第二部分 天然气输配系统的构成
天然气输配系统基础知识培训教材
天然气输配系统基础知识培训教材第一节天然气输配系统的构成1、城市燃气的供应方式（1）管道天然气指通过长输管道把天然气引入到各个城市。
（2）液化天然气（缩写为LNG）指在一个大气压下，天然气被冷却至约-162℃时，可以由气态转变成液态，其体积约小为同量气态天然气体积的1/600，重量仅为同体积水的45%左右。
(3)压缩天然气（缩写为CNG）指把天然气加压到20—25Mpa的压力后以气态储存在容器中的方式。
它与管道天然气的组分相同。
图2-12、天然气管道输配系统的构成天然气从气井开采出来以后，经过矿场集输管道集中到净化厂，处理后，由长输管道输送至城市管网，供给工业和民用的用户。
由气井到用户，天然气都在密闭的状态下输送，形成一个输气系统。
长输管道是连接气田净化处理厂与城市之间的干线输气管道，它具有输气量大，压力高，运距长的特点。
城市燃气管道由门站，线路工程及其附属设施组成，根据用户情况和管线距离条件，输气管道设有调压站，计量站及阀室，通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配气管网或直接输往用户。
接受站(门站)负责接受天然气输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的天然气的流量与压力，必要时还需对天然气进行净化。
第二节城市燃气管网的分类及其选择1 根据用途分类1）长距离输气管线其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。
2）城市燃气管道3）工业企业燃气管道2 根据敷设方式分类1）地下燃气管道一般在城市中常采用地下敷设。
2）架空燃气管道在管道通过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空敷设。
3 根据输气压力分类天然气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为天然气管道的气密性与其他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。
管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。
当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。
图文详解燃气输配系统
图文详解燃气输配系统天然气的性质燃气是指所有的天然和人工的气体燃料。
工业与民用燃气的组成中包括可燃气体、少量的惰性气体和混杂气体。
可燃气体有：氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯(C3H6)、丙烷(C3H8)、丁烯(C4H8)、丁烷(C4H10)、戊烯(C5H10)、戊烷(C5H12)、苯(C6H6)等。
惰性气体有：氮(N2)及其他不活泼气体。
混杂气体有水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、氨气(NH3)、氰化氢(HCN)和硫化氢(H2S)等。
燃气组成中不利于安全生产的方面：燃气组成中的一氧化碳、硫化氢及氰化氢都是有毒气体，人吸入后会发生中毒，严重时会死亡。
燃气中的许多气体在高温下能对金属起腐蚀作用。
硫化氢同金属管道与设备的金属作用生成硫化铁，而硫化铁的透气性很强，可能造成燃气的泄漏。
二氧化碳在700℃时能腐蚀钢。
氢在高温下扩散，能穿过金属壁。
㈠天然气：是由多种气体组成的混合气体，它主要由低级烃甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等可燃成分、氮气等不可燃成分、硫化物、水蒸气、灰尘等杂质组成。
天然气一般分为四种：气田气、油田伴生气、凝析气田气、矿井气。
主要成分是甲烷。
所谓纯天然气，是指其组分以甲烷为主，其它为少量的二氧化碳、碳化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体，热值约为33000—36000千焦/立方米。
㈡天然气特性：易燃、易爆、无味；加臭剂添加标准是：在空气中达到爆炸下限20%能察觉到臭味。
㈢、燃气的爆炸浓度极限是燃气的重要性质之一。
爆炸极限空气中体积%纯天然气焦炉煤气液化石油气人工沼气下5.04.51.78.8上15.035.89.724.4可燃气体与空气混合至一定浓度时，都存在爆炸的可能性。
但是燃气的爆炸除了必须与空气混合达到一定浓度外，还必须有一定的温度。
为了防止爆炸事故的发生，应杜绝能因起爆炸所必须的条件出现。
因此，一要避免燃气泄漏，二要避免一切火源的进入，三要注意通风。
2城市燃气输配系统教程
中压燃气管道
A B
低压燃气管道
A
(二)按用途分类
燃气管道按其用途可分为输气干管、输配干管、配气支管和用气管道四类。
(1)输气干管 是指将燃气自门站(或气源厂)送至城市各高中压调压站的管道。
一般为高压和次高压管道。
(2)输配干管 即输送管和分配管的统称。因为城市中压燃气管道中，作为专 门的输送管道为数极少，在大多数情况下，输送管兼作分配管，故统称输配 干管。
调压站设于配气管网系统中的不同压力级制的管道之间，
或设于某些专门用户之前，其任务是将输气管网的压力调节 至下一级管网或用户所需的压力，并使调节后的压力保持稳 定。
六、地下储气库 地下储气库是用来调节城市季节用气不均匀性的。一般设 在城市周边地区。
第一节 城市燃气输配系统的组成
七、气化站
备来排出。安装在高、中压管道上的排水器，由于管道内压
力较高，积水(油)在排水管旋塞打开以后就能自行喷出。
4．放散管 放散管是一种专门用来排放管道中的空气或燃气的装臵。在管道投入运 行时利用放散管排空管内的空气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。 在管道或设备检修时，可利用放散管排空管道内的燃气。放散管一般也设 在阀门井中，在管网中安装在阀门的前后，在单向供气的管道上则安装在 阀门之前。
(1)钢管 常用的钢管有普通无缝钢管和焊接钢管，具有承载应力大、 可塑性好、便于焊接的优点。与其它管材相比，其耐腐蚀性 较差，必须采取可靠的防腐措施。
。
(2)铸铁管 铸铁管抗腐蚀性能很强。用于燃气输配管道的铸铁管，一般采用铸模 浇铸或离心浇铸方式制造出来的。灰铸铁管的抗拉强度、抗弯曲、抗冲击 能力和焊接性能均不如钢管好。
第三章 天然气管输系统
2) 在T、d、G、P1 、P2 不变时,管线长度的影响 Q1/Q2=(L2/L1)1/2 即输气量与管长的0.5次方成反比,若管长缩小一半, 即:L2=0.5L1,则Q2=1.41Q1,如在原有两加压站间再增设一个加压站,输
天然气管输系统示意图
矿场 集气 支线 集气 站 加压站 配气 站 输 气 干 线 输配气 站 配气管 线
矿场 集气 集气 干线 净化 站 厂 首站 集气 站 集气 站 加压站
配气 站
1、矿场集气
气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一 系列过程，到向干线输气为止。包括井场、集气管网、集气站、天 然气处理厂、外输总站等。
2、干线输气
输气干线从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止。长 距离管线管径大，压力高，距离长。
3、城市配气
城市配气从配气站开始，通过各级配气管网和气 体调压站根据用户的要求供气。 储气库以调节输气和供气之间的不平衡。
第二节 输气干线的工艺计算
一、一般输气管道通过能力公式及分析
1. 通过能力公式（潘汉德公式） 1)一般输气管指管线敷设在平坦地区，管线沿线地形起 伏的高差在200米以内。 Q=11500Ed2.53〔 (P12-P22)/(ZTLG0.961) 〕0.51
2 2
l输气管线运行的几项基本技术指标 运行操作参数
表征输气管线内气流状况的基本指标是压力、流 量、温度等，用以表明严密性、管内有无积液、污物、 水化物的堵塞。
燃气输配(含长距离)系统o
（2）地区等级划分
供人居住建筑物个数n 一级地区 二级地区 n≤12 80>n>12
三级地区
n≥80或距人员聚集的室外 场所90m内敷设线的区域
层数≥4层建筑占多数的分 级单元
四级地区
注：确定等级时，应为该地区的未来发展留有余地， 宜按城市规划分区。（级别越高要求越高）
三、管网平面布置 p70 （一）次高压、中压管网的平面布置 次高压、中高压管是主干线，次高压管主要功能 是输气，中压网是输气和配气兼有。 （1）次高压、中压管道均应环状布置（可靠） （2）次高压管宜布置在城镇边缘（安全距离） （3）中压管应布置在城镇用气区，便于与低压环网 连接的规划道路上，并应尽量避免在主要交通干线 敷设。 （4）两管线应考虑对大型用户直接供气的可能，并 且使管道尽量靠近这类用户（大管短） （5）从气源连接两管网的管道应尽量采用双线。 （6）由两管线直接供气的大用户，其支管末端必须 设置专用调压站。
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二、附属设备 p92 为保证管网的安全运行，在管道系统中设置了必要的 附属设备。如阀门、补偿器、排水器、放散管等。 （一）阀门 阀门是用来启闭管道通路或调节管道内介质流量的设 备。阀门的种类很多，燃气管道上常用的有闸阀、旋塞阀、 截止阀、球阀和蝶阀。 （二）补偿器 补偿器也称伸缩器，是调节管段因热胀冷缩引起的胀 缩量的设备，常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道 上。此外，补偿器还安装在阀门的下侧（按气流方向）， 利用起伸缩性能，方便阀门的拆卸和检修。 在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器，P92图515，另外在有一种橡胶-卡普隆补偿器P93，用在通过山区， 多地震地区的中低压燃气管道上。补偿量大，纵横方向均 可变形（软管）
2.沿桥架设 P88图4-11
将管线架设在已有的桥梁上，此法简便，投资 省，但应保证安全，须征得相关部门同意 。 此时管道输送压力不应大于0.4MPa，并应加强 按全防护措施： 用加厚钢管、高等级防腐保护。 焊接钢管要对焊缝进行100%无损探伤。 管道外侧设置护桩，两端设护栏，严禁人行。 管底标高符合通航净空的要求。
城镇燃气输配知识
城镇燃气输配知识一、天然气开采的基本过程天然气的开采过程包括钻井、固井、完井。
(一)气田的开采周期气田的开采一般分为采气初期、采气中期、采气末期三个时期。
(二)天然气的集输系统组成天然气的集输系统，是把气田上各个气井开采出来的天然气聚集起来，并经过加工处理送入输气干线，它主要由井场装置、集气站、矿场压气站、天然气处理厂和干线首部站等部分组成。
二、天然气的净化流程天然气的净化就是除去天然气中的凝析油、水、硫及其他杂质，以满足管输和用户对天然气质量的要求。
同时，为了实现综合利用，减少对环境的污染，应对脱除的杂质进行回收和再加工，使之成为宝贵的化工原料。
(一)脱硫从天然气中脱除硫化氢和有机硫化物的工艺过程称为脱硫。
天然气中的硫化物会造成设备和管道腐蚀，而且用作燃料时会污染环境，危害用户健康等。
当前，国内外脱硫技术主要分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。
1.干法脱硫采用固体脱硫剂脱硫的方法为干法脱硫。
其主要方式有：海绵铁法、分子筛法。
燃气行业目前普遍采用干法脱硫。
2.湿法脱硫采用液体脱硫剂脱硫的方法为湿法脱硫。
其主要方式有：化学溶剂法、物理吸收法、联合吸收法及直接转化法。
(1)化学溶剂法。
采用碱性溶液与天然气中的酸性组分(主要是H₂S、CO₂)反应生成某种化合物，故也称化学吸收法。
(2)物理溶剂法。
利用溶剂将气体中的H₂S、CO₂等与烃类的溶解度差别很大的酸性组分脱除，故也称物理吸收法。
(3)联合吸收法。
采用的溶液是醇胺、物理溶剂和水的混合物，兼有化学溶剂法和物理溶剂法的特点，故又称化学物理溶剂。
(4)直接转化法。
使用含有氧载体的溶液将天然气中的H₂S氧化为单质硫，被还原的氧化剂经空气再生又恢复氧化能力的一类气体的脱硫方法。
(二)脱水天然气脱水是指脱除天然气中的水分。
天然气脱水的目的是防止天然气中的水蒸气与酸性组分结合腐蚀设备和管道，并预防处理和储运天然气过程中出现的水合物和液态水降低管道的输气能力。
天然气脱水方法有吸附法、吸收法、低温分离法、膜分离法等。
燃气系统课件-02燃气输配
第二章 城市燃气管网系统
二、管道的埋深布置 (1)地下燃气管道宜在冰冻线以下。 1)埋设在车行道下时，不得小于0.9 2)埋设在非机动车车道(含人行道)下时，不得小于0.6 3)埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3 4)埋设在水田下时，不得小于0.8 m。 (2)燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有 轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。 (3)一般情况下不得穿过其他管道本身，如特殊情况需要穿过其他大 断面管道，需征得有关方面同意，且燃气管道必须安装在钢套管内。 (4)燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交应满足最小垂直净距。
第二章 城市燃气管网系统
第三节 室内燃气供应系统 一、多层居民建筑室内燃气供应 系统
多层室内燃气供应系统的构 成，一般由用户引入管、干管、 立管、用户支管、燃气表、用户 连接管和燃气用具所组成。如图2 ⁃2⁃1所示。
图2-2-1 室内燃气供应系统组成
第二章 城市燃气管网系统
二、高层居民建筑室内燃气供应系统 对于高层建筑的室内燃气管道系统还应考虑三个特殊问题。 (一)高层建筑的沉降 可在引入管处安装伸缩补偿接头（如图2⁃2⁃2所示），补偿高层建筑 的沉降。伸缩补偿接头有波纹管接头、套筒接头和软管接头等形式。
第一章 燃气的长距离输气系统
(2)当划分地区等级边界线时，边界线距最 m。
(3)在一、二级地区内的学校、医院以及其他公共场所等人群聚集的地
方，应按三级地区选取设计系数。
(4)当一个地区的发展
表2-1-3 最小管壁厚度(单位：mm)
规划，足以改变该地
区的现有等级时，应
按发展规划划分地区
等级。
第一章 燃气的长距离输气系统
三、管径的确定 当输气管道沿线的相对高差Δh≤200 m，且不考虑高差影响时，
4-2燃气系统
（5） 用户支管 由立管引向各单独用户计量表及燃
气用具的管道为用户支管。支管穿墙时 也应有套管保护。 室内燃气管道一般宜明装。当建筑 物或工艺有特殊要求时，也可以采用暗 装，但必须敷设在有人孔的闷顶或有活 盖的墙槽内，以便安装和检修，暗装部 分不宜有接头。 室内燃气管与电气设备、相邻管道 的间距不得小于规范的规定。
1.1 门站
负责接收气源（包括煤制气厂、天然气、煤层气及有
余气可供应用的工厂等）供城镇使用的燃气，进行计 量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制并调节 向城镇供应的燃气流量与压力，必要时还需对燃气进 行净化、加臭。 长输管道的末站和城镇接收门宜安排在城镇的外围。
某天然气门站一角.
1.2 储配站
3.2 燃气用气设备和用气场所
居民用气
一般规定 居民生活用气设备严禁设在卧室内
使用燃气的房间或部位宜靠外墙设置
住宅厨房内宜设置排气装置和燃气浓度
检测报警器。
居民住宅燃气用具的一般规定
（1）居民生活用燃具在选用时，符合国家标
准《燃气燃气器具安全技术条件》GB16914， 燃具必须与当地的燃气类别和代号对应。 气源适配性检测 海拔高度超过600m进行海拔高度适应性检测。 （2）各类用气设备采用低压燃气设备。其燃 烧器的额定压力见相关规范规定。 （5）燃具的安装符合国家标准《家用燃气燃 烧器具安装及验收规程》GJJ12的规定。
四、高层建筑燃气供应系统（8~20层）
1、高层建筑的沉降问题
高层建筑自重大，沉降显著，容易在引入管 处造成破坏。引入管处安装伸缩补偿接头以消除建
筑物沉降的影响 伸缩补偿接头种类： 波纹管接头 套筒接头 软管接头 波 纹 管 接 头
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第二部分天然气输配系统的构成
第一章天然气的输送
管道输送是天然气的主要输送方式之一，从油气井口到最终用户，历经矿场集气、净化、压气站、配气站以及调压计量等，形成了一个统一密闭的输气系统。
输气管道一般按其输送距离和经营方式及输送目的分为三类：
一是属于油气田内部管理的矿场管道，通常称为矿场集气管线；
二是隶属某管道输送公司的干线输气管道，通常称为长距离输气管道；
三是由原城市煤气公司或其他燃气公司投资建设并经营管理的城市输气管道，通常称为城市输配管网。
图2.1.1 天然气的输送系统
长输管道的构成一般包括输气干管、首站、中间气体分输站、干线截断阀室、中间气体接收站、清管站、障碍（江河、铁路、水利工程等）的穿跨越、末站（或称城市门站）、城市储配站及压气站。
与管道输送系统同步建设的另外两个组成部分是通信系统和仪表自动化系统。
输气干线首站主要是对进入干线的气体质量进行检测控制并计量，同时具有分离、调压和清管球发送功能。
输气管道中间分输站（或进气）站起功能和首站差不多，主要是给沿线城镇供气（或接收其他支线与气源来气）。
增压站是为提高输气压力而设的中间接力站，它由动力设备和辅助系统组成，它的设置远比其他站场复杂。
输气管道末站通常和城市门站合建，除具一般站场的分离、调压和计量功能外，还要给各类用户配气。
为防止大用户用气的过度波动而影响整个系统的稳定，有时装有限流装置。
干线截断阀室是为了及时进行事故抢修、检修而设。
根据线路所在地区类别，每隔一定的距离设置。
第二章城镇燃气输配系统
城镇燃气输配系统有两种基本方式：一种是管道输配系统；一种是液化石油气瓶装系统。
管道输配系统一般由接受站(或门站)、输配管网、储气设施、调压设施以及运行管理设施和监控系统等共同组成。
如图2.2.1所示。
图2.2.1 燃气输配系统示意图
一、接受站
接受站(门站)负责接受气源厂、矿(包括煤制气厂、天然气、矿井气及有余气可供应用的工厂等)输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的燃气流量与压力，必要时还需对燃气进行净化。
二、输配管网
输配管网是将接受站(门站)的燃气输送至各储气点、调压室、燃气用户，并保证沿途输气安全可靠。
三、燃气储配站
储配站的作用一是储存一定量的燃气以供用气高峰时调峰用；二是当输气设施发生暂时故障、维修管道时，保证一定程度的供气；三是对使用的多种燃气进行混合，使其组份均匀；四是将燃气加压（减压）以保证输配管网或用户燃具前燃气有足够的压力。
四、燃气调压室
调压室是将输气管网的压力调节至下一级管网或用户所需的压力，并使调节后的燃气压力保持稳定。