缩机组水力特性与管道水力特性之间的匹配。工况调节改变压缩机转速；压气站出口节流；压气站进口节流调节；进口导叶角度调节；回流调节。35第四节城市燃气输配系统36人工燃气的质量要求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、燃气的质量要求37液化石油气的质量要求硫50mg/Nm3水份:尽可能的脱出干净二烯烃2%乙烷和乙烯6%残液2%38城市燃气的加臭目的是为了及时发现漏气39二、城市燃气管网的基本结构（一）城市燃气管道的分类1、按管道的功能分：分配管道、用户引入管、室内燃气管道、工业企业燃气管道。2、按敷设方式分：埋地管道、架空管道。3、按燃气压力分：高压A级：0.8～1.6MPa，高压B级：0.4～0.8MPa，中压A级：0.2～0.4MPa，中压B级：0.005～0.2MPa，低压：0.005MPa4、按管材分：钢管、铸铁管、塑料管40（二）城市燃气管网的拓扑结构指管网的组成以及组成管网的各个部分之间的联结关系。主要组成部分为：各种压力等级的燃气管道城市燃气分配站、压气站、调压计量站、调压室。储气站计算机监控系统管网的形式：枝状管网和环状管网41（三）城市燃气系统根据所采用的管网压力的级数，分为一级系统两级系统三级系统多级系统42燃气输配管网4344燃气输配管网4546（四）燃气储配站47储配站：功能：1、储存必要的燃气量用以调峰2、多种燃气混合，保证用气组分均衡3、将燃气加压，保证每个燃气用具前有足够的压力气体管网型式48（五）调压站作用：调节和稳定管网压力的设施。分类：区域调压站、专用调压站（用于工业企业）和箱式调压站（用于生活用户）。组成：调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表组成。调压器：控制燃气输配管网的压力工况。调压器是一个降压装置，所有调压器均是将较高的压力降到较低的压力。是调压站的核心设备。4950(六)建筑（室内）燃气供应系统建筑燃气供应系统由用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用户连接管和燃气用具组成。气体管网型式燃气输配管网形式：燃气输配管网由分配管道、用户引入管和室内管道三部分组成。51第五节供气调峰与储气设施52燃气计量仪表类型瞬时流量和累计流量交接计量和过程监测计量发展方向为燃气能量计量—采用燃气的热值作为天然气交易的标准计量单位。53一、用气量的时间不均匀性月用气不均匀性：季节变化日用气不均匀性：一个月内用气量的波动。小时用气不均匀性：24小时内用气量的波动。54二、调峰主要措施供气方：调整气源产量、调整输气管道运行方案、输气管道末段储气、储气库、储气罐和地下储气管束、调峰型LNG厂。用气方：切换大型用气企业，居民备用加热装置。中长期调峰（大于1月）和短期调峰55三、储气方法储气罐：高压罐和低压罐（分湿式和干式）。低压罐又称储气柜。LNG调峰：常压下-163°C液化。体积缩小为1/600。固态储存：固态水合物，1立方米=164～200标准立方米甲烷气体。地下储气库：枯竭油气田型、含水层型、盐穴型、岩洞型和废弃矿井型。56◆地下储气库基本类型废弃油气藏：利用原有的已经枯竭的油田或气田改建，是最容易建库的一种类型。泥岩盖层砂岩储层油气层57含水层构造：利用地下密闭的含水层构造通过注气驱水形成人造气藏。泥岩盖层砂岩储层水层◆基本类型矿坑及岩洞地下储气库：利用废弃的采矿洞穴改建的地下储气库或在山体中开凿的岩洞建设的地下储气库。58盐穴地下储气库：在地下盐层或盐丘中利用水溶开采方式形成地下洞穴并储存油气。◆基本类型59溶腔.swf