第六章 長(zhǎng)距離輸氣管道及城市輸配氣工程課件

第六章長(zhǎng)距離輸氣管道及城市輸配氣工程2022/12/161第六章長(zhǎng)距離輸氣管道及城市輸配氣工程2022/12/13概述：燃?xì)獍l(fā)展和應(yīng)用情況2022/12/162概述：燃?xì)獍l(fā)展和應(yīng)用情況2022/12/1322022/12/1632022/12/133一、天然氣的組成與用途工業(yè)與民用燃?xì)猓禾烊粴?、人工煤氣、液化石油氣和沼氣用途：火力發(fā)電廠、民用、汽車、化工原料來(lái)源：氣田氣、石油伴生氣、凝析氣田氣、煤層氣。主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷第一節(jié)天然氣的儲(chǔ)運(yùn)銷一體化系統(tǒng)2022/12/164一、天然氣的組成與用途工業(yè)與民用燃?xì)猓禾烊粴?、人工煤氣、液化二、基本概念（一）?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)體積天然氣計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：

20℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)城市燃?xì)庑袠I(yè)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：

0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)美國(guó)天然氣行業(yè)：

60oF（15.6℃)，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稱標(biāo)準(zhǔn)體積。2022/12/165二、基本概念（一）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)體積2022/12/135（二）天然氣組成的表示方法體積分?jǐn)?shù)：各種組分的分體積在天然氣的總體積中所占的比例；是溫度、壓力的函數(shù)。摩爾分?jǐn)?shù)：各種組分的摩爾數(shù)在天然氣的總摩爾數(shù)中所占的比例。1摩爾純物質(zhì)的質(zhì)量在數(shù)量上等于該物質(zhì)的分子量，單位：克。質(zhì)量分?jǐn)?shù)：各種組分的質(zhì)量在天然氣的總質(zhì)量中所占的比例。2022/12/166（二）天然氣組成的表示方法體積分?jǐn)?shù)：各種組分的分體積在天然氣（三）天然氣的密度與相對(duì)密度密度：?jiǎn)挝惑w積天然氣的質(zhì)量，溫度、壓力的函數(shù)。相對(duì)密度：相同溫度、壓力下天然氣的密度與干空氣的密度之比。因天然氣不是理想氣體，其相對(duì)密度是溫度壓力的函數(shù)。通常指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的相對(duì)密度。氣田氣：0.58～0.62，伴生氣：0.7～0.852022/12/167（三）天然氣的密度與相對(duì)密度密度：?jiǎn)挝惑w積天然氣的質(zhì)量，溫度（四）天然氣的粘度粘度是輸配氣管道計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。氣體粘性產(chǎn)生機(jī)理：兩層氣體之間摩擦和兩層之間分子的熱交換。由于氣體粘性的產(chǎn)生機(jī)理與液體不完全相同，因而具有與液體粘度不同的特點(diǎn)：液體的粘度隨溫度升高而降低，與壓力基本無(wú)關(guān)；對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，當(dāng)壓力不高時(shí)氣體粘度隨溫度升高而升高，當(dāng)壓力升高到某一限度時(shí)，氣體粘度隨溫度升高而下降（對(duì)于甲烷，該臨界壓力約為10MPa）。相同溫度下，壓力越高，天然氣的粘度越大。2022/12/168（四）天然氣的粘度粘度是輸配氣管道計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。氣體粘（五）天然氣的節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)和負(fù)節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)：節(jié)流后壓力下降、溫度下降。負(fù)節(jié)流效應(yīng)：節(jié)流后壓力下降、溫度升高。注：理想氣體不存在上述節(jié)流效應(yīng).2022/12/169（五）天然氣的節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)和負(fù)節(jié)流效應(yīng)2022/12/（六）天然氣的含水量和露點(diǎn)含水量：標(biāo)準(zhǔn)單位體積干氣所含的水蒸汽質(zhì)量，單位kg/Nm3。進(jìn)入干線管道的含水量不應(yīng)超過(guò)96～128mg/Nm3天然氣水露點(diǎn)：天然氣在一定壓力下析出液態(tài)水時(shí)的最高溫度；天然氣烴露點(diǎn)：天然氣在一定壓力下析出液態(tài)烴時(shí)的最高溫度。2022/12/1610（六）天然氣的含水量和露點(diǎn)含水量：標(biāo)準(zhǔn)單位體積干氣所含的水蒸三、天然氣供氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)（一）天然氣一體化供氣系統(tǒng)

從氣田的井口裝置開始，經(jīng)礦場(chǎng)集氣系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、干線輸氣管道、再通過(guò)配氣管網(wǎng)到用戶，天然氣所通過(guò)的所有環(huán)節(jié)構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的、一體化的儲(chǔ)、運(yùn)、銷系統(tǒng)。它是一個(gè)密閉的、連續(xù)的水力系統(tǒng)。天然氣一體化體現(xiàn)在氣源、管線建設(shè)和用戶的統(tǒng)一方面；也體現(xiàn)在其運(yùn)行的安全性和可靠性方面。2022/12/1611三、天然氣供氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)（一）天然氣一體化供氣系統(tǒng)20（二）天然氣供氣系統(tǒng)的組成氣田礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)（見第二章）天然氣凈化處理廠長(zhǎng)距離干線輸氣管道或管網(wǎng)城市輸配氣管網(wǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)2022/12/1612（二）天然氣供氣系統(tǒng)的組成氣田礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)（見第二章）202一、長(zhǎng)距離輸氣管道的組成第二節(jié)長(zhǎng)距離輸氣管道的組成及勘察設(shè)計(jì)2022/12/1613一、長(zhǎng)距離輸氣管道的組成第二節(jié)長(zhǎng)距離輸氣管道的組成及勘察設(shè)2022/12/16142022/12/13142022/12/16152022/12/13152022/12/16162022/12/13162022/12/16172022/12/13172022/12/16182022/12/1318二、輸氣管道工藝設(shè)計(jì)

輸氣管道工藝設(shè)計(jì)主要包括管段的水力與熱力計(jì)算、管段設(shè)計(jì)壓力與壓氣站壓比的確定、壓氣站的布站、壓縮機(jī)組的配置、各種工藝站場(chǎng)的流程設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。根據(jù)輸氣管道的運(yùn)行參數(shù)(流量、壓力、溫度等)是否隨時(shí)間變化，可以將輸氣管道的工況分為穩(wěn)態(tài)工況與非穩(wěn)態(tài)工況(也叫瞬態(tài)工況)。嚴(yán)格地講，輸氣管道的工況在大多數(shù)情況下都是非穩(wěn)態(tài)的，但在工程設(shè)計(jì)中通常先按穩(wěn)態(tài)工況對(duì)輸氣管道進(jìn)行水力和熱力計(jì)算，然后再按非穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行校核。

2022/12/1619二、輸氣管道工藝設(shè)計(jì)輸氣管道工藝設(shè)計(jì)主要包括管段的水力與熱輸氣管道水力計(jì)算的基本任務(wù)是確定管道流量與沿線壓力分布的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，就是在已知管段兩端壓力的前提下計(jì)算其流量，或者在已知管段流量及管段某一端壓力的前提下計(jì)算該管段的沿線壓力分布。此外，在管道的流量和沿線各點(diǎn)(起點(diǎn)和終點(diǎn)除外)的壓力均為未知、但管道沿線的壓氣站運(yùn)行方案已知的情況下，通過(guò)沿線各管段與全線各壓氣站的匹配計(jì)算可以確定這些管段與壓氣站的流量與壓力。1、輸氣管道水力計(jì)算2022/12/1620輸氣管道水力計(jì)算的基本任務(wù)是確定管道流量與沿線壓力分布的關(guān)系輸氣管道水力計(jì)算P1—管道起點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa；P2—管道終點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa;P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P0=101325Pa；λ—燃?xì)夤艿赖乃δψ柘禂?shù)；Q0—燃?xì)夤艿赖挠?jì)算流量，Nm3/s；d—燃?xì)夤艿赖膬?nèi)徑，m；ρ0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下燃?xì)夤艿赖拿芏?，kg/Nm3；T—燃?xì)獾慕^對(duì)溫度，K；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對(duì)溫度，T0=273.15K；Z—燃?xì)獾膲嚎s因子；Z0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下燃?xì)獾膲嚎s因子；Z0=1L—燃?xì)夤艿赖挠?jì)算長(zhǎng)度，m。輸氣管道應(yīng)采用：高壓、低溫的輸送方式。2022/12/1621輸氣管道水力計(jì)算P1—管道起點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa；ρ0—標(biāo)2、輸氣管道熱力計(jì)算輸氣管段的熱力計(jì)算主要有兩個(gè)目的：為同一管段的水力計(jì)算服務(wù);預(yù)測(cè)管段中出現(xiàn)凝析液和水合物情況。2022/12/16222、輸氣管道熱力計(jì)算輸氣管段的熱力計(jì)算主要有兩個(gè)目的：202根據(jù)輸氣管段的流量公式：在其它條件一定的前提下，輸氣管段的流量取決于整個(gè)管段中氣體的平均溫度，而這一平均溫度又取決于整個(gè)管段沿軸向的溫度分布。另一方面，輸氣管段的穩(wěn)態(tài)溫度分布又取決于該管段的流量。因此，輸氣管段的水力計(jì)算與熱力計(jì)算實(shí)際上是相互耦合的一對(duì)問(wèn)題。為了求出一個(gè)輸氣管段的流量與沿線溫度分布，需要聯(lián)立求解輸氣管段的流量關(guān)系式和溫度分布關(guān)系式。由于這兩個(gè)關(guān)系式中的氣體物性取決于氣體溫度和壓力，故要進(jìn)行精確的聯(lián)立求解是相當(dāng)困難的。2022/12/1623根據(jù)輸氣管段的流量公式：在其它條件一定的前提下，輸氣管段的流為此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定輸氣管段的平均溫度，按該溫度計(jì)算輸氣管段中氣體的物性參數(shù)并計(jì)算輸氣管段的流量，然后根據(jù)該流量求出輸氣管段沿線的溫度分布及平均溫度，若該平均溫度與假設(shè)的平均溫度之差滿足工程精度的要求，則計(jì)算結(jié)束；否則，以計(jì)算出的平均溫度作為新的假設(shè)平均溫度，并重復(fù)前面的計(jì)算過(guò)程，直到輸氣管段平均溫度的假設(shè)值與新的計(jì)算值之差滿足工程上的精度要求為止。2022/12/1624為此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定輸氣管段的平均溫度三、輸氣管中水合物的形成規(guī)律及預(yù)防措施（一）水合物的基本概念天然氣中某些組分與液態(tài)水在一定溫度、壓力下所形成的外形像冰霜的物質(zhì)。節(jié)流處最易形成。2022/12/1625三、輸氣管中水合物的形成規(guī)律及預(yù)防措施（一）水合物的基本概念（二）形成水合物的條件溫度、壓力、水分條件。臨界溫度：高于此溫度不會(huì)形成水合物。2022/12/1626（二）形成水合物的條件溫度、壓力、水分條件。2022/12/（三）形成水合物的必要條件必須有液態(tài)水與天然氣接觸（水分條件）；天然氣中水蒸氣分壓等于或超過(guò)在水合物體系中與天然氣的溫度對(duì)應(yīng)的水的飽和蒸汽壓（壓力條件）；天然氣溫度必須等于或低于其在給定壓力下的水合物的形成溫度（溫度條件）。2022/12/1627（三）形成水合物的必要條件必須有液態(tài)水與天然氣接觸（水分條件形成水合物的外因高流速、氣流擾動(dòng)或壓力脈動(dòng)；出現(xiàn)小的水合物晶體；天然氣中含有硫化氫和二氧化碳。因?yàn)檫@兩種氣體比烴類氣體更容易溶于水。2022/12/1628形成水合物的外因高流速、氣流擾動(dòng)或壓力脈動(dòng)；因?yàn)檫@兩種氣體比（四）防止水合物形成及消除水合物的方法1、干燥脫水2、添加水合物抑制劑----降低水合物形成溫度，破壞形成水合物的溫度條件；吸收天然氣中水蒸氣，破壞形成水合物的水分條件。甲醇、乙二醇、二甘醇等。3、加熱---使溫度提高到水合物形成溫度以上。4、清管—清除液態(tài)水和已經(jīng)形成的水合物。5、降壓－用于事故后解除。2022/12/1629（四）防止水合物形成及消除水合物的方法1、干燥脫水2022/四、干線輸氣管道的工藝方案設(shè)計(jì)（一）工藝方案設(shè)計(jì)的基本步驟1、確定各管段的管材、管徑、設(shè)計(jì)壓力和管道壁厚。2、確定每個(gè)壓氣站在設(shè)計(jì)流量下的壓比。3、設(shè)每個(gè)壓氣站的出口壓力等于所在位置管段的設(shè)計(jì)壓力。4、根據(jù)管道末段儲(chǔ)氣量的要求，確定末段管徑和長(zhǎng)度，并確定最后壓氣站的位置。5、確定壓氣站的數(shù)量和位置。6、確定壓縮機(jī)組的配置方案。2022/12/1630四、干線輸氣管道的工藝方案設(shè)計(jì)（一）工藝方案設(shè)計(jì)的基本步驟2（二）管道末段的儲(chǔ)氣能力管道末段指管道最后一個(gè)壓氣站到管道終點(diǎn)的管段。末段儲(chǔ)氣的目的：平衡均衡供氣與不均勻用氣的矛盾。原理：利用氣體的壓縮性改變所儲(chǔ)氣體的數(shù)量。儲(chǔ)氣能力：最高壓力與最低壓力之間的儲(chǔ)氣容量。與管道截面積、管道長(zhǎng)度有關(guān)，但存在最優(yōu)末段長(zhǎng)度。2022/12/1631（二）管道末段的儲(chǔ)氣能力管道末段指管道最后一個(gè)壓氣站到管道終（三）管道沿線壓氣站布置1、壓氣站布置的前提條件管道入口天然氣壓力、溫度、流量管道終點(diǎn)供氣流量和壓力管道分支點(diǎn)流入/流出流量每個(gè)壓氣站壓比或壓縮機(jī)組的配置壓縮機(jī)組原料天然氣的消耗率各管段管材、管徑和壁厚管道末段的起點(diǎn)位置2022/12/1632（三）管道沿線壓氣站布置1、壓氣站布置的前提條件2022/1（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）2、壓氣站布站的基本步驟區(qū)域：從管道起點(diǎn)到管道末段起點(diǎn)正方向布站：從管道起點(diǎn)開始反方向布站：從管道末段起點(diǎn)開始2022/12/1633（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）2、壓氣站布站的基本步驟202（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）3、正方向布站的基本步驟令每個(gè)壓氣站的出站壓力等于管道設(shè)計(jì)壓力將首站設(shè)為一個(gè)壓氣站（來(lái)氣壓力大于起點(diǎn)設(shè)計(jì)壓力時(shí)，不設(shè)首站）計(jì)算各點(diǎn)的溫度和壓力，逐步確定各站位置站位置調(diào)整2022/12/1634（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）3、正方向布站的基本步驟202一、壓縮機(jī)組壓縮機(jī)及與之配套的原動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組功能是提高進(jìn)入壓氣站的氣體的壓力，從而使管道沿線各管段的流量滿足相應(yīng)的任務(wù)輸量的要求。干線輸氣管道的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于所采用的壓縮機(jī)組的性能。壓氣站的投資占輸氣管道總投資的20％～25％，其經(jīng)營(yíng)費(fèi)用占管道總經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的40％～50％；壓縮機(jī)組的投資占?jí)簹庹就顿Y的一半以上，壓縮機(jī)組的能耗費(fèi)占?jí)簹庹窘?jīng)營(yíng)費(fèi)用的70％左右。第三節(jié)壓縮機(jī)組與壓氣站2022/12/1635一、壓縮機(jī)組壓縮機(jī)及與之配套的原動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組（一）干線輸氣管道的壓縮機(jī)類型目前在干線輸氣管道上采用的輸氣壓縮機(jī)有兩種類型，即往復(fù)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)。從工作原理上劃分，它們分別屬于容積型壓縮機(jī)和速度型渦輪壓縮機(jī)(也叫透平壓縮機(jī))。2022/12/1636（一）干線輸氣管道的壓縮機(jī)類型目前在干線輸氣管道上采用的輸氣2022/12/16372022/12/13372022/12/16382022/12/13382022/12/16392022/12/13392022/12/16402022/12/13402022/12/16412022/12/13412022/12/16422022/12/13422022/12/16432022/12/13432022/12/16442022/12/13442022/12/16452022/12/13452022/12/16462022/12/1346離心式壓縮機(jī)縱剖面結(jié)構(gòu)圖(1:吸氣室2:葉輪3:擴(kuò)壓器4:彎道5:回流器6:渦室7，8:密封9:隔板密封10:輪蓋密封

11:平衡盤12:推力盤13:聯(lián)軸節(jié)14:卡環(huán)15:主軸16:機(jī)殼17:軸承18:推力軸承19:隔板20:導(dǎo)流葉片)離心式壓縮機(jī)2022/12/1647離心式壓縮機(jī)縱剖面結(jié)構(gòu)圖離心式壓縮機(jī)2022/12/134轉(zhuǎn)子葉輪2022/12/1648轉(zhuǎn)子葉輪2022/12/1348（二）輸氣壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)類型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)—類似內(nèi)燃機(jī)電動(dòng)機(jī)2022/12/1649（二）輸氣壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)類型2022/12/1349（三）輸氣壓縮機(jī)組的選型根據(jù)各類輸氣壓縮機(jī)與原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)以及國(guó)外干線輸氣管道的建設(shè)實(shí)踐，輸氣壓縮機(jī)組的選型可以參考以下原則或經(jīng)驗(yàn)：(1)燃?xì)廨啓C(jī)--離心式壓縮機(jī)組和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)--往復(fù)式壓縮機(jī)組是干線輸氣管道上最常用的兩種組合，特別是大功率機(jī)組基本上都是燃?xì)廨啓C(jī)--離心式壓縮機(jī)組。(2)干線輸氣管道上的壓氣站具有流量大、站壓比低的特點(diǎn)，因而一般采用離心式壓縮機(jī)。往復(fù)式壓縮機(jī)主要適用于中、小流量而壓比較高的場(chǎng)合，例如氣田集輸管網(wǎng)、地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面注氣系統(tǒng)等。2022/12/1650（三）輸氣壓縮機(jī)組的選型根據(jù)各類輸氣壓縮機(jī)與原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)以及(3)只有在壓氣站距離公用電網(wǎng)較近、而且電價(jià)比較便宜的情況下才考慮采用電動(dòng)機(jī)作為壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)。(4)雖然采用簡(jiǎn)單回?zé)嵫h(huán)和聯(lián)合熱力循環(huán)可以明顯提高燃?xì)廨啓C(jī)的綜合熱效率，但采取這些措施后將使燃?xì)廨啓C(jī)的初始投資大大增加，因此，是否采取這些措施應(yīng)通過(guò)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定。2022/12/1651(3)只有在壓氣站距離公用電網(wǎng)較近、而且電價(jià)比較便宜的情況下二、壓氣站功能：天然氣增壓、清管器收發(fā)、越站旁通輸送、安全放空、管路緊急截?cái)?、?jì)量調(diào)壓。組成主工藝系統(tǒng)：壓縮機(jī)組、凈化除塵設(shè)備、調(diào)壓閥、流量計(jì)、天然氣冷卻器、事故緊急切斷系統(tǒng)、工藝閥門和管道。輔助系統(tǒng)：能源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)、儀表、通信、通風(fēng)、消防、放空系統(tǒng)等。2022/12/1652二、壓氣站功能：天然氣增壓、清管器收發(fā)、越站旁通輸送、安全放三、壓氣站與管道的匹配與工況調(diào)節(jié)壓縮機(jī)組水力特性與管道水力特性之間的匹配。工況調(diào)節(jié)改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速；壓氣站出口節(jié)流；壓氣站進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)；進(jìn)口導(dǎo)葉角度調(diào)節(jié)；回流調(diào)節(jié)。2022/12/1653三、壓氣站與管道的匹配與工況調(diào)節(jié)壓縮機(jī)組水力特性與管道水力特一、燃?xì)獾姆N類及質(zhì)量要求天然氣人工燃?xì)飧绅s煤氣：利用干爐對(duì)煤進(jìn)行干餾固體燃料氣化煤氣：壓力氣化煤氣、水煤氣、發(fā)生爐煤氣等油制氣：燃油裂解高爐煤氣：鋼廠副產(chǎn)品液化石油氣LPG壓縮天然氣CNG液化天然氣LNG（一）燃?xì)獾姆N類第四節(jié)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)2022/12/1654一、燃?xì)獾姆N類及質(zhì)量要求天然氣（一）燃?xì)獾姆N類第四節(jié)城市燃（二）人工燃?xì)獾馁|(zhì)量要求焦油與灰塵:<=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2022/12/1655（二）人工燃?xì)獾馁|(zhì)量要求焦油與灰塵:<=10mg/Nm320（三）液化石油氣的質(zhì)量要求硫<＝50mg/Nm3；水份：盡可能脫除干凈；二烯烴：摩爾百分?jǐn)?shù)不高于2%；乙烷和乙烯：質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不高于6%；殘液：20℃時(shí)不超過(guò)2%。2022/12/1656（三）液化石油氣的質(zhì)量要求硫<＝50mg/Nm3；2022/（四）城市燃?xì)獾募映舫鞘腥細(xì)馐且兹?、易爆氣體，某些燃?xì)馔€帶有一定程度的毒性，因此燃?xì)庑孤┛赡軙?huì)造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失事故。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的漏氣，在城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中必須對(duì)本身沒(méi)有刺激氣味的那些燃?xì)饧映?。?duì)于含有一氧化碳或硫化氫的有毒燃?xì)?，加臭后?yīng)該使得空氣中的燃?xì)鉂舛仍谶_(dá)到最大允許濃度之前就能被正常人察覺(jué)。對(duì)于無(wú)毒燃?xì)猓映艉髴?yīng)該使得空氣中的燃?xì)鉂舛仍谶_(dá)到相當(dāng)于爆炸下限20％的濃度時(shí)就能被正常人察覺(jué)。2022/12/1657（四）城市燃?xì)獾募映舫鞘腥細(xì)馐且兹?、易爆氣體，某些燃?xì)馔€干餾煤氣、水煤氣、油制氣、天然氣和液化石油氣大多不同程度地含有硫化物，其本身就具有臭味。但某些氣田的天然氣可能不含硫化物或者其含量很低，此時(shí)就應(yīng)該對(duì)進(jìn)入城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的天然氣加臭。2022/12/1658干餾煤氣、水煤氣、油制氣、天然氣和液化石油氣大多不同程度地含2022/12/16592022/12/13592022/12/16602022/12/1360二、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)（一）城市燃?xì)夤艿赖姆诸?、按管道的功能分：分配管道、用戶引入管、室內(nèi)燃?xì)夤艿馈⒐I(yè)企業(yè)燃?xì)夤艿馈?、按敷設(shè)方式分：埋地管道、架空管道。3、按燃?xì)鈮毫Ψ郑焊邏篈級(jí)：0.8～1.6MPa，高壓B級(jí)：0.4～0.8MPa，中壓A級(jí)：0.2～0.4MPa，中壓B級(jí)：0.005～0.2MPa，低壓：<0.005MPa4、按管材分：鋼管、鑄鐵管、塑料管2022/12/1661二、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)（一）城市燃?xì)夤艿赖姆诸?022/（二）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指管網(wǎng)的組成以及組成管網(wǎng)的各個(gè)部分之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系。主要組成部分為：各種壓力等級(jí)的燃?xì)夤艿莱鞘腥細(xì)夥峙湔?、壓氣站、調(diào)壓計(jì)量站、調(diào)壓室。儲(chǔ)氣站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)管網(wǎng)的形式：枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)2022/12/1662（二）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指管網(wǎng)的組成以及組成管網(wǎng)的各個(gè)部（三）城市燃?xì)庀到y(tǒng)根據(jù)所采用的管網(wǎng)壓力的級(jí)數(shù)，分為一級(jí)系統(tǒng)、兩級(jí)系統(tǒng)、三級(jí)系統(tǒng)和多級(jí)系統(tǒng)。一級(jí)系統(tǒng)：只有低壓管網(wǎng)兩級(jí)系統(tǒng)：低壓和中壓A或B兩級(jí)管網(wǎng)組成，兩者之間設(shè)調(diào)壓室。三級(jí)系統(tǒng)：由低壓、中壓和高壓管網(wǎng)組成，高中壓管網(wǎng)采用環(huán)狀管網(wǎng)、低壓采用環(huán)狀和支狀。多級(jí)系統(tǒng)：由低壓、中壓、高壓和超高壓管網(wǎng)組成。超高壓環(huán)線管道與多條長(zhǎng)距離輸氣管道相連接。如上海市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)。2022/12/1663（三）城市燃?xì)庀到y(tǒng)根據(jù)所采用的管網(wǎng)壓力的級(jí)數(shù)，分為一級(jí)系統(tǒng)、燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/1664燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1364燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/1665燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1365燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/1666燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1366燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/1667燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1367（四）燃?xì)鈨?chǔ)配站2022/12/1668（四）燃?xì)鈨?chǔ)配站2022/12/1368儲(chǔ)配站功能：1、儲(chǔ)存必要的燃?xì)饬坑靡哉{(diào)峰2、多種燃?xì)饣旌?，保證用氣組分均衡3、將燃?xì)饧訅?，保證每個(gè)燃?xì)庥镁咔坝凶銐虻膲毫?022/12/1669儲(chǔ)配站功能：2022/12/1369（五）調(diào)壓站作用：調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的設(shè)施。分類：區(qū)域調(diào)壓站、專用調(diào)壓站（用于工業(yè)企業(yè)）和箱式調(diào)壓站（用于生活用戶）。組成：調(diào)壓器、閥門、過(guò)濾器、安全裝置、旁通管及測(cè)量?jī)x表組成。調(diào)壓器：控制燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的壓力工況。調(diào)壓器是一個(gè)降壓裝置，所有調(diào)壓器均是將較高的壓力降到較低的壓力。是調(diào)壓站的核心設(shè)備。2022/12/1670（五）調(diào)壓站作用：調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的設(shè)施。2022/12/2022/12/16712022/12/13712022/12/16722022/12/13722022/12/16732022/12/13732022/12/16742022/12/13742022/12/16752022/12/13752022/12/16762022/12/1376(六)建筑（室內(nèi)）燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)建筑燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)由用戶引入管、立管、水平干管、用戶支管、燃?xì)庥?jì)量表、用戶連接管和燃?xì)庥镁呓M成。燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)形式：燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)由分配管道、用戶引入管和室內(nèi)管道三部分組成。2022/12/1677(六)建筑（室內(nèi)）燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)建筑燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)由用戶引入2022/12/16782022/12/13782022/12/16792022/12/1379一、燃?xì)庥?jì)量?jī)x表類型瞬時(shí)流量和累計(jì)流量交接計(jì)量和過(guò)程監(jiān)測(cè)計(jì)量發(fā)展方向?yàn)槿細(xì)饽芰坑?jì)量—采用燃?xì)獾臒嶂底鳛樘烊粴饨灰椎臉?biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位。第五節(jié)燃?xì)庥?jì)量2022/12/1680一、燃?xì)庥?jì)量?jī)x表類型第五節(jié)燃?xì)庥?jì)量2022/12/1380二、差壓式流量計(jì)孔板、噴嘴和文丘里管主要采用孔板原理為壓降—流量關(guān)系適合于流量相對(duì)穩(wěn)定且經(jīng)過(guò)凈化處理的氣體，特別適合于大流量計(jì)量。2022/12/1681二、差壓式流量計(jì)孔板、噴嘴和文丘里管2022/12/1381三、容積式流量計(jì)膜式流量計(jì)：主要用于居民燃?xì)庥脩舻睦塾?jì)體積流量計(jì)量。隔板式流量計(jì)：適合于壓力較低、流量較小但流量變化很大的場(chǎng)合。濕式流量計(jì)：主要用于實(shí)驗(yàn)室及民用燃?xì)獗淼臉?biāo)定。2022/12/1682三、容積式流量計(jì)膜式流量計(jì)：主要用于居民燃?xì)庥脩舻睦塾?jì)體積流四、速度式流量計(jì)渦輪流量計(jì)：是目前應(yīng)用最多的一種速度式流量計(jì)，適用于高壓、大流量且流量變化大的場(chǎng)合，精度高。渦街流量計(jì)：精度較高，主要用于燃?xì)廨斉溥^(guò)程的監(jiān)測(cè)計(jì)量，但已開始用于氣體計(jì)量站的交接計(jì)量。超聲波流量計(jì)：一般用于大直徑管道的監(jiān)測(cè)。2022/12/1683四、速度式流量計(jì)渦輪流量計(jì)：是目前應(yīng)用最多的一種速度式流量計(jì)一、用氣量的時(shí)間不均勻性月用氣不均勻性：季節(jié)變化日用氣不均勻性：一個(gè)月內(nèi)用氣量的波動(dòng)。小時(shí)用氣不均勻性：24小時(shí)內(nèi)用氣量的波動(dòng)。第六節(jié)供氣調(diào)峰與儲(chǔ)氣設(shè)施2022/12/1684一、用氣量的時(shí)間不均勻性月用氣不均勻性：季節(jié)變化第六節(jié)供氣二、調(diào)峰主要措施供氣調(diào)峰的措施很多，但不外乎從供氣和用氣兩方面來(lái)調(diào)節(jié)供氣與用氣的平衡。供氣方的主要調(diào)峰措施有：調(diào)整氣田或人工燃?xì)鈴S的產(chǎn)量、調(diào)整干線輸氣管道的工藝運(yùn)行方案、輸氣管道末段儲(chǔ)氣、儲(chǔ)氣庫(kù)、儲(chǔ)氣罐或地下儲(chǔ)氣管束、調(diào)峰型LNG廠、引進(jìn)LNG或LPG作為輔助氣源等。用氣方的調(diào)峰措施主要有：選擇一些可切換多種燃料的大型工業(yè)企業(yè)(如可切換多種燃料的發(fā)電廠)作為緩沖用戶(也叫調(diào)峰用戶)、要求居民燃?xì)庥脩襞渲脗溆眉訜嵫b置(如電炊具、電熱水器)等。2022/12/1685二、調(diào)峰主要措施供氣調(diào)峰的措施很多，但不外乎從供氣和用氣兩方調(diào)峰方案的選擇與許多因素有關(guān)，其中一個(gè)關(guān)鍵因素是調(diào)峰周期。所謂調(diào)峰周期是指調(diào)峰問(wèn)題所涉及的時(shí)間長(zhǎng)度，它可以是一年、一個(gè)季度、一個(gè)月、一周或一天，也可以是某一段特定的時(shí)間。根據(jù)調(diào)峰周期的長(zhǎng)短，可以將調(diào)峰問(wèn)題分為中長(zhǎng)期調(diào)峰和短期調(diào)峰兩類。一般認(rèn)為，調(diào)峰周期達(dá)到或超過(guò)一個(gè)月的稱為中長(zhǎng)期調(diào)峰或季節(jié)性調(diào)峰，而一個(gè)月以下的稱為短期調(diào)峰。調(diào)峰周期越長(zhǎng)，完成調(diào)峰任務(wù)的難度和代價(jià)越大。2022/12/1686調(diào)峰方案的選擇與許多因素有關(guān)，其中一個(gè)關(guān)鍵因素是調(diào)峰周期。2對(duì)于短期調(diào)峰，最常用的調(diào)峰措施是輸氣管道末段儲(chǔ)氣和儲(chǔ)氣罐。如果供氣系統(tǒng)的氣源是天然氣，則需要用長(zhǎng)距離輸氣管道將天然氣輸送到城市門站，此時(shí)長(zhǎng)輸管道末段儲(chǔ)氣是最有效、最方便、最經(jīng)濟(jì)的短期調(diào)峰方式。由于儲(chǔ)氣罐調(diào)峰的經(jīng)濟(jì)性比輸氣管道末段儲(chǔ)氣差，故國(guó)外天然氣供氣系統(tǒng)基本上已不采用儲(chǔ)氣罐作為調(diào)峰手段。對(duì)于中長(zhǎng)期調(diào)峰，最常用的調(diào)峰方式是地下儲(chǔ)氣庫(kù)和各類LNG設(shè)施。在有必要時(shí)，這兩種措施也可以用于短期調(diào)峰。2022/12/1687對(duì)于短期調(diào)峰，最常用的調(diào)峰措施是輸氣管道末段儲(chǔ)氣和儲(chǔ)氣罐。如在上述調(diào)峰措施中，有些措施帶有很大的局限性，因而實(shí)際上很少采用。例如，若采用調(diào)整干線輸氣管道工藝運(yùn)行方案的方法調(diào)峰，則一方面要求按城市的最大用氣流量設(shè)計(jì)干線輸氣管道，另一方面要求管道起點(diǎn)的氣源按該最大用氣流量提供天然氣，這樣，在全年大部分時(shí)間里氣源和干線輸氣管道都在低于設(shè)計(jì)能力的狀況下運(yùn)行，勢(shì)必大大影響氣源(例如氣田)和管道的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，為了使整個(gè)供氣系統(tǒng)獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，原則上不應(yīng)采用調(diào)整氣源供氣量和干線輸氣管道工藝運(yùn)行方案的辦法進(jìn)行調(diào)峰(尤其是中長(zhǎng)期調(diào)峰)，也就是說(shuō)，氣源設(shè)施和干線輸氣管道基本上按各自的設(shè)計(jì)能力維持平穩(wěn)運(yùn)行，而供氣流量和用氣流量的不平衡問(wèn)題則通過(guò)調(diào)峰措施來(lái)解決。2022/12/1688在上述調(diào)峰措施中，有些措施帶有很大的局限性，因而實(shí)際上很少采三、儲(chǔ)氣方法儲(chǔ)氣罐：高壓罐和低壓罐（分濕式和干式）。低壓罐又稱儲(chǔ)氣柜。地下儲(chǔ)氣庫(kù)：枯竭油氣田型、含水層型、鹽穴型、巖洞型和廢棄礦井型。LNG調(diào)峰：常壓下-163°C液化。體積縮小為1/600。固態(tài)儲(chǔ)存：固態(tài)水合物，1立方米=164～200

標(biāo)準(zhǔn)立方米甲烷氣體。2022/12/1689三、儲(chǔ)氣方法儲(chǔ)氣罐：2022/12/1389第六章長(zhǎng)距離輸氣管道及城市輸配氣工程2022/12/1690第六章長(zhǎng)距離輸氣管道及城市輸配氣工程2022/12/13概述：燃?xì)獍l(fā)展和應(yīng)用情況2022/12/1691概述：燃?xì)獍l(fā)展和應(yīng)用情況2022/12/1322022/12/16922022/12/133一、天然氣的組成與用途工業(yè)與民用燃?xì)猓禾烊粴狻⑷斯っ簹?、液化石油氣和沼氣用途：火力發(fā)電廠、民用、汽車、化工原料來(lái)源：氣田氣、石油伴生氣、凝析氣田氣、煤層氣。主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷第一節(jié)天然氣的儲(chǔ)運(yùn)銷一體化系統(tǒng)2022/12/1693一、天然氣的組成與用途工業(yè)與民用燃?xì)猓禾烊粴狻⑷斯っ簹?、液化二、基本概念（一）?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)體積天然氣計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：

20℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)城市燃?xì)庑袠I(yè)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：

0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)美國(guó)天然氣行業(yè)：

60oF（15.6℃)，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稱標(biāo)準(zhǔn)體積。2022/12/1694二、基本概念（一）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)體積2022/12/135（二）天然氣組成的表示方法體積分?jǐn)?shù)：各種組分的分體積在天然氣的總體積中所占的比例；是溫度、壓力的函數(shù)。摩爾分?jǐn)?shù)：各種組分的摩爾數(shù)在天然氣的總摩爾數(shù)中所占的比例。1摩爾純物質(zhì)的質(zhì)量在數(shù)量上等于該物質(zhì)的分子量，單位：克。質(zhì)量分?jǐn)?shù)：各種組分的質(zhì)量在天然氣的總質(zhì)量中所占的比例。2022/12/1695（二）天然氣組成的表示方法體積分?jǐn)?shù)：各種組分的分體積在天然氣（三）天然氣的密度與相對(duì)密度密度：?jiǎn)挝惑w積天然氣的質(zhì)量，溫度、壓力的函數(shù)。相對(duì)密度：相同溫度、壓力下天然氣的密度與干空氣的密度之比。因天然氣不是理想氣體，其相對(duì)密度是溫度壓力的函數(shù)。通常指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的相對(duì)密度。氣田氣：0.58～0.62，伴生氣：0.7～0.852022/12/1696（三）天然氣的密度與相對(duì)密度密度：?jiǎn)挝惑w積天然氣的質(zhì)量，溫度（四）天然氣的粘度粘度是輸配氣管道計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。氣體粘性產(chǎn)生機(jī)理：兩層氣體之間摩擦和兩層之間分子的熱交換。由于氣體粘性的產(chǎn)生機(jī)理與液體不完全相同，因而具有與液體粘度不同的特點(diǎn)：液體的粘度隨溫度升高而降低，與壓力基本無(wú)關(guān)；對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，當(dāng)壓力不高時(shí)氣體粘度隨溫度升高而升高，當(dāng)壓力升高到某一限度時(shí)，氣體粘度隨溫度升高而下降（對(duì)于甲烷，該臨界壓力約為10MPa）。相同溫度下，壓力越高，天然氣的粘度越大。2022/12/1697（四）天然氣的粘度粘度是輸配氣管道計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。氣體粘（五）天然氣的節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)和負(fù)節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)：節(jié)流后壓力下降、溫度下降。負(fù)節(jié)流效應(yīng)：節(jié)流后壓力下降、溫度升高。注：理想氣體不存在上述節(jié)流效應(yīng).2022/12/1698（五）天然氣的節(jié)流效應(yīng)正節(jié)流效應(yīng)和負(fù)節(jié)流效應(yīng)2022/12/（六）天然氣的含水量和露點(diǎn)含水量：標(biāo)準(zhǔn)單位體積干氣所含的水蒸汽質(zhì)量，單位kg/Nm3。進(jìn)入干線管道的含水量不應(yīng)超過(guò)96～128mg/Nm3天然氣水露點(diǎn)：天然氣在一定壓力下析出液態(tài)水時(shí)的最高溫度；天然氣烴露點(diǎn)：天然氣在一定壓力下析出液態(tài)烴時(shí)的最高溫度。2022/12/1699（六）天然氣的含水量和露點(diǎn)含水量：標(biāo)準(zhǔn)單位體積干氣所含的水蒸三、天然氣供氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)（一）天然氣一體化供氣系統(tǒng)

從氣田的井口裝置開始，經(jīng)礦場(chǎng)集氣系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、干線輸氣管道、再通過(guò)配氣管網(wǎng)到用戶，天然氣所通過(guò)的所有環(huán)節(jié)構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的、一體化的儲(chǔ)、運(yùn)、銷系統(tǒng)。它是一個(gè)密閉的、連續(xù)的水力系統(tǒng)。天然氣一體化體現(xiàn)在氣源、管線建設(shè)和用戶的統(tǒng)一方面；也體現(xiàn)在其運(yùn)行的安全性和可靠性方面。2022/12/16100三、天然氣供氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)（一）天然氣一體化供氣系統(tǒng)20（二）天然氣供氣系統(tǒng)的組成氣田礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)（見第二章）天然氣凈化處理廠長(zhǎng)距離干線輸氣管道或管網(wǎng)城市輸配氣管網(wǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)2022/12/16101（二）天然氣供氣系統(tǒng)的組成氣田礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)（見第二章）202一、長(zhǎng)距離輸氣管道的組成第二節(jié)長(zhǎng)距離輸氣管道的組成及勘察設(shè)計(jì)2022/12/16102一、長(zhǎng)距離輸氣管道的組成第二節(jié)長(zhǎng)距離輸氣管道的組成及勘察設(shè)2022/12/161032022/12/13142022/12/161042022/12/13152022/12/161052022/12/13162022/12/161062022/12/13172022/12/161072022/12/1318二、輸氣管道工藝設(shè)計(jì)

輸氣管道工藝設(shè)計(jì)主要包括管段的水力與熱力計(jì)算、管段設(shè)計(jì)壓力與壓氣站壓比的確定、壓氣站的布站、壓縮機(jī)組的配置、各種工藝站場(chǎng)的流程設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。根據(jù)輸氣管道的運(yùn)行參數(shù)(流量、壓力、溫度等)是否隨時(shí)間變化，可以將輸氣管道的工況分為穩(wěn)態(tài)工況與非穩(wěn)態(tài)工況(也叫瞬態(tài)工況)。嚴(yán)格地講，輸氣管道的工況在大多數(shù)情況下都是非穩(wěn)態(tài)的，但在工程設(shè)計(jì)中通常先按穩(wěn)態(tài)工況對(duì)輸氣管道進(jìn)行水力和熱力計(jì)算，然后再按非穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行校核。

2022/12/16108二、輸氣管道工藝設(shè)計(jì)輸氣管道工藝設(shè)計(jì)主要包括管段的水力與熱輸氣管道水力計(jì)算的基本任務(wù)是確定管道流量與沿線壓力分布的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，就是在已知管段兩端壓力的前提下計(jì)算其流量，或者在已知管段流量及管段某一端壓力的前提下計(jì)算該管段的沿線壓力分布。此外，在管道的流量和沿線各點(diǎn)(起點(diǎn)和終點(diǎn)除外)的壓力均為未知、但管道沿線的壓氣站運(yùn)行方案已知的情況下，通過(guò)沿線各管段與全線各壓氣站的匹配計(jì)算可以確定這些管段與壓氣站的流量與壓力。1、輸氣管道水力計(jì)算2022/12/16109輸氣管道水力計(jì)算的基本任務(wù)是確定管道流量與沿線壓力分布的關(guān)系輸氣管道水力計(jì)算P1—管道起點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa；P2—管道終點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa;P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P0=101325Pa；λ—燃?xì)夤艿赖乃δψ柘禂?shù)；Q0—燃?xì)夤艿赖挠?jì)算流量，Nm3/s；d—燃?xì)夤艿赖膬?nèi)徑，m；ρ0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下燃?xì)夤艿赖拿芏龋琸g/Nm3；T—燃?xì)獾慕^對(duì)溫度，K；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對(duì)溫度，T0=273.15K；Z—燃?xì)獾膲嚎s因子；Z0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下燃?xì)獾膲嚎s因子；Z0=1L—燃?xì)夤艿赖挠?jì)算長(zhǎng)度，m。輸氣管道應(yīng)采用：高壓、低溫的輸送方式。2022/12/16110輸氣管道水力計(jì)算P1—管道起點(diǎn)燃?xì)獾慕^對(duì)壓力，Pa；ρ0—標(biāo)2、輸氣管道熱力計(jì)算輸氣管段的熱力計(jì)算主要有兩個(gè)目的：為同一管段的水力計(jì)算服務(wù);預(yù)測(cè)管段中出現(xiàn)凝析液和水合物情況。2022/12/161112、輸氣管道熱力計(jì)算輸氣管段的熱力計(jì)算主要有兩個(gè)目的：202根據(jù)輸氣管段的流量公式：在其它條件一定的前提下，輸氣管段的流量取決于整個(gè)管段中氣體的平均溫度，而這一平均溫度又取決于整個(gè)管段沿軸向的溫度分布。另一方面，輸氣管段的穩(wěn)態(tài)溫度分布又取決于該管段的流量。因此，輸氣管段的水力計(jì)算與熱力計(jì)算實(shí)際上是相互耦合的一對(duì)問(wèn)題。為了求出一個(gè)輸氣管段的流量與沿線溫度分布，需要聯(lián)立求解輸氣管段的流量關(guān)系式和溫度分布關(guān)系式。由于這兩個(gè)關(guān)系式中的氣體物性取決于氣體溫度和壓力，故要進(jìn)行精確的聯(lián)立求解是相當(dāng)困難的。2022/12/16112根據(jù)輸氣管段的流量公式：在其它條件一定的前提下，輸氣管段的流為此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定輸氣管段的平均溫度，按該溫度計(jì)算輸氣管段中氣體的物性參數(shù)并計(jì)算輸氣管段的流量，然后根據(jù)該流量求出輸氣管段沿線的溫度分布及平均溫度，若該平均溫度與假設(shè)的平均溫度之差滿足工程精度的要求，則計(jì)算結(jié)束；否則，以計(jì)算出的平均溫度作為新的假設(shè)平均溫度，并重復(fù)前面的計(jì)算過(guò)程，直到輸氣管段平均溫度的假設(shè)值與新的計(jì)算值之差滿足工程上的精度要求為止。2022/12/16113為此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定輸氣管段的平均溫度三、輸氣管中水合物的形成規(guī)律及預(yù)防措施（一）水合物的基本概念天然氣中某些組分與液態(tài)水在一定溫度、壓力下所形成的外形像冰霜的物質(zhì)。節(jié)流處最易形成。2022/12/16114三、輸氣管中水合物的形成規(guī)律及預(yù)防措施（一）水合物的基本概念（二）形成水合物的條件溫度、壓力、水分條件。臨界溫度：高于此溫度不會(huì)形成水合物。2022/12/16115（二）形成水合物的條件溫度、壓力、水分條件。2022/12/（三）形成水合物的必要條件必須有液態(tài)水與天然氣接觸（水分條件）；天然氣中水蒸氣分壓等于或超過(guò)在水合物體系中與天然氣的溫度對(duì)應(yīng)的水的飽和蒸汽壓（壓力條件）；天然氣溫度必須等于或低于其在給定壓力下的水合物的形成溫度（溫度條件）。2022/12/16116（三）形成水合物的必要條件必須有液態(tài)水與天然氣接觸（水分條件形成水合物的外因高流速、氣流擾動(dòng)或壓力脈動(dòng)；出現(xiàn)小的水合物晶體；天然氣中含有硫化氫和二氧化碳。因?yàn)檫@兩種氣體比烴類氣體更容易溶于水。2022/12/16117形成水合物的外因高流速、氣流擾動(dòng)或壓力脈動(dòng)；因?yàn)檫@兩種氣體比（四）防止水合物形成及消除水合物的方法1、干燥脫水2、添加水合物抑制劑----降低水合物形成溫度，破壞形成水合物的溫度條件；吸收天然氣中水蒸氣，破壞形成水合物的水分條件。甲醇、乙二醇、二甘醇等。3、加熱---使溫度提高到水合物形成溫度以上。4、清管—清除液態(tài)水和已經(jīng)形成的水合物。5、降壓－用于事故后解除。2022/12/16118（四）防止水合物形成及消除水合物的方法1、干燥脫水2022/四、干線輸氣管道的工藝方案設(shè)計(jì)（一）工藝方案設(shè)計(jì)的基本步驟1、確定各管段的管材、管徑、設(shè)計(jì)壓力和管道壁厚。2、確定每個(gè)壓氣站在設(shè)計(jì)流量下的壓比。3、設(shè)每個(gè)壓氣站的出口壓力等于所在位置管段的設(shè)計(jì)壓力。4、根據(jù)管道末段儲(chǔ)氣量的要求，確定末段管徑和長(zhǎng)度，并確定最后壓氣站的位置。5、確定壓氣站的數(shù)量和位置。6、確定壓縮機(jī)組的配置方案。2022/12/16119四、干線輸氣管道的工藝方案設(shè)計(jì)（一）工藝方案設(shè)計(jì)的基本步驟2（二）管道末段的儲(chǔ)氣能力管道末段指管道最后一個(gè)壓氣站到管道終點(diǎn)的管段。末段儲(chǔ)氣的目的：平衡均衡供氣與不均勻用氣的矛盾。原理：利用氣體的壓縮性改變所儲(chǔ)氣體的數(shù)量。儲(chǔ)氣能力：最高壓力與最低壓力之間的儲(chǔ)氣容量。與管道截面積、管道長(zhǎng)度有關(guān)，但存在最優(yōu)末段長(zhǎng)度。2022/12/16120（二）管道末段的儲(chǔ)氣能力管道末段指管道最后一個(gè)壓氣站到管道終（三）管道沿線壓氣站布置1、壓氣站布置的前提條件管道入口天然氣壓力、溫度、流量管道終點(diǎn)供氣流量和壓力管道分支點(diǎn)流入/流出流量每個(gè)壓氣站壓比或壓縮機(jī)組的配置壓縮機(jī)組原料天然氣的消耗率各管段管材、管徑和壁厚管道末段的起點(diǎn)位置2022/12/16121（三）管道沿線壓氣站布置1、壓氣站布置的前提條件2022/1（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）2、壓氣站布站的基本步驟區(qū)域：從管道起點(diǎn)到管道末段起點(diǎn)正方向布站：從管道起點(diǎn)開始反方向布站：從管道末段起點(diǎn)開始2022/12/16122（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）2、壓氣站布站的基本步驟202（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）3、正方向布站的基本步驟令每個(gè)壓氣站的出站壓力等于管道設(shè)計(jì)壓力將首站設(shè)為一個(gè)壓氣站（來(lái)氣壓力大于起點(diǎn)設(shè)計(jì)壓力時(shí)，不設(shè)首站）計(jì)算各點(diǎn)的溫度和壓力，逐步確定各站位置站位置調(diào)整2022/12/16123（三）管道沿線壓氣站布置（續(xù)）3、正方向布站的基本步驟202一、壓縮機(jī)組壓縮機(jī)及與之配套的原動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組功能是提高進(jìn)入壓氣站的氣體的壓力，從而使管道沿線各管段的流量滿足相應(yīng)的任務(wù)輸量的要求。干線輸氣管道的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于所采用的壓縮機(jī)組的性能。壓氣站的投資占輸氣管道總投資的20％～25％，其經(jīng)營(yíng)費(fèi)用占管道總經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的40％～50％；壓縮機(jī)組的投資占?jí)簹庹就顿Y的一半以上，壓縮機(jī)組的能耗費(fèi)占?jí)簹庹窘?jīng)營(yíng)費(fèi)用的70％左右。第三節(jié)壓縮機(jī)組與壓氣站2022/12/16124一、壓縮機(jī)組壓縮機(jī)及與之配套的原動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組（一）干線輸氣管道的壓縮機(jī)類型目前在干線輸氣管道上采用的輸氣壓縮機(jī)有兩種類型，即往復(fù)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)。從工作原理上劃分，它們分別屬于容積型壓縮機(jī)和速度型渦輪壓縮機(jī)(也叫透平壓縮機(jī))。2022/12/16125（一）干線輸氣管道的壓縮機(jī)類型目前在干線輸氣管道上采用的輸氣2022/12/161262022/12/13372022/12/161272022/12/13382022/12/161282022/12/13392022/12/161292022/12/13402022/12/161302022/12/13412022/12/161312022/12/13422022/12/161322022/12/13432022/12/161332022/12/13442022/12/161342022/12/13452022/12/161352022/12/1346離心式壓縮機(jī)縱剖面結(jié)構(gòu)圖(1:吸氣室2:葉輪3:擴(kuò)壓器4:彎道5:回流器6:渦室7，8:密封9:隔板密封10:輪蓋密封

11:平衡盤12:推力盤13:聯(lián)軸節(jié)14:卡環(huán)15:主軸16:機(jī)殼17:軸承18:推力軸承19:隔板20:導(dǎo)流葉片)離心式壓縮機(jī)2022/12/16136離心式壓縮機(jī)縱剖面結(jié)構(gòu)圖離心式壓縮機(jī)2022/12/134轉(zhuǎn)子葉輪2022/12/16137轉(zhuǎn)子葉輪2022/12/1348（二）輸氣壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)類型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)—類似內(nèi)燃機(jī)電動(dòng)機(jī)2022/12/16138（二）輸氣壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)類型2022/12/1349（三）輸氣壓縮機(jī)組的選型根據(jù)各類輸氣壓縮機(jī)與原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)以及國(guó)外干線輸氣管道的建設(shè)實(shí)踐，輸氣壓縮機(jī)組的選型可以參考以下原則或經(jīng)驗(yàn)：(1)燃?xì)廨啓C(jī)--離心式壓縮機(jī)組和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)--往復(fù)式壓縮機(jī)組是干線輸氣管道上最常用的兩種組合，特別是大功率機(jī)組基本上都是燃?xì)廨啓C(jī)--離心式壓縮機(jī)組。(2)干線輸氣管道上的壓氣站具有流量大、站壓比低的特點(diǎn)，因而一般采用離心式壓縮機(jī)。往復(fù)式壓縮機(jī)主要適用于中、小流量而壓比較高的場(chǎng)合，例如氣田集輸管網(wǎng)、地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面注氣系統(tǒng)等。2022/12/16139（三）輸氣壓縮機(jī)組的選型根據(jù)各類輸氣壓縮機(jī)與原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)以及(3)只有在壓氣站距離公用電網(wǎng)較近、而且電價(jià)比較便宜的情況下才考慮采用電動(dòng)機(jī)作為壓縮機(jī)組的原動(dòng)機(jī)。(4)雖然采用簡(jiǎn)單回?zé)嵫h(huán)和聯(lián)合熱力循環(huán)可以明顯提高燃?xì)廨啓C(jī)的綜合熱效率，但采取這些措施后將使燃?xì)廨啓C(jī)的初始投資大大增加，因此，是否采取這些措施應(yīng)通過(guò)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定。2022/12/16140(3)只有在壓氣站距離公用電網(wǎng)較近、而且電價(jià)比較便宜的情況下二、壓氣站功能：天然氣增壓、清管器收發(fā)、越站旁通輸送、安全放空、管路緊急截?cái)?、?jì)量調(diào)壓。組成主工藝系統(tǒng)：壓縮機(jī)組、凈化除塵設(shè)備、調(diào)壓閥、流量計(jì)、天然氣冷卻器、事故緊急切斷系統(tǒng)、工藝閥門和管道。輔助系統(tǒng)：能源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)、儀表、通信、通風(fēng)、消防、放空系統(tǒng)等。2022/12/16141二、壓氣站功能：天然氣增壓、清管器收發(fā)、越站旁通輸送、安全放三、壓氣站與管道的匹配與工況調(diào)節(jié)壓縮機(jī)組水力特性與管道水力特性之間的匹配。工況調(diào)節(jié)改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速；壓氣站出口節(jié)流；壓氣站進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)；進(jìn)口導(dǎo)葉角度調(diào)節(jié)；回流調(diào)節(jié)。2022/12/16142三、壓氣站與管道的匹配與工況調(diào)節(jié)壓縮機(jī)組水力特性與管道水力特一、燃?xì)獾姆N類及質(zhì)量要求天然氣人工燃?xì)飧绅s煤氣：利用干爐對(duì)煤進(jìn)行干餾固體燃料氣化煤氣：壓力氣化煤氣、水煤氣、發(fā)生爐煤氣等油制氣：燃油裂解高爐煤氣：鋼廠副產(chǎn)品液化石油氣LPG壓縮天然氣CNG液化天然氣LNG（一）燃?xì)獾姆N類第四節(jié)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)2022/12/16143一、燃?xì)獾姆N類及質(zhì)量要求天然氣（一）燃?xì)獾姆N類第四節(jié)城市燃（二）人工燃?xì)獾馁|(zhì)量要求焦油與灰塵:<=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2022/12/16144（二）人工燃?xì)獾馁|(zhì)量要求焦油與灰塵:<=10mg/Nm320（三）液化石油氣的質(zhì)量要求硫<＝50mg/Nm3；水份：盡可能脫除干凈；二烯烴：摩爾百分?jǐn)?shù)不高于2%；乙烷和乙烯：質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不高于6%；殘液：20℃時(shí)不超過(guò)2%。2022/12/16145（三）液化石油氣的質(zhì)量要求硫<＝50mg/Nm3；2022/（四）城市燃?xì)獾募映舫鞘腥細(xì)馐且兹?、易爆氣體，某些燃?xì)馔€帶有一定程度的毒性，因此燃?xì)庑孤┛赡軙?huì)造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失事故。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的漏氣，在城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中必須對(duì)本身沒(méi)有刺激氣味的那些燃?xì)饧映?。?duì)于含有一氧化碳或硫化氫的有毒燃?xì)?，加臭后?yīng)該使得空氣中的燃?xì)鉂舛仍谶_(dá)到最大允許濃度之前就能被正常人察覺(jué)。對(duì)于無(wú)毒燃?xì)?，加臭后?yīng)該使得空氣中的燃?xì)鉂舛仍谶_(dá)到相當(dāng)于爆炸下限20％的濃度時(shí)就能被正常人察覺(jué)。2022/12/16146（四）城市燃?xì)獾募映舫鞘腥細(xì)馐且兹?、易爆氣體，某些燃?xì)馔€干餾煤氣、水煤氣、油制氣、天然氣和液化石油氣大多不同程度地含有硫化物，其本身就具有臭味。但某些氣田的天然氣可能不含硫化物或者其含量很低，此時(shí)就應(yīng)該對(duì)進(jìn)入城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的天然氣加臭。2022/12/16147干餾煤氣、水煤氣、油制氣、天然氣和液化石油氣大多不同程度地含2022/12/161482022/12/13592022/12/161492022/12/1360二、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)（一）城市燃?xì)夤艿赖姆诸?、按管道的功能分：分配管道、用戶引入管、室內(nèi)燃?xì)夤艿?、工業(yè)企業(yè)燃?xì)夤艿馈?、按敷設(shè)方式分：埋地管道、架空管道。3、按燃?xì)鈮毫Ψ郑焊邏篈級(jí)：0.8～1.6MPa，高壓B級(jí)：0.4～0.8MPa，中壓A級(jí)：0.2～0.4MPa，中壓B級(jí)：0.005～0.2MPa，低壓：<0.005MPa4、按管材分：鋼管、鑄鐵管、塑料管2022/12/16150二、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)（一）城市燃?xì)夤艿赖姆诸?022/（二）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指管網(wǎng)的組成以及組成管網(wǎng)的各個(gè)部分之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系。主要組成部分為：各種壓力等級(jí)的燃?xì)夤艿莱鞘腥細(xì)夥峙湔尽簹庹?、調(diào)壓計(jì)量站、調(diào)壓室。儲(chǔ)氣站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)管網(wǎng)的形式：枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)2022/12/16151（二）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指管網(wǎng)的組成以及組成管網(wǎng)的各個(gè)部（三）城市燃?xì)庀到y(tǒng)根據(jù)所采用的管網(wǎng)壓力的級(jí)數(shù)，分為一級(jí)系統(tǒng)、兩級(jí)系統(tǒng)、三級(jí)系統(tǒng)和多級(jí)系統(tǒng)。一級(jí)系統(tǒng)：只有低壓管網(wǎng)兩級(jí)系統(tǒng)：低壓和中壓A或B兩級(jí)管網(wǎng)組成，兩者之間設(shè)調(diào)壓室。三級(jí)系統(tǒng)：由低壓、中壓和高壓管網(wǎng)組成，高中壓管網(wǎng)采用環(huán)狀管網(wǎng)、低壓采用環(huán)狀和支狀。多級(jí)系統(tǒng)：由低壓、中壓、高壓和超高壓管網(wǎng)組成。超高壓環(huán)線管道與多條長(zhǎng)距離輸氣管道相連接。如上海市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)。2022/12/16152（三）城市燃?xì)庀到y(tǒng)根據(jù)所采用的管網(wǎng)壓力的級(jí)數(shù)，分為一級(jí)系統(tǒng)、燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/16153燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1364燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/16154燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1365燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/16155燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1366燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

2022/12/16156燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)2022/12/1367（四）燃?xì)鈨?chǔ)配站2022/12/16157（四）燃?xì)鈨?chǔ)配站2022/12/1368儲(chǔ)配站功能：1、儲(chǔ)存必要的燃?xì)饬坑靡哉{(diào)峰2、多種燃?xì)饣旌希ＷC用氣組分均衡3、將燃?xì)饧訅?，保證每個(gè)燃?xì)庥镁咔坝凶銐虻膲毫?022/12/16158儲(chǔ)配站功能：2022/12/1369（五）調(diào)壓站作用：調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的設(shè)施。分類：區(qū)域調(diào)壓站、專用調(diào)壓站（用于工業(yè)企業(yè)）和箱式調(diào)壓站（用于生活用戶）。組成：調(diào)壓器、閥門、過(guò)濾器、安全裝置、旁通管及測(cè)量?jī)x表組成。調(diào)壓器：控制燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的壓力工況。調(diào)壓器是一個(gè)降壓裝置，所有調(diào)壓器均是將較高的壓力降到較低的壓力。是調(diào)壓站的核心設(shè)備。2022/12/16159（五）調(diào)壓站作用：調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的設(shè)施。2022/12/2022/12/161602022/12/13712022/12/161612022/12/13722022/12/161622022/12/137