天然氣管道輸送

1、天然氣管道輸送1 集輸管道11天然氣的預(yù)處理及氣質(zhì)要求從地層中開采出的天然氣往往含有砂和混入的鐵銹等固體雜質(zhì)，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物質(zhì)。固體雜質(zhì)容易造成設(shè)備儀表損壞；水容易與硫化氫和二氧化碳形成酸性水溶液，腐蝕管道。因此，天然氣在進入干線之前，必須凈化。分離和除塵一般采用重力式和旋風(fēng)式分離器；脫水方法有低溫分離、干燥劑吸附和液體吸收三種；脫硫一般采用醇胺法和環(huán)丁砜法。我國管輸天然氣的氣質(zhì)標準是：硫化氫含量不大于10mg/m3,氣體的露點應(yīng)比最低輸氣溫度低5。12天然氣集輸管道的功能和集輸管網(wǎng)布局的原則氣田內(nèi)部集輸系統(tǒng)是天然氣集輸配總系統(tǒng)的子系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的源頭部分，它的主要功能是將

2、各氣井的天然氣集輸至集氣站，然后在處理廠進行脫水、脫油、脫硫等預(yù)處理，最后計量調(diào)壓后外輸。集輸管網(wǎng)的布局主要是確定氣田中各氣井、處理廠和集氣站等單元設(shè)施間的連接形式。連接形式一般有三種：樹枝狀、放射狀和環(huán)狀。管網(wǎng)布局是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及很多因素：如氣田地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣體組成及特性和用戶的不同需求等。因此必須用系統(tǒng)工程的方法選擇最優(yōu)方案，首先確定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布局，然后確定費用最小的管徑組合。 2、干線管道21干線管道的系統(tǒng)構(gòu)成和特點天然氣長輸管道系統(tǒng)是由輸氣站庫、線路工程、通訊工程和監(jiān)控系統(tǒng)等四個基本部分構(gòu)成。輸氣站庫包括儲氣庫、壓氣站、清管站、分輸站、陰極保護站和調(diào)壓計量站等。壓氣站多采

3、用以天然氣為燃料的燃氣輪機直接拖動壓縮機為輸送天然氣增壓；線路工程包括管道、防腐涂層、截斷閥室、穿跨越工程和管道標志等；通訊工程包括通訊線路和站內(nèi)交換系統(tǒng)，以傳輸調(diào)度指令和監(jiān)控管道運行參數(shù)，保證管道安全和正常運行；監(jiān)控系統(tǒng)包括調(diào)度中心、遠傳通道和監(jiān)控終端三大部分，實現(xiàn)對管道運行工況的監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和過程控制，是保證管道安全、平穩(wěn)和優(yōu)化運行的重要手段。22干線管道的水力、熱力分布和輸氣管沿線的壓力是按拋物線規(guī)律變化的，靠近起點的管短壓力降落比較緩慢，距離起點越遠，壓力降落越快，在前3/4的管段上，壓力損失約占一半，另一半消耗在后面的1/4管段上。輸氣管的溫度變化規(guī)律與熱油管的區(qū)別是存在節(jié)流效應(yīng)。

4、由于節(jié)流效應(yīng)，使輸氣管中氣體的溫度在流動過程中要比輸油管中的油溫降得更低。如果輸氣距離很長，管內(nèi)氣體的溫度可能降到低于土壤埋深處的溫度。3、城市配氣管道31 配氣管道的分類及系統(tǒng)構(gòu)成城市配氣管道通常包括：配氣站，它既是干線輸氣管的末站，又是城市配氣系統(tǒng)的首站；各種類型的儲氣設(shè)施與儲氣庫；配氣管網(wǎng)及用戶支線；氣體調(diào)壓所，它的任務(wù)是調(diào)節(jié)各級管網(wǎng)和用戶的用氣壓力，滿足用戶需求。城市配氣管網(wǎng)按形狀分為樹枝壯和環(huán)狀管網(wǎng)，按壓力分為低壓管網(wǎng)、中壓管網(wǎng)、次高壓管網(wǎng)和高壓管網(wǎng)。配氣管道根據(jù)需要可采用不同壓力等級的管網(wǎng)組成管網(wǎng)系統(tǒng)：一級系統(tǒng)，用低壓管網(wǎng)供配氣，適用于小城鎮(zhèn)；兩級系統(tǒng)，由低壓至高壓中的任意兩組管網(wǎng)

5、組成；三級系統(tǒng)，包括低壓、中壓（或次高壓）和高壓的三級管網(wǎng)；多級系統(tǒng)，由低壓、中壓、次高壓和高壓，甚至更高壓力的管網(wǎng)組成，適用于特大城市。4、壓氣站41 壓氣站的設(shè)置及主要功能壓氣站向管輸天然氣提供輸送動能，按其沿線位置分為起點壓氣站、中間壓氣站和終點充氣站。輸氣管道從氣井到用戶是一個密閉系統(tǒng)，確定壓氣站數(shù)和壓氣站間距要依據(jù)供需條件和工藝要求，并綜合考慮沿線的地理、水源、電力、交通和社會條件。一條輸氣管道是否需要設(shè)置壓氣站或何時設(shè)置壓氣站要根據(jù)實際情況來定。壓氣站主要具有以下功能：啟停原動機、調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速、改變壓氣機流量和壓力工作特性；開關(guān)閥門，控制局部回流循環(huán)；防止喘振；消除噪聲；控制壓氣

6、機天然氣出口溫度過高；運行參數(shù)超限報警；原動機余熱綜合利用等。42 壓縮機壓縮機和動力設(shè)備組成的壓縮機組是壓氣站的主要設(shè)備。輸氣管道的壓縮機分為往復(fù)式和離心式兩種。往復(fù)式有壓縮比高，并可通過氣缸頂部的余隙容積來改變排量的特點，適用于起點壓氣站和終點充氣站。離心式壓縮機壓縮比低、排量大，可在固定排量和可變壓力下運行，適用于中間壓氣站。兩種壓縮機均可串并聯(lián)兼用。需要高壓縮比、小排量時多用串聯(lián)；需要低壓縮比、大排量時多用并聯(lián)；壓力和輸量有較大變化時可串并聯(lián)兼用。選擇壓縮機組時，除滿足輸量、壓縮比和較寬的調(diào)節(jié)范圍外，還應(yīng)滿足可靠性高、便于調(diào)速和易于自控等要求。5、管道輸氣調(diào)峰技術(shù)51調(diào)峰的必要性供氣調(diào)

7、峰問題是天然氣管道輸送系統(tǒng)區(qū)別于油品管道系統(tǒng)的主要特征之一，尤其對以民用氣為主的供氣系統(tǒng)，這個問題更為突出。因為民用氣隨時間的變化幅度較大，晝夜之間的耗量可能相差近10倍，冬夏之間的季節(jié)性差別以也比較大。這種天然氣消費極大的不均衡性，導(dǎo)致管道供氣困難。另外，從輸氣管道運行優(yōu)化的角度考慮，輸氣量應(yīng)盡可能接近設(shè)計輸量，至少在一段時間內(nèi)，輸量盡可能平衡，避免頻繁調(diào)節(jié)。對于某一管道而言，輸氣費用與輸氣量密切相關(guān)，輸氣量愈接近額定輸量，單位輸氣費用就愈低。因此，為解決用戶高峰用氣量和供氣可靠性之間的矛盾，就需要采取調(diào)峰措施。52調(diào)峰措施根據(jù)天然氣消費的不均衡性，調(diào)峰分為日調(diào)峰和季節(jié)性調(diào)峰。調(diào)峰措施主要從

8、供氣和用氣兩方面來考慮。供氣方面可采用的措施主要有：調(diào)整產(chǎn)氣井數(shù)，改變運行的壓氣站和壓縮機數(shù)，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，利用長輸管道末端儲氣，利用外來的lng和lpg作輔助氣源，建立與管道系統(tǒng)相連的儲氣庫等。用氣方面可采用建設(shè)采用多種燃料的大型工業(yè)季節(jié)電廠作為緩沖用戶等措施。各種調(diào)峰措施都有一定的局限性，并與經(jīng)濟效益密切相關(guān)，因此，采用哪種調(diào)峰措施，要進行詳細的經(jīng)濟技術(shù)比較。待添加的隱藏文字內(nèi)容26、液化天然氣的管道輸送61 液化天然氣的物性和天然氣的液化液化天然氣的主要組分是甲烷，甲烷的主要物性參數(shù)是：分子量16.04，一個大氣壓、0時的密度0.716kg/m3,沸點-161.5,臨界溫度-82.5,

9、臨界壓力44.9105kpa，凈發(fā)熱值48692kj/kg。天然氣液化需要高壓和低溫，其工藝過程包括：天然氣預(yù)處理，進一步干燥和去除雜質(zhì)；天然氣加壓冷卻液化和儲存；天然氣的汽化和冷卻重回收等。其核心是致冷液化。常用致冷方式有：利用焦耳-湯姆遜效應(yīng)進行節(jié)流膨脹冷卻循環(huán)；膨脹機冷卻循環(huán)；用致冷劑階式蒸發(fā)冷卻循環(huán)。62 液化天然氣管道的特點和特殊問題液化天然氣管道輸送的設(shè)計、建設(shè)和管理除與液體管道基本相同外，還有以下特點：管道沿線壓力必須高于液化天然氣的飽和壓力，以免形成“氣塞”，降低輸量；輸送溫度必須低于-82.5 -160,必須使用耐冷鋁或不銹鋼合金鋼管，并采取抗冷拉應(yīng)力的措施；管道投產(chǎn)時，除了

10、清除管內(nèi)積水進行干燥外，還要用低露點天然氣或氮氣置換管中的空氣，并逐漸將管道冷卻到-95 -100以下，沿線間隔一定距離應(yīng)設(shè)放氣孔，不斷放出氣體以保證進入管道的液化天然氣量，加快充裝速度；管道停輸后，由于溫度升高，可能導(dǎo)致液化天然氣汽化，使管道壓力急劇上升，應(yīng)在進出站處設(shè)置安全閥與放空相連，以保持管內(nèi)壓力在安全極限內(nèi)，必要時還應(yīng)設(shè)置重新液化的裝置。7、輸氣管道的計算機仿真71 計算機仿真的發(fā)展概況現(xiàn)代天然氣管道向著大型化、管網(wǎng)化方向發(fā)展，輸送過程日益復(fù)雜。為保證管道在安全的前提下優(yōu)化運行，必須深入全面地掌握管道工況的變化規(guī)律。描述天然氣管道工況動態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型相當復(fù)雜。調(diào)度人員在做出控制決策和運行方案時需要考慮的因素很多。如果沒有準確、快捷的分析手段，在短時間內(nèi)作出運行方案是十分困難的。而計算機仿真可以作到這點。天然氣管道的計算機仿真就是通過建立數(shù)學(xué)模型來描述天然氣的流動、傳熱及過程控制，并通過數(shù)值計算方法求解這些模型，從而獲得管道運行過程中的工況動態(tài)變化規(guī)律。國外從60年代開始應(yīng)用管道計算機仿真技術(shù)。我國從80年代開始這方面的研究，并從國外購買了軟件，現(xiàn)陜京線配置了在線仿真系統(tǒng)。72 計算機仿真系統(tǒng)的組成及功能天然氣管道的計算機仿真分為在線和離線兩類。在線仿真又稱實時仿真。一般離線仿真軟件由使用人員通過外設(shè)輸入控制命令和定義來驅(qū)動。在線軟件由所在管道的scada系統(tǒng)所提供的實