百川燃?xì)饣A(chǔ)知識(shí)

燃?xì)饣A(chǔ)知識(shí)鄭文財(cái)

2013年04月08日燃?xì)饣A(chǔ)知識(shí)運(yùn)行管理部：關(guān)于天然氣知識(shí)的培訓(xùn)課件制作人：鄭文財(cái)審核人：宋志強(qiáng)審定人：秦濤培訓(xùn)師：鄭文財(cái)基礎(chǔ)知識(shí)2013年04月15日1緒論2天然氣的性質(zhì)3天然氣節(jié)流效應(yīng)4水合物的形成及防止課程內(nèi)容5天然氣的用途及危害1、我國(guó)輸氣管道概況

國(guó)內(nèi)的天然氣管道運(yùn)輸是20世紀(jì)50年代末從四川省發(fā)展起來(lái)的。國(guó)內(nèi)第一條大口徑長(zhǎng)距離輸氣管道是1963年建成的巴渝輸氣管道（巴縣到重慶）。20世紀(jì)90年代中后期，隨著長(zhǎng)慶油田和新疆氣田的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)迎來(lái)了輸氣管道建設(shè)的快速發(fā)展期。先后建成了陜京線（陜西靖邊至北京石景山）、靖西線（靖邊至西安）、靖銀線（靖邊至銀川）、新疆塔里木至上海的“西氣東輸”管道等工程。第一章緒論西氣東輸管道新疆輪南－上海白鶴鎮(zhèn)，全長(zhǎng)4200公里，管徑1016mm，總投資1400億元，沿線經(jīng)過(guò)新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、上海、浙江十個(gè)省市區(qū)，初步設(shè)計(jì)年輸氣能力120億方，是國(guó)內(nèi)迄今為止建設(shè)的距離最長(zhǎng)、管徑最大、壓力最高、輸氣量最大、技術(shù)含量最高的輸氣管道。第一章緒論陜京天然氣管道由陜京一線、二線和三線組成。其中，陜京一線1997年10月建成投產(chǎn)，陜京二線于2005年7月正式進(jìn)氣，陜京三線于2011年1月正式投產(chǎn)通氣。目前，日輸氣量穩(wěn)定在6700萬(wàn)立方米至7500萬(wàn)立方米目前我公司氣源主要來(lái)自永唐秦分輸線。永唐秦輸氣管道工程是陜京二線的支線工程，為東北天然氣管網(wǎng)與華北天然氣管網(wǎng)連通管道。該管道工程西起河北省廊坊市永清縣，止于秦皇島市撫寧縣，全長(zhǎng)312.4公里，管徑1016毫米，設(shè)計(jì)年輸氣量90億立方米。我國(guó)輸氣管網(wǎng)分布圖第一章緒論2、輸氣系統(tǒng)天然氣密度小、體積大，管道輸送幾乎成了唯一的輸送方式。從氣田的井口裝置開(kāi)始，經(jīng)礦場(chǎng)集氣、凈化、干線輸氣，直到通過(guò)配氣管網(wǎng)送到用戶，形成了一個(gè)統(tǒng)一的密閉的輸氣系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)主要由礦場(chǎng)集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市輸配管網(wǎng)和與這些管網(wǎng)相匹配的站、場(chǎng)裝置等。第一章緒論集氣站加壓站凈化廠首站輸配氣站配氣站配氣站礦場(chǎng)集氣支線礦場(chǎng)集氣干線輸氣干線配氣管線集氣站集氣站集氣站加壓站輸氣系統(tǒng)圖清管站第一章緒論1、礦場(chǎng)集氣氣田集氣從井口開(kāi)始，經(jīng)分離、計(jì)量、調(diào)壓、凈化和集中等一系列過(guò)程，到向干線輸氣為止。包括井場(chǎng)、集氣管網(wǎng)、集氣站、天然氣處理廠、外輸總站等。2、干線輸氣輸氣干線從礦場(chǎng)附近的輸氣首站開(kāi)始，到終點(diǎn)配氣站為止。長(zhǎng)距離管線管徑大，壓力高，距離長(zhǎng)。3、城市配氣城市配氣的任務(wù)是從配氣站開(kāi)始，通過(guò)各級(jí)配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓保質(zhì)保量地根據(jù)用戶要求直接向用戶供氣。配氣站是干線的終點(diǎn)，又是城市配氣的起點(diǎn)和總樞紐，氣體在配氣站內(nèi)經(jīng)過(guò)分離、調(diào)壓、計(jì)量和加臭后輸入配氣管網(wǎng)。城市配氣管網(wǎng)有樹(shù)狀和環(huán)狀兩種，一般呈環(huán)形布置。儲(chǔ)氣庫(kù)以調(diào)節(jié)輸氣和供氣之間的不平衡。第一章緒論a、線形管網(wǎng)b、放射形c、環(huán)形管網(wǎng)d、組合形管網(wǎng)1、氣井2、集氣站3、集氣管道4、集氣總站5、管道城市管網(wǎng)形狀第一章緒論

(1)枝狀管網(wǎng)（線形、放射形管網(wǎng)）以干管為主管，呈放射狀由主管引出分配管而不成環(huán)狀。適用于較小城鎮(zhèn)和企業(yè)內(nèi)部，它的特點(diǎn)是每個(gè)用氣點(diǎn)和氣體只來(lái)自一個(gè)方向。在城市配氣系統(tǒng)中一般不單獨(dú)使用。

(2)環(huán)形管網(wǎng)管道聯(lián)成封閉的環(huán)狀，在同一個(gè)環(huán)中，輸氣壓力處于同一級(jí)制。它是城市配氣系統(tǒng)的基本形式，可由兩個(gè)或多個(gè)方向供氣，且氣壓穩(wěn)定，當(dāng)管網(wǎng)局部發(fā)生故障時(shí)，不致造成全面中斷供氣，影響面小，可靠性高。由于環(huán)狀管網(wǎng)中的氣體分布比較均勻，天然氣可以同時(shí)沿幾條管線流動(dòng)，因此環(huán)狀管網(wǎng)的直徑可比枝狀管網(wǎng)小，但環(huán)狀管網(wǎng)總長(zhǎng)比枝狀管網(wǎng)長(zhǎng)，投資也較大。

(3)環(huán)枝狀管網(wǎng)枝狀和環(huán)狀混合使用的一種管網(wǎng)形式，綜合了枝、環(huán)狀管網(wǎng)特點(diǎn)，因此是工程設(shè)計(jì)中常用的管網(wǎng)形式。第一章緒論站場(chǎng)分類(lèi)各類(lèi)站場(chǎng)按功能可以分為：1、天然氣增壓站2、集氣站3、凈化站4、輸氣站5、清管站6、防腐站等門(mén)站的作用是接受天然氣長(zhǎng)輸管線，或CNG高壓鋼瓶組來(lái)氣氣源，在站內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量后，送入城市輸配管網(wǎng)或直接送入用戶、根據(jù)氣量情況和長(zhǎng)輸管線特點(diǎn)，一般門(mén)站內(nèi)還設(shè)有加臭裝置及清管球接收裝置。第一章緒論門(mén)站的作用3、燃?xì)鈮毫Φ燃?jí)劃分城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范將管道設(shè)計(jì)壓力分為七個(gè)等級(jí)：高壓燃?xì)夤艿繟2.5<P≤4.0MPaB1.6<P≤2.5MPa次高壓燃?xì)夤艿繟0.8<P≤1.6MPaB0.4<P≤0.8MPa中壓燃?xì)夤艿繟0.2<P≤0.4MPaB0.01<P≤0.2MPa低壓燃?xì)夤艿繮≤0.01MPa第一章緒論1、天然氣的概念2、天然氣的分類(lèi)天然氣：從地下油氣田中開(kāi)采出來(lái)的、以碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇細(xì)怏w稱(chēng)為天然氣。是動(dòng)、植物通過(guò)生物、化學(xué)作用及地質(zhì)變化作用，在不同地質(zhì)條件下生成、轉(zhuǎn)移，在一定壓力下儲(chǔ)集，埋藏在深度不同的地層中的優(yōu)質(zhì)可燃?xì)怏w。(1)、按油氣田的特點(diǎn)分類(lèi)：氣田氣、凝析氣田氣、油田伴生氣。(2)、按天然氣中烴類(lèi)組分含量分類(lèi)：干氣、濕氣(3)、按天然氣中的含硫量分類(lèi)：潔氣、酸性天然氣第二章天然氣的性質(zhì)石油伴生氣凝析氣田氣礦井氣隨石油一起開(kāi)采出來(lái)、經(jīng)分離而獲得含石油輕質(zhì)餾分的凝析的氣田氣從井下煤層抽出來(lái)的可燃?xì)怏w從氣井開(kāi)采出來(lái)的氣田氣純天然氣天然氣組成以甲烷為主，同時(shí)還含有少量的二氧化碳、硫化氫、氮和微量的氦、氖、氬等氣體。第二章天然氣的性質(zhì)3、天然氣的組分天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。各組分含量：甲烷91.85%，乙烷4.64%，丙烷1.06%，丁烷、戊烷、氮?dú)獾?.45%第二章天然氣的性質(zhì)天然氣的基本性質(zhì)（1）天然氣比空氣輕，易揮發(fā)，不易聚集，安全性能好。天然氣中各組分均可徹底燃燒，燃燒后不產(chǎn)生灰粉等固體雜質(zhì)，是完全清潔的燃料。（2）對(duì)任何一種天然氣的成分隨氣源位置的不同而不同。甲烷總是主要成分。（3）天然氣是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，易燃、易爆的氣體。第二章天然氣的性質(zhì)（4）天然氣的燃燒：天然氣和氧氣在達(dá)到一定濃度及一定溫度下可以燃燒，燃燒產(chǎn)物主要是水和二氧化碳(CO2)，當(dāng)氧氣不足時(shí)，燃燒會(huì)產(chǎn)生一氧化碳（CO）。

CH4+2O2=CO2+2H2O

1Nm3天然氣燃燒需要2Nm3氧氣（即需要約10Nm3空氣）

因此從安全角度講，使用天然氣的廚房需要良好通風(fēng)；衛(wèi)生間內(nèi)安裝舊式的直排式熱水器是相當(dāng)危險(xiǎn)的。天然氣的相對(duì)分子量：天然氣是由多組分組成的混合氣體，無(wú)明確分子式，也就無(wú)明確的分子量。第二章天然氣的性質(zhì)天然氣的相對(duì)密度：天然氣比空氣輕，其相對(duì)密度通常為0.5-0.7之間。天然氣的濕度：?jiǎn)挝惶烊粴庵兴魵獾暮糠Q(chēng)為天然氣的絕對(duì)濕度（含水量）。天然氣的露點(diǎn)：在一定壓力下天然氣飽和絕對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為天然氣的露點(diǎn)。天然氣的粘度：粘度表示流體流動(dòng)時(shí)的難易程度。粘度分為動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）和運(yùn)動(dòng)粘度兩種。天然氣的粘度與其組分的相對(duì)分子質(zhì)量、組成、溫度、壓力有關(guān)。天然氣的熱值是指單位數(shù)量的天然氣完全燃燒所釋放出的熱量。天然氣的熱值有兩種：高熱值（全熱值9700Kcal/Nm3）和低熱值（凈熱值8800Kcal/Nm3）。將水的汽化熱計(jì)算在內(nèi)的是高熱值，不計(jì)算汽化熱的是低熱值。鑒于該汽化潛熱難以利用，所以一般我們通常所說(shuō)的熱值是指低熱值。第二章天然氣的性質(zhì)1千卡(大卡)=4185.85焦耳1方天然氣與各類(lèi)替代能源的折算參數(shù)名稱(chēng)熱值熱效率耗用量天然氣9200Kcal/Nm3≥92%1Nm3電860Kcal/度≥95%10.7度液化氣11000Kcal/Kg≥92%0.86公斤柴油10200Kcal/Kg≤88%0.97公斤汽油10500Kcal/Kg≤89%0.91公斤重油9800Kcal/Kg≤83%1.1公斤煤炭5500Kcal/Kg≤60%3.1公斤第二章天然氣的性質(zhì)天然氣的臨界參數(shù)：任何氣體在足夠的低溫高壓下多可以變?yōu)橐后w，但當(dāng)溫度高到某一數(shù)值后，無(wú)論加多大壓力也不能使氣體變?yōu)橐后w，這種有氣體變?yōu)橐后w的最高溫度叫該氣體的臨界溫度。天然氣在常溫下,無(wú)論加壓到多高壓力都不會(huì)液化,液化天然氣液化必須溫度小于臨界溫度190.555K和壓力大于等于臨界壓力4.545MPa。實(shí)際上天然氣液化時(shí)并不涉及到臨界壓力和臨界溫度，天然氣液化都是在遠(yuǎn)低于臨界壓力的低壓下完成的（低于1Mp）。天然氣的臨界溫度：使天然液化所允許的最高溫度稱(chēng)為天然氣臨界溫度。天然氣在常壓下，當(dāng)冷卻至約-162℃時(shí)，則由氣態(tài)變成液態(tài)，稱(chēng)為液化天然氣（英文LiquefiedNaturalGas,簡(jiǎn)稱(chēng)LNG）。其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600。第二章天然氣的性質(zhì)天然氣的臨界壓力：在臨界溫度下，是天然氣液化所需的最低壓力稱(chēng)為天然氣的臨界壓力。壓縮天然氣(CompressedNaturalGas,簡(jiǎn)稱(chēng)CNG)，是指將天然氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓，壓力達(dá)到20-25MPa，經(jīng)過(guò)脫水、脫硫凈化處理后以氣態(tài)儲(chǔ)存至高壓容器中，儲(chǔ)存體積較常壓天然氣大為減少。第二章天然氣的性質(zhì)

燃?xì)庖话闶蔷哂幸欢ǘ拘缘谋ㄐ詺怏w，又是通過(guò)管道或容器在一定壓力下輸送和使用。管道與設(shè)備在材質(zhì)、制造、施工方面不同程度都會(huì)存在質(zhì)量問(wèn)題和使用不當(dāng)，易造成泄漏、引起爆炸、火災(zāi)及人身中毒等危險(xiǎn)。因此對(duì)城市燃?xì)獾慕M分及使用有一定的要求：1、城市燃?xì)庵锌偭蚝坎坏贸^(guò)20mg/Nm3。2、城市燃?xì)庵泄腆w顆粒懸浮物含量不超過(guò)10mg/Nm3，粒徑15μm。3、CO做為可燃物因其毒性強(qiáng)、泄漏危害大，含量不得大于10%。4、對(duì)于有毒無(wú)味燃?xì)庠趯?duì)人體造成有害濃度之前、無(wú)毒燃?xì)庠诒ㄏ孪?0%的濃度時(shí)應(yīng)能覺(jué)察。因此必須加臭方可輸配使用。城市燃?xì)赓|(zhì)量要求第二章天然氣的性質(zhì)天然氣加臭燃?xì)饧映舻谋匾裕禾烊粴饩哂袩o(wú)色無(wú)味和易燃易爆之特性，因此，當(dāng)發(fā)生天然氣漏氣時(shí)，為易于被人們發(fā)覺(jué)，進(jìn)而消除漏氣，要求對(duì)沒(méi)有臭味的天然氣加臭。它對(duì)于確保人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并防止事故發(fā)生是一項(xiàng)重要的安全措施加臭劑選擇的原則：天然氣泄漏到空氣中，達(dá)到爆炸下限的20%濃度時(shí)，應(yīng)能察覺(jué)。我國(guó)目前主要采用四氫噻吩（別名THT，化學(xué)式C4H8S）作為加臭劑，天然氣用量為15-20mg/Nm3。第二章天然氣的性質(zhì)1、天然氣的節(jié)流效應(yīng)概念：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置（如調(diào)壓器、過(guò)濾器等）前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異引起溫度降低，甚至產(chǎn)生冰凍的現(xiàn)象稱(chēng)為節(jié)流效應(yīng)，也叫焦耳-湯姆遜效應(yīng)。第三章節(jié)流效應(yīng)2、節(jié)流效應(yīng)的危害及用途產(chǎn)生降溫原因：氣體在節(jié)流處急劇降壓，使氣體很快膨脹，對(duì)外做功。而氣體在極短的時(shí)間內(nèi)又來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換，近似可以看成絕熱膨脹，因此只能消耗氣體自己的內(nèi)能，對(duì)外做功，而內(nèi)能與氣體的溫度成正比，因此氣體的溫度也急劇降低。(1)危害：產(chǎn)生水化物甚至結(jié)冰，堵塞管路、設(shè)備、儀表。(2)用途：用節(jié)流降溫可以除去天然氣中的水和凝析油。第三章節(jié)流效應(yīng)1、水合物的結(jié)構(gòu)和形成條件2、水合物對(duì)輸氣產(chǎn)生的影響水合物結(jié)構(gòu)：水合物是由碳?xì)浠衔锖蛶追肿铀M合成的水合物，是一種白色結(jié)晶物質(zhì)，類(lèi)似水和微密的雪。形成條件：高壓低溫、有液態(tài)水存在形成堵塞，使上游壓力增大，流量減小，影響平穩(wěn)供氣，引起不安全事故；影響天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性。第四章水合物的形成及防止3、防止水合物形成的方法書(shū)中第四節(jié)氣體狀態(tài)方程和第五節(jié)管輸天然氣的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為了解內(nèi)容(1)在長(zhǎng)輸管線上安裝分水器，排除冷凝水。(2)在站上用加熱的方法預(yù)防形成水化物(3)向輸氣管線加化學(xué)反應(yīng)劑（常用甲醇、乙二醇、二甘醇等），吸收氣中的水分，以降低天然氣的露點(diǎn)，防止形成水化物或促使分解。(4)天然氣進(jìn)入輸氣干線之前進(jìn)行脫水(5)去其他方法，可以將氣體放空降低管線壓力，增加輸氣量，讓形成的水化物進(jìn)行分解并隨之排出。第四章水合物的形成及防止壓縮機(jī)產(chǎn)生冰堵原因在系統(tǒng)的過(guò)濾、變徑、彎頭、閥類(lèi)等部位由于雜質(zhì)的積聚形成節(jié)流，節(jié)流前后壓差較大，壓縮氣體膨脹產(chǎn)生制冷作用，加之氣體不純，含水量較大，水分的結(jié)冰和積聚使系統(tǒng)產(chǎn)生冰堵現(xiàn)象。所以，天然氣是要脫水的，含水量有指標(biāo)，要求在線監(jiān)測(cè)門(mén)站、CNG加氣站的天然氣含水量。水露點(diǎn)的檢測(cè)方式是直接測(cè)量器水含量體積分?jǐn)?shù)，然后參考相應(yīng)的換算表計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的水露點(diǎn)溫度。CNG中的水露點(diǎn)含量應(yīng)當(dāng)≤－13℃