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/m3。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。26.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：φF2σPDδsP—设计压力（MPa）D—外径（mm）δ—计算壁厚σs—最低屈服强度（MPa）φ—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：≤12户二级：80户四级：地上四层或四层以上建筑物普遍且占多数。3三级：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。4三、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》5GB/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。6国内外城市天然气管网技术特点一、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）名称长输管道外环高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—3.50.4～0.70.24～0.40.0075～0.240.0075①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1.9～4.48MPa，环状或支状布局。我国香港新界3.5MPa。②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1.2～1.38MPa，我国香港本岛为0.7MPa。③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。73.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。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≤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长输管线门站高压外环市区次高压调压调压中压管道调压用户8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.管道压力级制（MPa）根据《城镇燃气设计规范》GB50028-932002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＜P≤4.0高压燃气管道B：1.6＜P≤2.5次高压燃气管道A：0.8＜P≤1.6次高压燃气管道B：0.4＜P≤0.8中压燃气管道A：0.2＜P≤0.4中压燃气管道B：0.01＜P≤0.2低压燃气管道：P＜0.01《城镇燃气设计规范》GB50028-93（98年版）城市燃气管道压力分为5级。2002年局部修订条文与之比增加了高压A、B乙级，使城市燃气管道压力升至4.0MPa，同时相应提高了低压管道的压力。修订的目的是配合我国“西气东输”的战略决策，使相应用气城市天然气工程设计有规可依。2.典型城市天然气系统的举例长沙为湖南省省会，全省政治、经济、文化和科教中心，现状市区建成面积120平方公里，市区人口175.5万人。城市总体规划近期至2005年控制用地200平方公里，规划人口220万人，远期规划至2020年，规划建设用地350平方公里，人口350万人，属大型城市。根据长沙市天然气利用工程可研，其天然气输配系统具有国内城市天9然气输配系统的典型属性。3.长沙市天然气输配系统的组成长沙市天然气输配系统主要由门站、高压管道、高中压调压站、高压球罐储配站、中压管网、中低压调压设施、数据采集及控制系统（SCADA）等组成。（1）门站负责接收长输管线分输站来气，经过滤、检测、计量、加臭后进入高压管道。（2）高压管道布置城市外围，起输气兼一定储气的作用。根据分输站来气压力为1.5±0.1MPa，确定高压管道的设计压力为2.5MPa，DN600，属高压B级。（3）高中压调压站将高压管道天然气调压至中压（调压站最高进气压力1.6MPa，出口压力0.2MPa），调压、计量区为露天的设置。（4）中压管道中压管道最高工作压力0.2MPa，设计压力为0.4MPa，属中压A级。（5）高压球罐储配站根据高压管网运行压力以及球罐设计技术条件、经济因素，确定选设计压力1.36MPa，单罐容积5000m3高压球罐7台。用气较低峰时储气，用气高峰时出气。（6）中低压调压设施包括调压柜、调压箱，由中压最高0.2MPa调压至低压。（7）原煤制气区铸铁管的利用原煤制气铸铁管接口型式为机械柔性N型接口，丁腈橡胶圈密封，设计压力0.15MPa，现运行压力0.07MPa。为充分利用现有铸铁管，天然气进10入长沙后采取中中压调压措施，使之转换成输送天然气的需要。原区域运行压力与之以外区域采取不同的运行压力级制。（8）SCADA系统为了提高输配系统的管理水平，达到安全、可靠供气且有预测分析运行工况，合理调度供气，输配系统设置SCADA系统。调度中心监控主要内容有门站、储配站、高中压调压站、用气量较大用户调压站及高压管道、中压管道代表性监测点。调度中心对被访问的参数进行随时采集和监控，实时数据通过系统进行处理、储存，实现对输配系统的监控和调度管理。三、国内外城市天然气输配系统的主要差异国内外输配管道的压力级制不论是高压、次高压、中压、低压无大差别，且供气方式基本相同。其主要差异是储气方式的不同。国外大城市储气调峰措施一般由地下储气库或低温液化天然气站解决，而我国基本上由城市储配站（高压球罐或低压储气罐）解决调峰。产生这种差异的主要原因管理体制和运行模式不同造成的，我国应当学习国外运行模式，由长输管线部门采取相应储气措施解决各用气城市的调峰问题。可大大减少各城市天然气工程的投资。11天然气高压储配站工艺主要设备天然气高压储配站主要功能是用气高峰时向高压管道供气，用气较低峰时向站内高压球罐储气，一般储配站还具有向附近中压管网供气的功能。高压储配站主要设备有高压球罐、过滤器、调压器、引射器、清管器接收装置以及相应阀门等。一、天然气球罐球罐的选择应根据高压管道的运行压力和高压管道有效储气量，经技术经济方案比较而定。1.球罐技术参数公称容积球内直径球壳材料设计压力球壳厚度单球重量3000m318mCF-621.6MPa38mm325t4000m319.7mCF-621.45MPa38mm390t5000m321.2mCF-621.36MPa38mm475t6000m322.6mCF-621.27MPa38mm540t8000m324.8mCF-621.16MPa38mm635t10000m326.8mCF-621.07MPa38mm765t2.技术参数的确定（1）设计主要依据：《钢制球形储罐》GB12337-1998；《钢制压力容器》GB150-1998；《球形储罐施工及验收规范》GB50094-98（2）球壳材料CF-62为抗拉强度为610MPa的高强钢，国内钢号07MnCrMoVR，国外钢号各公司不同。由于目前国产CF-62钢板宽度相对较窄，故3000m3以上的球罐所需CF-62钢板需还引进为好。（3）设计压力与设计壁厚12对于