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1、长距离输气管道及,城市输配气工程,第一节,天然气的储运销一体化系统,一、天然气的组成与用途,工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化 石油气和沼气用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、煤层气。主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷,二、基本概念,（一）标准状态与标准体积天然气计量的标准状态：20C，1标准大气压（101325Pa)城市燃气行业的标准状态：0C，1标准大 气压（101325Pa)美国天然气行业：60F（15.6 C)，1标准大气压（101325Pa)标准状态下的体积称标准体积。,（二）天然气组成的表示方法,体积分数：各种组分的分体积在天然气 的总体积
2、中所占的比例；是 温度、压力的函数。摩尔分数：各种组分的摩尔数在天然气 的总摩尔数中所占的比例。1摩尔纯物质的质量在数量上等于该物质的分子量，单位：克。质量分数：各种组分的质量在天然气的 总质量中所占的比例。,（三）天然气的密度与相对密度,密度：单位体积天然气的质量，温度、压力的 函数。物理标准状态：0C，1标准大气压(101325Pa)，密度为：分子量/22.4，克/升相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与 干空气的密度之比。因不是理想气 体，是温度压力的函数。通常指标 准状态的相对密度。气田气：0.580.62，伴生气：0.70.85,（四）天然气的粘度,起因于：两层之间摩擦和两层之间分
3、子的热交换。液体的粘度随温度升高而降低，压力不高时气体粘度随温度升高而升高。相同温度下，压力越高，天然气的粘度越大。,（五）天然气的节流效应,正节流效应和负节流效应正节流效应：节流后压力下降、温度下降。负节流效应：节流后压力下降、温度升高。,（六）天然气的含水量和露点,含水量：标准单位体积干气所含的水蒸汽质量，单 位kg/Nm3。进入干线管道的含水量不应超过96128mg/Nm3水露点：任一给定压力下，湿天然气中的水蒸气 分压等于某一温度下水的饱和蒸气压时 的温度。天然气水露点：天然气在一定压力下析出液态水 时的最高温度；天然气烃露点：天然气在一定压力下析出液态烃 时的最高温度。,三、天然气供
4、气系统的组成及特点,（一）天然气一体化供气系统 从气田的井口装置开始，经矿场集气系统、气体净化系统、干线输气管道、再通过配气管网到用户，天然气所通过的所有环节构成了一个统一的、一体化的储运销系统。它是一个密闭的、连续的水力系统。,（二）天然气供气系统的组成,油气田矿场集输管网天然气净化处理厂长距离干线输气管道或管网城市输配气管网储气库,第二节,长距离输气管道的组成及勘察设计,一、长距离输气管道的组成,二、输气管道水力计算,水力计算的目的 研究输气管的流量与压力之间的关系。管道的压降组成 三部分：消耗于摩阻的压降 气体上升克服高差的压降 流速增大引起的压降（加速压降）,输气管流量,直径对流量的影
5、响若直径增大一倍，则Q2=5.66Q1加大直径是增加流量的好办法，也是输气管向大口径发展的主要原因。,长度（或站间距）的影响若站间距缩小一半，流量Q2=1.41Q1倍增压气站，输气量只能增加41%。,输气温度对流量的影响输气温度越低，输气能力越大。,起、终点压力对流量的影响改变相同的压力时，提高起点压力对增大流量的影响大于降低终点压力的影响高压输气效率高；同时提高起终点压力，也能增大输气量。,三、输气管道热力计算,为水力计算服务预测管段中出现凝析液和水合物情况。,四、输气管段中水合物的形成 规律及其预防措施,（一）水合物的基本概念天然气中某些组分与液态水在一定温度、压力下所形成的外形像冰霜的物
6、质。节流处最易形成。,（二）形成水合物的条件,温度、压力、水分条件。临界温度：高于此温度不会形成水合物。,（二）形成水合物的条件（续）,形成水合物的必要条件：必须有液态水与天然气接触天然气中水蒸气分压等于或超过在水合物体系中与天然气的温度对应的水的饱和蒸汽压。天然气温度必须等于或低于其在给定压力下的水合物的形成温度。,（二）形成水合物的条件（续）,形成水合物的外因:高流速、气流扰动或压力脉动出现小的水合物晶体天然气中含有硫化氢和二氧化碳。,（三）防止水合物形成及 消除水合物的方法,1、干燥脱水2、添加水合物抑制剂-降低水合物形成 温度，破坏形成水合物的温度条件；吸 收天然气中水蒸气，破坏形成水
7、合物的 水分条件。甲醇、乙二醇、二甘醇等3、加热4、清管清除液态水和已经形成的水合物。,五、干线输气管道的工艺方案设计,（一）工艺方案设计的基本步骤1、确定各管段的管材、管径、设计压力和管道壁厚。2、确定每个压气站在设计流量下的压比。3、设每个压气站的出口压力等于所在位置管段的设 计压力。4、根据管道末段储气量的要求，确定末段管径和长 度，并确定最后压气站的位置。5、确定压气站的数量和位置。6、确定压缩机组的配置方案。,（二）管道末段的储气能力,管道最后一个压气站到管道终点的管段。目的：平衡均衡供气与不均匀用气的矛盾。利用气体的压缩性改变所储气体的数量。储气能力：最高压力与最低压力之间的储 气
8、容量。与管道截面积、管道 长度有关，但存在最优末段长 度。,（三）管道沿线压气站布置,1、压气站布置的前提条件管道入口天然气压力、温度、流量管道终点供气流量和压力管道分支点流入/流出流量每个压气站压比或压缩机组的配置压缩机组原料天然气的消耗率各管段管材、管径和壁厚管道末段的起点位置,（三）管道沿线压气站布置（续）,2、压气站布站的基本步骤区域：从管道起点到管道末段起点正方向布站：从管道起点开始反方向布站：从管道管道末段起点开始,（三）管道沿线压气站布置（续）,3、正方向布站的基本步骤令每个压气站的出站压力等于管道设计压力将首站设为一个压气站（来气压力大于起点设计压力时，不设首站）计算各点的温度
9、和压力，逐步确定各站位置站位置调整,第三节 压缩机组与压气站,一、压缩机组,压缩机组包括压缩机和与之配套的原动机压缩机：往复式压缩机和离心式压缩机,一、压缩机组（续）,原动机燃气轮机燃气发动机类似内燃机电动机,二、压气站,功能：天然气增压、清管器收发、越站旁通输送、安全放空、管路紧急截断、计量调压。组成主工艺系统：压缩机组、净化除尘设备、调压 阀、流量计、天然气冷却器、事 故紧急切断系统、工艺阀门和管 道。辅助系统：能源系统、冷却系统、润滑密封系 统、仪表、通信、通风、消防、放 空系统等。,三、压气站与管道的匹配与工况调节,压缩机组水力特性与管道水力特性之间的匹配。工况调节改变压缩机转速；压气
10、站出口节流；压气站进口节流调节；进口导叶角度调节；回流调节。,第四节 城市燃气输配系统,一、燃气的种类及质量要求,（一）燃气的种类天然气（包括CNG、LNG）人工燃气干馏煤气-利用干炉对煤进行干馏固体燃料气化煤气压力气化煤气、水煤气、发生炉煤气等油制气燃油裂解高炉煤气钢厂副产品液化石油气（LPG）沼气,（二）人工燃气的质量要求,焦油与灰尘:=10mg/Nm3奈硫化物:=20mg/Nm3氨:=50mg/Nm3一氧化碳:=10%氮氧化物,（三）液化石油气的质量要求,硫水份二烯烃乙烷和乙烯残液,（四）城市燃气的加臭,目的是为了及时发现漏气,三、城市燃气管网的基本结构,（一）城市燃气管道的分类1、按管
11、道的功能分：分配管道、用户引入管、室 内燃气管道、工业企业燃气管道。2、按敷设方式分：埋地管道、架空管道。3、按燃气压力分：高压A级：0.81.6MPa，高压B级：0.40.8MPa，中压A级：0.20.4MPa，中压B级：0.0050.2MPa，低压：0.005MPa4、按管材分：钢管、铸铁管、塑料管,（二）城市燃气管网的拓扑结构,指管网的组成以及组成管网的各个部分之间的联结关系。主要组成部分为：各种压力等级的燃气管道城市燃气分配站、压气站、调压计量站、调压室。储气站计算机监控系统,（三）城市燃气系统,根据所采用的管网压力的级数，分为一级系统、两级系统、三级系统和多级系统。一级系统：只有低压
12、管网两级系统：低压和中压两级管网组成，两者之间 设调压室。三级系统：由低压、中压和高压管网组成，高中 压管网采用环状管网、低压采用环状 和支状。多级系统：低压、中压、高压和超高压管网组成。,第五节 燃气计量,一、燃气计量仪表类型,瞬时流量和累计流量交接计量和过程监测计量发展方向为燃气能量计量。,二、差压式流量计,孔板、喷嘴和文丘里管主要采用孔板原理为压降流量关系,三、容积式流量计,膜式流量计：隔膜把计量腔室分成两部分。隔板式流量计：类似活塞湿式流量计,四、速度式流量计,涡轮流量计涡街流量计超声波流量计,第六节 供气调峰与储气设施,一、用气量的时间不均匀性,月用气不均匀性：季节变化日用气不均匀性：一个月内用气量的波动。小时用气不均匀性：24小时内用气量的波动。,二、调峰主要措施,供气方：调整气源产量、调整输气管道 运行方案、输气管道末段储气、储气库、储气罐和地下储气管 束、调峰型LNG厂。用气方：切换大型用气企业，居民备用 加热装置。中长期调峰（大于1月）和短期调峰,三、储气方法,储气罐：高压罐和低压罐（分湿式和干式）。低压罐又称储气柜。地下储气库：枯竭油气田型、含水层型、盐 穴型、岩洞型和废弃矿井型。LNG调峰：常压下-163C液化。体积缩小为 1/600。固态储存：固态水合物，1立方米=164200 标准立方米甲烷气体。,
