,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,长距离输气管道及,城市输配气工程,第四章长距离输气管道及城市输配气工程,1,第一节,天然气的储运销一体化系统,第一节天然气的储运销一体化系统,2,一、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,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,3,二、基本概念,（一）标准状态与标准体积,天然气计量的标准状态：20,C,，1标准大气压（101325Pa),城市燃气行业的标准状态：0,C,，1标准大,气压（101325Pa),美国天然气行业：60,F,（15.6,C,)，1标准大气压（101325Pa),标准状态下的体积称标准体积,。,二、基本概念（一）标准状态与标准体积,4,（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。,（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,5,（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：,0,C,，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,（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,6,（四）天然气的粘度,起因于：两层之间摩擦和两层之间分子的热交换。,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。,（四）天然气的粘度起因于：两层之间摩擦和两层之间分子的热交换,7,（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。,（五）天然气的节流效应正节流效应和负节流效应,8,（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/Nm,3,。,进入干线管道的含水量不应超过96128mg/Nm,3,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。,（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,9,三、天然气供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。,三、天然气供气系统的组成及特点（一）天然气一体化供气系统,10,（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,（二）天然气供气系统的组成油气田矿场集输管网,11,第二节,长距离输气管道的组成及勘察设计,第二节长距离输气管道的组成及勘察设计,12,一、长距离输气管道的组成,一、长距离输气管道的组成,13,二、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）,二、输气管道水力计算水力计算的目的,14,输气管流量,直径对流量的影响,若直径增大一倍，则,Q,2,=5.66Q,1,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Q,2,=1.41Q,1,倍增压气站，输气量只能增加41%。,输气管流量直径对流量的影响长度（或站间距）的影响,15,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。,输气温度对流量的影响起、终点压力对流量的影响,16,三、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。,三、输气管道热力计算为水力计算服务,17,四、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质。,节流处最易形成。,四、输气管段中水合物的形成 规律及其预防措,18,（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）形成水合物的条件温度、压力、水分条件。,19,（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）形成水合物的必要条件：,20,（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。,（二）形成水合物的条件（续）形成水合物的外因:,21,（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,。,（三）防止水合物形成及 消除水合物的方法,22,五、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。,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,23,（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,气容量。与管道截面积、管道,长度有关，但存在最优末段长,度。,（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。,24,（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1、压气站布置的前提条件,25,（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）2、压气站布站的基本步骤,26,（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）,计算各点的温度和压力，逐步确定各站位置,站位置调整,（三）管道沿线压气站布置（续）3、正方向布站的基本步骤,27,第三节,压缩机组与压气站,第三节 压缩机组与压气站,28,一、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、压缩机组压缩机组包括压缩机和与之配套的原动机,29,一、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,一、压缩机组（续）原动机,30,二、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。,二、压气站功能：天然气增压、清管器收发、越站旁通输送、,31,三、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。,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,32,第四节,城市燃气输配系统,第四节 城市燃气输配系统,33,一、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,一、燃气的种类及质量要求（一）燃气的种类,34,（二）人工燃气的质量要求,焦油与灰尘:=10mg/Nm,3,奈,硫化物:=20mg/Nm,3,氨:=50mg/Nm,3,一氧化碳:=10%,氮氧化物,（二）人工燃气的质量要求焦油与灰尘:=10mg/Nm3,35,（三）液化石油气的质量要求,硫,水份,二烯烃,乙烷和乙烯,残液,（三）液化石油气的质量要求硫,36,（四）城市燃气的加臭,目的是为了及时发现漏气,（四）城市燃气的加臭目的是为了及时发现漏气,37,三、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：0.005MPa,4、按管材分：钢管、铸铁管、塑料管,三、城市燃气管网的基本结构（一）城市燃气管道的分类,38,（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,（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,39,（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。,（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、,40,第五节 燃气计量,第五节 燃气计量,41,一、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。,一、燃气计量仪表类型瞬时流量和累计流量,42,二、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,二、差压式流量计孔板、喷嘴和文丘里管,43,三、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,三、容积式流量计膜式流量计：隔膜把计量腔室分成两部分。,44,四、速度式流量计,涡轮流量计,涡街流量计,超声波流量计,四、速度式流量计涡轮流量计,45,第六节 供气调峰与储气设施,第六节 供气调峰与储气设施,46,一、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