工藝技術_中江供氣管道工藝設計

興隆中江供氣管道工藝設計目 錄1緒論11.1設計的背景和目的11.2國內外行業(yè)狀況11.2.1國外行業(yè)狀況11.2.1國內行業(yè)狀況21.3設計遵循的規(guī)范標準和原則21.3.1遵循的規(guī)范標準21.3.2設計原則22設計說明書42.1設計原始資料42.2站場的總體規(guī)劃42.2.1站場站址的選擇42.2.2站場設計52.2.3站場工藝流程52.2.4清管介紹72.2.5消防設計82.3主要設備的設計安裝92.3.1管道92.3.2匯管設計安裝102.3.3一般閥門112.3.4安全閥122.3.5調壓器132.3.6流量計142.3.7壓力和溫度測量儀表152.4清管和試壓162.5防腐162.6環(huán)境保護172.6.1污染物172.6.2污染物的處理172.7節(jié)能182.7.1能耗分析182.7.2節(jié)能措施183計算說明書193.1設計相關參數(shù)計算193.1.1已知參數(shù)單位換算193.1.2天然氣相關參數(shù)的計算193.2站場內管道233.2.1管道計算233.2.2管道匯總253.3除塵器253.3.1除塵器主體相關計算263.3.2除塵器進出口管徑和壁厚計算283.3.3除塵器尺寸匯總293.4安全閥303.4.1安全閥的計算303.4.2安全閥的選型323.5匯管323.5.1匯管管徑計算323.5.2匯管壁厚計算333.5.3匯管尺寸匯總343.6調節(jié)閥343.6.1調節(jié)閥流通能力計算343.6.2調節(jié)閥選型353.7流量計363.7.1流量計算公式及相關參數(shù)確定363.7.2計算與選型383.8其它閥門393.8.1球閥393.8.2閘閥403.9壓力和溫度測量儀表413.9.1溫度測量儀表413.9.2壓力測量儀表414結論42致 謝43參考文獻44附 錄46我們總羨慕別人的幸福，卻常常忽略自己生活中的美好。其實，幸福很平凡也很簡單，它就藏在看似瑣碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的東西，而是珍惜了生命中的點點滴滴，用感恩的心態(tài)看待生活，用樂觀的態(tài)度闖過磨難。1緒論1.1設計的背景和目的近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對能源的需求量不斷增加，同時人民生活水平的不斷提高，大家越來越重視生活環(huán)境的質量。因此，天然氣作為清潔優(yōu)質能源和化工原料倍受歡迎，需求量也就逐年大幅度增加。天然氣管道系統(tǒng)是天然氣生產和應用過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，其工程建設技術水平和運營管理水平直接關系到安全、環(huán)保及用戶的切身利益。輸氣站是天然氣管道系統(tǒng)的重要組成部分之一，其主要功能包括凈化、調壓、計量、清管等。根據(jù)輸氣站所處的位置不同，各自的作用也不同。首站是長輸管線的起點；中間站則有增壓站和分輸站之分；末站是輸氣站終點；城市門站則是城市配氣的起點。安全可靠、準確經(jīng)濟的輸氣站是高質量設計、建設和操作的結果，可以將氣體保質保量和安全經(jīng)濟的輸送到用戶，并帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。1.2國內外行業(yè)狀況1.2.1國外行業(yè)狀況國外天然氣長輸管道的發(fā)展比較早，世界上第一條輸氣管道是1886年美國的賓夕法尼亞州的凱恩到紐約的布法羅。現(xiàn)代輸氣管道發(fā)展始于20世紀40年代末。從20世紀50年代，前蘇聯(lián)就開始天然氣長輸管道建設。到80年代，他們已建成六條超大型中央輸氣管道系統(tǒng)，全長近兩萬公里，管徑12201420毫米。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，國外天然氣長輸管道無論是設計、施工、運營管理，還是管材、儲庫調峰、原動機等相關技術都有了很大進步。特別是高壓大口徑干線輸氣管道的技術，均處于領先地位。目前國外輸氣管道主要管道特點是：（1）大管徑。國外干線天然氣管道直徑一般都在1000毫米以上。這些大口徑管道的施工技術都比較成熟。（2）提高輸氣壓力。目前，世界陸上輸氣管道的最高設計壓力為：美國高達12MPa，前蘇聯(lián)高達7.5MPa，德國和意大利高達8MPa，中國高達10MPa。（3）提高管材的強度，采用高強度管材。外國輸氣管道普遍采用X70級管材，近年來X80級管材已用于管道建設。據(jù)文獻介紹，用X80級管材可比X65級管材節(jié)省7%建設費用。目前，加拿大等國的輸氣管道已采用X80級管材。歐洲的一些鋼管制造商已經(jīng)開始研制X100級管材。（4）數(shù)字化技術自動化技術高。國外有先進的遙感（RS）、遙測（DCS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等4S技術建立基本數(shù)據(jù)庫。同時有先進的SCADA系統(tǒng)對管道運行進行自動監(jiān)控和自動保護。1.2.1國內行業(yè)狀況從20世紀60年代我國建成了巴渝第一條輸氣管道以來，經(jīng)過幾十年的建設發(fā)展，天然氣長輸管道事業(yè)有了很大的發(fā)展，并逐漸有了相對完善的石油天然氣行業(yè)相關的規(guī)范標準，如輸氣管道工程設計規(guī)范、城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范、石油天然氣工程總圖設計規(guī)范、油田油氣集輸設計規(guī)范、石油天然氣工程防火設計規(guī)范等，這些規(guī)范標準并在與時俱進，不斷更新完善。目前國內在天然氣輸送行業(yè)的設計技術也在不斷進步, 在西氣東輸?shù)裙艿拦こ痰玫搅藦V泛的運用。西氣東輸管道干線全長約3900km；設計輸量為120108m3/a；設計壓力為10.0MPa；管徑為1016mm，體現(xiàn)了大口徑高壓力的特點。除此之外，西氣東輸還采用了先進的SCADA系統(tǒng)。當然不足之處還是存在的，不成網(wǎng)、管輸利用率低和舊管道自動化水平低是最主要的三點。1.3設計遵循的規(guī)范標準和原則1.3.1遵循的規(guī)范標準（1）輸氣管道工程設計規(guī)范（GB50251-2003）（2）城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范（GB50028-2006）（3）石油天然氣工程制圖標準（SY/T 0003-2003）（4）石油和天然氣工程設計防火規(guī)范（GB50183-2004）（5）油氣集輸設計規(guī)范（GB50350-2005）（6）用標準孔板流量計測量天然氣流量（SY/T6143-2004）（7）輸送流體用無縫鋼管（GB/T8163-2008）（8）無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差（GB/T17395-2008）（9）總圖制圖標準（GB/T50103-2010）（10）石油天然氣站內工藝管線工程施工及驗收規(guī)范（SY0402-2000）1.3.2設計原則（1）嚴格按照國家行業(yè)的相關標準規(guī)范；（2）工程建設結合遠期發(fā)展目標，合理分配，統(tǒng)籌安排； （3）設計及建設過程中應充分的考慮HSE因素；（4）根據(jù)現(xiàn)有管道的水平，結合新老系統(tǒng)的情況，從發(fā)展的角度出發(fā)，積極采用成熟可靠、先進實用的技術進行設計；（5）站址選擇應遵循相關政策法規(guī)；（6）建站方式應滿足安全和工藝技術的要求； （7）設計中的相關設備材料盡量采用國產通用的，以節(jié)約費用。2設計說明書2.1設計原始資料本工程為興隆輸氣站至中江縣順風燃氣站供氣管道工程，從興隆輸氣站由720北干線興隆閥室來氣，壓力為2.53.0MPa。沿途設輯慶、南山分輸閥井及調壓站、中江調壓站，解決興隆中江縣管道沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)和中江縣順風燃氣CNG站用氣需求，近期2.5104m3/d4.5104m3/d，遠期7104m3/d10104m3/d。輯慶、南山、中江分別用氣比例為25%、10%、65%。下表為天然氣氣質，天然氣密度為0.726kg/m3，低發(fā)熱值為34MJ/m3。表 2.1 天然氣氣質組分CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10Mol%94.87372.35310.3090.0250.054組分iC5H12nC5H12C6H14CO2N2Mol%0.0290.0130.0320.6551.6561該地區(qū)位于四川省中部，盆地西部，西北高，東南低，為中低山區(qū)介于丘陵。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年降水量882.5毫米，年均氣溫16.7，無霜期286天。2.2站場的總體規(guī)劃2.2.1站場站址的選擇（1）站址的選擇必須服從輸氣干線的大眾走向，滿足目前生產需要，并為今后發(fā)展留一定余地； （2）站內外構筑物之間的安全距離應滿足國家現(xiàn)行原油和天然氣工程設計防火規(guī)范和建筑設計防火規(guī)范的要求；（3）滿足城市規(guī)劃和消防要求，特別是門站要考慮城市景觀等協(xié)調；（4）站場放空排污系統(tǒng)滿足環(huán)保排放要求；（5）站址應盡量滿足交通、給水、供電、通信、生活等條件；（6）地勢平穩(wěn)開闊，建站土方工程量小同時，節(jié)省用地；（7）避開山洪、滑坡及其他不宜建站的地方；（8）盡量選擇地下水位低，無侵蝕性的地方。2.2.2站場設計本著站場應該以簡單方便為主，在建設設計中首先考慮安全可靠、經(jīng)濟高效和準確輸送等要素。安全可靠、經(jīng)濟高效和準確輸送的高壓站場是高質量設計、施工建設以及準確操作的結果。因此站場在保持其設計簡潔簡單的同時，還必須考慮所有與站場相關的基本因素。除此之外，必須認真考慮正在使用并且長期使用的關鍵部件的安全性。一個先進的現(xiàn)代化的精確站場，設計者也應該試著考慮融入先進設備儀器。一般情況下，為了得到安全可靠并且能夠準確調節(jié)計量站場，設計者必須充分考慮直接影響設備選擇的相關設計參數(shù)。主要的設計參數(shù)有：流量分布、最小和最大流量、正常操作壓力、最大允許操作壓力、控制形式等等。其他需要考慮的相關因素有：未來流量變化、投資費用、安全因素、操作和維護、建設可行性、現(xiàn)場位置、政府法律法規(guī)、公司的政策、對環(huán)境的影響等。將收集拿到的這些相關資料經(jīng)過比較后，融入站場的設計中。2.2.3站場工藝流程所設計的各個站場的工藝流程圖如下 ：圖 2.1 興隆站工藝流程圖圖 2.2 輯慶站工藝流程圖圖 2.3 南山站工藝流程圖圖 2.4 中江站工藝流程圖2.2.4清管介紹輸氣管道系統(tǒng)的使用壽命和效率與管道內部空間和管內壁的清潔光滑狀況有很大關系。對管道不利的介質，如水（游離水和飽和水蒸汽）、硫類物質、凝析油、機械雜質等，進入管道后引起管道內壁腐蝕，從而增大管道內壁的粗糙成都度。大量游離水和管道腐蝕產物的聚集，造成管道的流通截面縮小甚至是管道局部堵塞，在工程施工的過程中大氣環(huán)境也將造成管道生銹，同時不可避免的有一些泥土、焊渣等危害管道的物質遺留在管道內。管線站場進行水試壓以后，僅僅依靠高程差排水是很難完全排凈的。為解決上述問題，對管道內壁和內部空間進行清掃是十分重要的。因此清管工作是保護管道的一項重要工藝措施。進行清管工作的基本目的簡述為下面幾點：（1）保護管道設備，使其不受輸送介質中殘留的有害物質的腐蝕，延長設備管道的使用壽命；（2）改善管道內光潔度，減少水力摩阻，提高管輸效率，節(jié)約能源；（3）保證管內輸送介質的純度。2.2.4.1清管裝置清管裝置包括清管器的接收和發(fā)送兩種裝置，并附設在站場上，便于管理。在大型的長輸管道上，由于凝析水量較多，并且存在積水條件相對集中的管段，則應該考慮單獨建立清管站，因為大量游離水長距離通過無積水的干燥管段，不但會增加清管消耗的費用造成浪費，而且造成干燥管段的污染引起不必要的腐蝕。清管裝置包括快開盲板、收發(fā)筒、閥門、裝卸工具和工藝管線以及清管球通過指示器等相關輔助設備?？扉_盲板及收發(fā)球筒是清管裝置的主要部分。一般情況下，筒徑大于公稱管徑12倍。發(fā)送筒長度應能發(fā)送最長的清管器，一般不小于發(fā)送筒徑34倍。接收筒相對于發(fā)送筒更長一些，它要容納不能進入排污管線的大塊污物，和連續(xù)進入管道的兩個甚至是更多的清管器，一般情況下其長度大于接收筒徑46倍。排污管在收發(fā)筒的底部，放空管在收發(fā)筒的頂部，兩者的接口都必須焊裝擋條來阻擋大塊污物，這樣可以避免堵塞管道，否則將引起相當復雜的問題，費時費錢。2.2.4.2清管器發(fā)送及接收清管作業(yè)前應先做好清管裝置的全部檢查工作，保證快開盲板和清管器通過的球閥能夠靈活并且正常工作，嚴密性良好，壓力指示表準確無誤，清管器通過指示器可以正常工作。清管器探測儀必須認真檢查。發(fā)射機工作電源必須達到規(guī)定的額定工作電壓。如果其抗震性能和嚴密性狀況出現(xiàn)問題，不能使用。這是因為發(fā)射機必須是高度可靠的，它必須能保證在清管器嚴密性條件遭受損壞不能繼續(xù)行進的環(huán)境中可以正常工作。打開發(fā)送筒之前，檢查發(fā)送筒及連接閥，使其完全關閉，再打開放空閥，排放壓力直到壓力表示值為零。在放空閥全開的情況下，將快開盲板慢慢打開。開啟快開盲板時，它的正前方不要站人。開啟盲板后，快速送入清管器；清管器的第一節(jié)皮碗緊貼大小頭，構成密封。清管器到位后，先關盲板，再關閉放空閥門。接收過程是：雜質污物入站前，關閉接收筒上的放空閥門及排污閥門；打開接收筒和管線之間的連接閥，平衡前后的壓力，接收閥完全開啟；提前關閉管線上的閥門，防止污物進入；及時關閉連通閥門，打開放空閥門；污物進入筒內關閉放空閥門，再打開排污閥進行排污，直至清管器完全進入接收筒內。清管器通過接收閥與否，主要根據(jù)接收筒上的清管器通過指示器判斷。再打開管線連通閥，平衡前后壓力，打開干線閥門，恢復輸氣。關閉接收閥門，打開放空閥把筒內放空，壓力表示值為零時打開盲板，取出清管器，然后清洗接收筒，最后關閉盲板。2.2.5消防設計（1）消防設計原則消防設計的應以“預防為主，防消結合”。本設計為站場內的消防。撲滅燃氣類火災有效措施是切斷氣源。站場的工藝裝置均充分考慮了靈活可靠的切斷氣源。介質在管道輸送的過程中基本無損耗，且所設計的站場只有“輸氣和清管”兩項功能。消防措施的基礎應先考慮自救，即火災危險發(fā)生時，依靠各場站的移動和固定的滅火工具設備快速的完成消防工作。為了確保人身財產安全和站場安全，防止和減少火災的發(fā)生，在可能發(fā)生火災時可以及時發(fā)現(xiàn)并抑制火災蔓延直到撲滅，依據(jù)相關規(guī)范標準的要求并結合設計實際情況，在站場內容易發(fā)生燃氣泄漏的設備儀器旁設置可燃性氣體探器，對氣體泄漏能夠及時報警，有助于操作人員排除危險。（2）火災危險性分析及主要消防措施天然氣屬易燃、易爆物質。歸屬為甲類火災危險品，甲烷為主要成分，其爆炸極限濃度為4.915.77%，引燃溫度為482632。在雷擊、電火花、機械火花等誘發(fā)下，均有發(fā)生火災危險的可能，甚至發(fā)生爆炸事故。除此之外，高濃度天然氣對人體產生危害。發(fā)生火災危險性的大小與危險物的量、操作管理水平、環(huán)境等都有關系。為了將危害降到最低可采?。赫緝壬a區(qū)嚴禁煙火，按照現(xiàn)行的爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范設計，站場照明及配電設施均防爆；在站內配置滅火器材，放置在比較方便的地方，定期對消防器材進行檢查；站內可能發(fā)生的漏失的地方配置可燃氣體檢漏儀；建筑與輸送工藝流程邊界之間保證有足夠的防火距離。2.3主要設備的設計安裝2.3.1管道2.3.1.1管道安裝（1）管道直管段兩相鄰環(huán)焊縫間距不得小于150mm。鋼管對接焊縫上以及邊緣不得開孔；鋼管對接焊縫距管道支架不得小于50mm。（2）所有管件端部應加工焊接坡口，其坡口尺寸與本設計選用管材完全匹配。（3）管道組裝前，設專人對管子進行清掃，管內不得有石塊、泥土等雜物。應將管端100mm內、外涂層、泥垢、油污、銹清除干凈；管道組裝前接口及內外表面25mm范圍內應清除干凈，并將坡口打磨至見金屬光澤。已焊接的管段下班前加臨時盲板封堵管端，以防臟物進入管內。（4）當兩對接管子的管壁厚度差超過3mm時，不得直接對接，采用切割內坡口或加過渡短節(jié)的方式連接。（5）管口橢圓度超標時，應予校圓；外徑、壁厚相等的管口組對時，內壁錯邊量不大于管子壁厚的10%且不得大于1mm，若管端有輕度變形可用專用工具校正，不得用錘，直接敲擊管壁，校正無效，應將變形部分管段切除。（6）直管和彎頭或直管和直管管口組對時內壁錯邊量不得超過管壁厚度的10%，且不大于1mm。（7）為防止焊接出現(xiàn)裂紋及減少應力，不得采用任何方式的強力對口。（8）在修整消除有害缺陷時，打磨后的管子必須是圓滑過渡的表面，打磨后的實際壁厚不得低于管子公稱壁厚的90%，否則必須將受傷部分管子整段切除。 （9）閥門與管道對接時不得用加熱管道、加偏墊等方法強力對口、糾偏、消除接口端面的空隙等。（10）埋地管道交叉時，交叉的垂直凈間距不得小于200mm。同溝敷設的平行管道，管間凈距不小于300mm。（11）相關閥門的安裝執(zhí)行最新的閥門的檢查與安裝規(guī)范。2.3.1.2管道焊接（1）參加管道焊接的焊工，須經(jīng)過焊工考試合格。參加焊縫質量檢查的探傷檢查員，須經(jīng)過無損檢測人員考試規(guī)則考試并取得證書，方可參加檢查。（2）焊條和焊絲具有出廠合格證，使用時按說明書和焊接指導書的要求進行烘烤和保存，使用過程中要干燥，藥皮無脫落和裂紋。（3）在焊接作業(yè)指導書規(guī)定范圍內進行焊接，焊接完畢，將層間熔渣清干凈，進行外觀檢查，合格后進行下一層焊接。每道焊口必須連續(xù)一次焊。2.3.1.3焊縫檢查（1）焊縫都必須進行100%無損檢測。（2）焊縫焊接完畢，清干凈焊縫表面，再進行焊縫外觀檢查。此檢驗按現(xiàn)行現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范進行。（3）經(jīng)外觀檢查合格后，焊縫進行100%射線探傷。放空管、排污管用100%超聲波探傷。（4）超聲波探傷和射線檢驗依據(jù)石油天然氣鋼制管道無損檢測。（5）無損探傷檢查員由取得資格證書的人員承擔，評片由取得級資格證書的檢測員進行。2.3.2匯管設計安裝匯管應考慮以下因素：可建性、位置、流量、流量的發(fā)展、操作和維護、政府相關法規(guī)、環(huán)境、減少震動噪聲。首先確定匯管尺寸，經(jīng)驗是匯管截面積是進口或出口截面積1.5倍，兩者取大。匯管壁厚按管壁方法確定。然后確定匯管入口并決定匯管是地上還是地下。當入口是連接在匯管一端時，考慮降低干擾噪聲。一般都是地上匯管。匯管的尺寸，據(jù)經(jīng)驗，是匯管進口或出口截面積1.5倍，或更大。匯管壁厚按管壁方法確定。匯管橫截面積1.5進口面積或出口面積（兩者取大），其中D為管徑，單位為mm。以上公式簡化為： （2.1）式中D1，D2Dn進口或出口管徑，mm；D匯管管徑，mm。2.3.3一般閥門2.3.3.1閥門設計選擇閥門時應考慮流量、操作維護、公司相關政策、費用等。 選擇閥門時，應確定閥門的尺寸、型式及壓力等級。 首先，閥門口徑應不小于控制閥和流量機的口徑，防止將來流量增大的可能。 其次，選擇閥門型式。再次，閥門壓力等級應不小于最大壓力。設計控制閥應考慮最大和最小流量、公司政策、費用及政府法規(guī)、現(xiàn)場位置、操作和維護、環(huán)境。第一步確定所需控制閥型式，主要有三種：液壓操作、彈簧操作、控制器操作。第二步確定控制型式：容積或壓力。最常用的控制閥是球閥、旋轉軸形、球體閥擴張管形、。選定控制閥后，須確定壓降。此外，控制閥工作范圍必須在其工作能力的5%75%之間。不合適的控制閥會使其維護操作費過高及其他問題同時閥壽命縮短等。2.3.3.2閥門安裝公稱直徑500mm以上的閘閥前后應安裝公稱直徑25mm有截斷閥的平衡管。旋啟式止回閥安裝在水平管上，為減少摩阻，盡量避免將其裝在立管上；升降式止回閥只能安裝在水平管上。截止閥有方向性，介質流向低進高出，自流管線不宜安裝截止閥。安裝在水平管上的大口徑閥門，公稱直徑大于300mm時，閥體下應設置支墩，以支撐閥體重量。平行敷設帶法蘭連接切斷閥的兩條管線間距可計算確定，依據(jù)油田油氣集輸設計技術手冊下冊計算。焊接連接閥門應將其焊接在直管段上，不允許直接焊在彎頭上和三通管上，直管段長度應大于兩端焊接時熱影響距離，其相鄰管件之間的距離滿足焊工工作要求。絲扣連接閥門應在被控制端下流部位裝設活動接頭，相鄰管件之間的距離不影響拆裝閥體時的旋轉。電動、液動、氣動閥門安裝除滿足工藝要求外，還應按照產品說明書。2.3.4安全閥2.3.4.1安全閥設計本設計中所有安全閥選取為彈簧封閉全啟式安全閥。（1）石油天然氣化工裝置所用的安全閥一般應選彈簧全啟式。一般情況，選用普通型（國產安全閥多為普通型）。背壓變化大時，選用波紋管式安全閥。但波紋管不適用含焦粉、酚、重石油餾分、醋液等介質及往復式壓縮機的地方。因為上述場所，波紋管可能被污染甚至是損壞。（2）根據(jù)介質操作溫度壓力和安全閥定壓值來確定安全閥公稱壓力、泄放壓力。（3）根據(jù)計算所得噴嘴的面積，從安全閥樣本或其他相關資料中選取合適安全閥，選安全閥的噴嘴面積不小于計算所得面積。若一個安全閥噴嘴面積滿足不了需要，必須兩個甚至多個安全閥之間并聯(lián)安裝，并使總面積大于或等于計算所得面積。（4）彈簧式安全閥的定壓按不同結構安全閥要求來確定。普通安全閥常壓下調整彈簧時，其定壓應調整為安全閥的定壓減去其背壓的差值；波紋管安全閥，彈簧定壓值就是安全閥的定壓值。選用安全閥時，應注明定壓范圍或確定彈簧號。2.3.4.2安全閥安裝（1）安全閥安裝在易于檢修和調節(jié)處，周圍要有足夠的工作空間，如：立式容器安全閥，公稱直徑小于80mm，安裝在平臺內靠外側；公稱直徑大于100mm安裝在平臺外靠近平臺處，借助平臺對閥門進行檢修。（2）在設備和管道上安裝的安全閥一般是垂直。但是對換熱器和液體管道以及容器的安全閥，當此閥門關閉后，可能會因為熱膨脹導致壓力升高的地方，可以水平安裝。（3）不應該安裝在長水平管道死端，因為這里易堆積固態(tài)物、液體影響從而安全閥的正常工作。（4）由于大型安全閥重量大，故布置時要考慮拆開后吊裝的可能，必要時設吊桿。選取安全閥應考慮如下因素：流量、公司政策、費用及政府法規(guī)、現(xiàn)場位置、操作和維護、環(huán)境。在選擇安全閥時，設計者應該確定安全閥的型式（球閥、旋塞閥）、尺寸、壓力等級。首先，選擇的安全閥口徑應不小于控制閥以及流量機的口徑，這樣可以適應將來流量增大。其次，選擇閥門的型式。再次，閥門壓力等級不應小于其最大壓力。相關規(guī)定：所有元件壓力等級不應小于最大壓力。2.3.5調壓器設計中選取類型：T22-4.0型新型氣體調節(jié)閥，這種調節(jié)閥可用于非腐蝕性氣體介質的壓力穩(wěn)定裝置?，F(xiàn)在廣泛用于連續(xù)輸送天然氣、城市煤氣的管道以及、石油化工等部門。其安裝如下：（1）調節(jié)閥安裝的環(huán)境溫度應不高于4060。 （2）為便于操作檢修，調節(jié)閥盡量布置在地面或平臺上容易接近的位置。與平臺或地面的空距大于250mm。 （3）調節(jié)閥安裝在離振動源遠的位置。（4）調節(jié)閥盡量垂直安裝在水平管上，特殊情況可傾斜安裝，但必有支撐。（5）調節(jié)閥安裝位置滿足工藝流程設相關要求，并盡量靠近與其有關的指示儀表，同時盡量靠近測量元件，便于在用手動操作時能很容易的觀察到儀表。（6）自動調節(jié)閥及控制系統(tǒng)應該盡量安裝避開火災危險的位置。 （7）為了避免旁通閥門泄漏介質在調節(jié)閥門上同時便于就地拆卸膜頭，調節(jié)閥與旁通閥應錯開安裝。 （8）為了避免調節(jié)閥門的鼓膜受熱同時便于就地拆下膜頭，膜頭與旁通管外壁間的凈距大于300mm。（9）隔斷閥作用是當調節(jié)閥檢修時關閉管道，故選閘閥；旁通閥門主要是調節(jié)閥檢修時作調節(jié)流量用的，故一般選截止閥，但當旁通管公稱直徑大于150mm時，可選閘閥。調節(jié)閥在檢修時需要兩隔斷閥間的管道泄壓和排液，一般在調節(jié)閥入口側與調節(jié)閥上游切斷閥間的管道低點設置排液閥。當管道公稱直徑大于25mm時，排液閥公稱直徑不小于20mm；當管道公稱直徑小于或等于25mm時，排液閥公稱直徑應為25mm。（10）調節(jié)閥同隔斷閥直徑不等時，大小頭應盡量安裝閥門附近。 （11）一個區(qū)域內有多個調節(jié)閥時，應使形式一致，這樣就顯得整齊、美觀并且方便操作。2.3.6流量計本設計中站內采用孔板流量計。2.3.6.1選用流量計計量主要是用于結算，因此計量必須準確、安全可靠，應考慮下列因素：操作壓力、流量分布、最大和最小流量、操作維護、遠期流量增加、公司相關政策、政府規(guī)定等。天然氣流量計量一般采用標準孔板流量計，并應符合現(xiàn)行國家相關的標準。孔板流量計是現(xiàn)如今測量天然氣流量中運用的最為廣泛的設備，它是由差壓裝置（節(jié)流孔板）和二次檢測儀表（差壓計、壓力計、溫度計）和相關的儀器儀表以及信號引線等部分組成，其測量準確度不但取決于節(jié)流裝置按標準制造加工和檢驗裝配，還取決于儀器儀表合理選型和設計、安裝、檢驗及正確使用維護等方面。我國的孔板流量計測量天然氣流量已有相關的標準，也就是天然氣流量的標準孔板計量方法（SY/T6143-2004），美國AGANO3報告屬此類標準范疇。2.3.6.2流量計的安裝（1）本設計節(jié)流裝置見圖2.5。1-上游側第二阻流件；2-上游側第一阻流件；3-孔板和孔板夾持器；4-差壓訊號管路；5-下游側第一阻流件；6-孔板前后測量管；l0-第一阻流件與第二阻流件之間的直管段；l1 -孔板上游的直管段；l2 -孔板下游的直管段；圖 2.5 節(jié)流裝置的組成和安裝示意圖（2）節(jié)流裝置安裝在兩段等直徑的圓形橫截面直管段之間，在中間，除了測溫孔和取壓孔外，按照天然氣流量的標準孔板計量方法（SY/T61432004）規(guī)定是障礙及連接支管。直管段相鄰孔板上游10D或整流器之后和下游4D的直管段部分需要機器加工，并符合天然氣流量的標準孔板計量方法（SY/T61432004）相關規(guī)定。（3）符合上述要求的最短直管段的長度因阻流件形式和直徑比的不同而不同，隨安裝整流器與否而不同。（4）在孔板節(jié)流元件安裝時，孔板應與測量管的軸線垂直，孔板上游的端面與垂直于測量管軸線的平面之間的斜度值應小于0.5%并小于1?？装彘_孔與測量管同軸、同心，孔板軸線與上下游測量管段的軸線之間的距離ex應滿足式（2.2）要求，無附加不確定度。如果ex在式（2.3）范圍內，則流出系數(shù)C的不確定度算術相加0.3%的附加不確定度。ex不超過式（2.3）上限值。 （2.2） （2.3）除上述兩條之外，在實際安裝使用時還應注意密封墊片內徑要比測量管內徑大0.5mm到1.0mm，其厚度宜在0.5mm到1.0mm內，10D之外則對密封墊片內徑放大無限制，但其厚度不應大于6.35mm。2.3.7壓力和溫度測量儀表本設計中兩儀表的選取類型：遠傳式壓力表型號：YTG-150-ibBT4；電接點玻璃溫度計型號：WXG-11T（直形）。2.3.7.1壓力儀表的安裝（1）為了能準確測得管道靜壓，壓力儀表取壓點一般應設在直管段上，并設有切斷閥門，對無腐蝕的介質切斷閥選針型閥。粘度大，有腐蝕性等介質用閘閥，可避免壓力波動進而消除脈動。（2）壓力儀表盡可能在常溫下使用，高溫下壓力表內部會損壞。因此，高溫管道的壓力儀表要設置管圈。（3）現(xiàn)場指示的壓力儀表的位置，如可以自由選擇的時候，最好的安裝高度是13001800mm，如果過高時（2000mm）應設有平臺或直梯，以便檢修和維護。（4）壓力儀表噴嘴安裝位置與法蘭距離不小于300mm，與焊縫距離不小于100mm，臥式容器上開口與切線距離要大于或等于100mm。（5）設備上測壓點開口設在氣相區(qū)。2.3.7.2溫度儀表的安裝（1）溫度儀表垂直安裝或傾斜45安裝，但是在傾斜45安裝時，需要與管內介質的流動方向逆向。（2）感溫元件，一般情況下不與工藝直接介質接觸，用套管保護感溫元件。套管可用管螺紋，也可用法蘭連接。（3）如果可以自由選擇就地安裝溫度儀表的位置，最佳且最適合的安裝高度為12001500mm。同時為了便于維護和檢修，元件與平臺距離不小于300mm。高于2000mm時應設置扶梯或小平臺。當溫度儀表安裝在平臺的外邊時，管嘴與平臺邊之間的距離不應超過500mm。2.4清管和試壓管道設備安裝完后，對站內新安裝的設備、管道進行分段吹掃清管。清管次數(shù)不少于兩次，直到管內的雜物排除干凈；用壓縮空氣進行吹掃，吹掃口設置白布檢查，不出現(xiàn)雜物為止。清管、試壓方案必須制定防火措施并報送技術安全部門進行審批。吹掃結束后，按不同壓力系統(tǒng)的管道設備分別進行強度和嚴密性試驗。一般用清水進行強度試壓，用壓縮空氣進行嚴密性試壓。對高、中壓管道系統(tǒng)應分別按照現(xiàn)行的石油天然氣站內工藝管道工程施工及驗收規(guī)范有關條款進行；對燃料氣等低壓管道系統(tǒng)按現(xiàn)行的城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范有關方面進行。一般情況下清水強度試壓不低于8小時，嚴密性試壓不低于24小時。2.5防腐本設計中主要分為地面設備管線防腐和埋地管線防腐。站內地面工藝設備和管線除銹合格后，采用外壁涂刷聚氨酯防腐蝕底漆，再在該底漆表面涂刷聚氨酯防腐蝕面漆防腐蝕方法。涂刷的顏色符合現(xiàn)行的油氣田地面管線和設備涂色規(guī)定的相關規(guī)定。管線埋地部分除銹合格后用石油瀝青特加強級絕緣保護，防腐層質量符合現(xiàn)行的埋地鋼質管道石油瀝青防腐層技術標準中的相關規(guī)定。管線出入地面的連接部分，進行特加強級防腐絕緣，并且離地高度大于200mm。管線、設備的安裝符合現(xiàn)行的石油天然氣站內工藝管線工程施工及驗收規(guī)范中的有關規(guī)定。2.6環(huán)境保護環(huán)境保護是我國現(xiàn)行的基本國策之一。保護環(huán)境，防止工業(yè)三廢污染和噪聲污染，是企業(yè)管理的重要組成部分之一。根據(jù)我國的中華人民共和國環(huán)境保護法以及省內四川省環(huán)境污染排放試行標準的相關規(guī)定進行環(huán)境保護。本設計嚴格遵循環(huán)境保護標準、規(guī)范，貫徹“三同時” 的原則，環(huán)境保護工程與主體工程同時設計、同時施工、同時投產。2.6.1污染物工程中的污染來源主要：（1）天然氣基本組分為甲烷，不含硫化氫，含少量二氧化碳。（2）管道發(fā)生破裂時產生天然氣泄漏；閥門和可拆性管道因不完全密封而造成氣體泄漏。 （3）站場管道和設備檢修時，有少量天然氣放空。（4）站場維修檢查時清洗設備產生檢修污水。除此之外，站場節(jié)流調壓部位、氣體分離時均會產生噪聲污染。2.6.2污染物的處理污染物排放與防治：（1）站場管道強度設計鋼管制造、檢測、出廠質量要求、焊接工藝制定、管材、設備材質選取、焊后質量檢查及管道、站場施工安裝要求等各個方面指定具體標準，制定嚴格的技術要求。（2）站場采用密閉輸送流程和密封性能好的設備，正常生產中不會天然氣泄漏。（3）嚴格管理，減少日常發(fā)生超壓的可能性。（4）在管道外壁做防腐絕緣層，管道焊接完畢埋設前實行嚴格補口、補傷措施，電絕緣檢驗合格后回填。（5）制定嚴格的天然氣安全集輸工藝規(guī)程，嚴禁超壓運行。（6）配置便攜式可燃氣體檢測儀。（7）對站場設備采取消噪措施，選低噪聲設備，保證氣體在亞臨界狀態(tài)以下流動，產生噪聲較小。（8）固體污染物的防治，新建管道設備完工后清理管道中的污物多為泥砂、水、鐵銹、石塊和管道施工作業(yè)過程中人為遺留物，其特點是對環(huán)境污染小，不必作專門處理。2.7節(jié)能節(jié)能在任何工程中都占有重要地位，尤其是一些大型工程項目。2.7.1能耗分析本設計考慮的主要能耗項目有：（1）生產過程的消耗；（2）事故和檢修時天然氣的放空損失；（3）設備、接頭等密封不嚴造成的天然氣泄漏。2.7.2節(jié)能措施（1）充分利用氣源自身能量輸送然氣輸送采用合適管徑，充分利用氣源壓力能進行輸送，不消耗其它能源，合理利用氣源壓力能。選用密封性好、阻力小、性能優(yōu)良的設備，設備盡量與工藝要求匹配，減少設備漏損和管道堵塞。（2）減少事故發(fā)生后天然氣損失提高操作的水平，加強事故的分析和處理能力，防止人為的誤操作出現(xiàn)。在事故發(fā)生時，要采用緊急關閥門、切斷氣源等安全可靠的操作措施以減少天然氣的外泄量。3計算說明書3.1設計相關參數(shù)計算3.1.1已知參數(shù)單位換算（1）設計流量換算興隆站：輯慶站：南山站：中江站：（2）設計壓力 P=3.0MPa（3）設計溫度因為當?shù)啬昶骄鶞囟?6.7，考慮氣候可變性的修正量后，當?shù)啬昶骄嬎銣囟燃s為20，故T=293K。3.1.2天然氣相關參數(shù)的計算表 3.1 輸送天然氣氣質表組分CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10Mol%94.87372.35310.3090.0250.054組分iC5H12nC5H12C6H14CO2N2Mol%0.0290.0130.0320.6551.6561（1）壓縮因子壓縮因子根據(jù)以下公式1計算： （3.1）式中Z壓縮系數(shù)；P輸氣管道內平均壓力，MPa（絕）。主要管段壓縮因子：輸氣管線下游用戶的用氣壓力一般差異較大。本設計中的下游用戶閥后壓力一般為低壓燃氣管道壓力為0.01MPa，而因為中江站有CNG供氣，故設計閥后壓力一般為中壓燃氣管道壓力0.4MPa，所以去主要用戶的天然氣壓縮系數(shù)為: 中江站：（2）臨界壓力和臨界溫度臨界壓力和臨界溫度的計算可依據(jù)下式2計算：（3.2） （3.3）式中Pc天然氣的臨界壓力，MPa；Tc天然氣的臨界溫度，K；Pci天然氣中組分i的臨界壓力，MPa；Tci天然氣中組分i的臨界溫度，K；yi天然氣中組分i的摩爾分數(shù)。查天然氣管道輸送表2-3可知天然氣各組分參數(shù)如下表：表3.2 單一氣體在標準狀態(tài)下的參數(shù)表組分甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷己烷CO2氮氣Pc，MPa4.5444.8164.1943.6003.7473.3813.3253.0127.2903.349Tc，K190.58305.42369.82408.14425.18460.39469.65507.40304.25125.97M16.04330.07044.09758.12458.12472.15172.15186.17844.01028.01310.608.777.656.686.976.646.486.5014.3017.00k1.3091.1981.1611.1441.1441.1211.1211.0931.3041.402計算得： （3）對比壓力和對比溫度計算式2對比壓力： （3.4）對比溫度: （3.5）式中Pc天然氣的臨界壓力，MPa；Tc天然氣的臨界溫度，K；P天然氣的壓力，MPa；T天然氣的溫度，K。計算得：Pr=0.67Tr=1.40（4）天然氣相對分子量天然氣分子量的計算可根據(jù)下式2計算： （3.6）式中M天然氣的分子量；Mi天然氣中組分i的分子量；yi天然氣中組分i的摩爾分數(shù)。計算得：M=16.920（5）絕熱指數(shù)20標準狀態(tài)密度可根據(jù)下式2計算： （3.7）式中k天然氣絕熱指數(shù)；yi天然氣中組分i的摩爾分數(shù)；ki天然氣中組分i的絕熱指數(shù)。k=1.307（6）相對密度可根據(jù)下式2計算： （3.8）式中氣體相對密度；天然氣的密度，kg/m3；0空氣的密度，kg/m3，在標準狀態(tài)下，取值1.206 kg/m3；計算得：=0.602（7）操作條件下（20，3.0Mpa）的密度根據(jù)式2是計算 （3.9）式中操作天然氣操作條件下的密度，kg/m3；P天然氣壓力，kPa；M天然氣的分子質量；Z天然氣的壓縮系數(shù)；T天然氣的溫度，K。計算得（8）天然氣操作條件下粘度在標準狀態(tài)下的粘度的計算可根據(jù)下式2計算： （3.10）式中 0天然氣的粘度，Pas；i天然氣中組分i的粘度，Pas；Mi天然氣中組分i的分子量；yi天然氣中組分i的摩爾分數(shù)。經(jīng)計算可知：0=10.1910-6Pas在操作條件下的粘度2 （3.11）式中操作條件下天然氣的粘度，Pas；查天然氣集輸工程圖1-6，取1.05。故得： =10.7010-6Pas3.2站場內管道3.2.1管道計算3.2.1.1管徑計算管徑可根據(jù)下式3計算： （3.12）式中d管線內徑,m；qv氣體流量（P=101.325KPa，t=20），m3 /s；P管線輸送的平均壓力，KPa（絕）；P0標準壓力，101.325KPa；T管線輸送的平均溫度，K；T0標準溫度，293K；Z氣體輸送平均條件下的壓縮因子；圓周率，取3.1416；氣體流速，取15m/s。（1）興隆站進出站管道相同，故管道內徑：所以查規(guī)范4選入站管道外徑為：D=60mm（2）輯慶站所以查規(guī)范4選入站管道外徑為：D=60mm出站管道內徑：所以查規(guī)范選出站管道外徑為：D=51mm至用戶管道： 所以選至用戶管道外徑為：D=500mm（3）南山站入站管道內徑：所以查規(guī)范4選入站管道外徑為：D=51mm出站管道內徑：所以查規(guī)范4選出站管道外徑為：D=51mm至用戶管道：所以查規(guī)范4選至用戶管道外徑為：D=325mm（4）中江站入站管道內徑：所以查規(guī)范4選入站管道外徑為：D=51mm至用戶（出站）管道：所以查規(guī)范4選至用戶管道外徑為：D=127mm3.2.1.2壁厚計算壁厚可根據(jù)下式5計算： （3.13）式中鋼管計算壁厚mm；P設計壓力，MPa；D管道的外徑，mm；s鋼管的最小屈服強度，MPa；F強度設計系數(shù)（站場內部管線,穿越河流,鐵路及公路管段,F=0.5；野外地區(qū)敷設管線，F(xiàn)=0.6）；t溫度折減系數(shù)。當溫度小于120時取1.0；焊縫系數(shù), 無縫鋼管取值1.0；C腐蝕余量附加值,取1mm。一般管道鋼材選用20號鋼，其最小屈服強度為245。（1）興隆站查規(guī)范6,此類管線最小壁厚不得小于4mm，故選管604.0（2）輯慶站、南山站、中江站根據(jù)上面的計算可知這三個站的管道設計壓力等于興隆站，同時計算進出站場所選管徑也小于或等于興隆站，從壁厚計算公式明顯可知計算出的壁厚小于興隆站，故按照規(guī)范6，選取壁厚4mm。至用戶管道壁厚：輯慶站： 查規(guī)范6，此類管線最小壁厚不得小于6.4mm，故選管5006.4南山站： 查規(guī)范6，此類管線最小壁厚不得小于4.8mm，故選管3254.8中江站： 查規(guī)范6，此類管線最小壁厚不得小于4.0mm，故選管1274.03.2.2管道匯總選用碳鋼無縫鋼管：表 3.3 管線及壁厚站場管線進站管線出站管線至用戶管線興隆站604.0604.0輯慶站604.0514.05006.4南山站514.0514.03254.8中江站514.01274.03.3除塵器本設計中采用旋風除塵器。3.3.1除塵器主體相關計算3.3.1.1操作條件下的流量計算操作條件下的流量根據(jù)下式2計算： （3.14）式中q操作條件下氣體流量，m3/s；T操作條件下的絕對溫度，K；Q標準狀態(tài)下氣體流量，m3/d；Z氣體壓縮系數(shù)；P操作條件下氣體的絕對壓力。本設計中本設計中的除塵器安裝在主線路上。（1）興隆站（2）輯慶站（3）南山站（4）中江站3.3.1.2除塵器直徑計算直徑可根據(jù)下式2計算： （3.15）式中q操作條件下氣體流量，m3/s； CD水力阻力系數(shù)，一般取為180； D直徑,m；正常情況下取為5575，本設計中取70。（1）興隆站： D=0.260m查規(guī)范4選直徑為：260mm（2）輯慶站: D=0.260m查規(guī)范選直徑為：260mm（3）南山站: D=0.225m查規(guī)范選直徑為：220mm（4）中江站: D=0.210m查規(guī)范選直徑為：220mm3.3.1.3除塵器壁厚計算壁厚可根據(jù)下式5計算： （3.16）式中鋼管計算壁厚mm；P設