第五章长距离输气管道及城市输配气工程

P0—标准大气压，P0=101325Pa； T0—标准状态绝对温度，T0=273.15K；
λ—燃气管道的水力摩阻系数；
Z—燃气的压缩因子；
Q0—燃气管道的计算流量，Nm3/s； Z0—标准状况下燃气的压缩因子；Z0=1
d—燃气管道的内径，m；
L—燃气管道的计算长度，m。
•输气管道应采用：高压、低温的输送方式。
H2S
临界温度 21.5 14.5 5.5
2.5
/℃
1
10.0 29.0
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（二）形成水合物的条件（续）
n 3.形成水合物的必要条件： n 必须有液态水与天然气接触 n 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。 n 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。
3、正方向布站的基本步骤 n 令每个压气站的出站压力等于管道设计压力 n 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） n 计算各点的温度和压力，逐步确定各站位置 n 站位置调整
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
第三节 压缩机组与压气站
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
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—使温度提高到水合物形成温度以上。 4、清管—清除液态水和已经形成的水合物。 5、降压—用于事故后解除。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（一）标准状态与标准体积 n 天然气计量的标准状态：
20℃，1标准大气压（101325Pa ) 城市燃气行业的标准状态：
0℃，1标准大气压（101325Pa ) 美国天然气行业：
60ºF（15.6 ℃)，1标准大气压（101325Pa )
• 标准状态下的体积称标准体积。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
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
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
n 2020年：需求的一半来自国外资源。除 管道外，建设10个LNG终端，年进口 5000万吨LNG。
PPT文档演模板
第五章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
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
一、天然气的组成与用途
n 工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化 石油气和沼气
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
•一、长距离输气管道的组成
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
干来自百度文库输气
n 组成：
n 线路 n 输气站: 首站、中间进气分输站、压气
站、末站、清管站
n 纽带 n 特点：
距离长；管径大（1420mm）；压力高 （10MPa）；输量大
PPT文档演模板
n 密度：单位体积天然气的质量，温度、压力 的函数。
n 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。
n 通常指标准状态的相对密度。 n 气田气：0.58～0.62，伴生气：0.7～0.85
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（四）天然气的粘度
n 气体粘性产生机理：两层气体之间摩擦 和两层之间分子的热交换。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（二）形成水合物的条件（续）
n 4.形成水合物的外因: n 高流速、气流扰动或压力脉动 n 出现小的水合物晶体 n 天然气中含有硫化氢和二氧化碳。
•因为这两种气体比烃类气体更容易溶于水。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（三）防止水合物形成及消除水合物的方法
水合物资源
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（二）形成水合物的条件
1.温度、压力、水分条件。 2.临界温度：高于此温度不会形成水合
物。
•表 形成水合物的临界温度
气体名称 CH4 C2H6 C3H8 iC4H10 nC4H10 CO2
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
二、输气管道水力计算
P1—管道起点燃气的绝对压力，Pa； ρ0—标准状况下燃气的密度，kg/Nm3；
P2—管道终点燃气的绝对压力，Pa; T—燃气的绝对温度，K；
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
三、输气管道热力计算
n 为水力计算服务
n 预测管段中出现凝析液和水合物情况。
n 由输气管段的流量公式可知：
在条件一定的前提下，输气管段的流量取决于 整个管段中气体的平均温度，而这一平均温度 又取决于整个管段沿轴向的温度分布。另一方 面输气管段的稳态温度分布又取决于该管段的 流量。
n 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。
n 相同温度下，压力越高，天然气的粘度 越大。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
甲烷的动力粘度(单位：10-5 Pa·s)
PPT文档演模板
绝对压力/105Pa 1.013 20.265 60.795 101.325 151.988 202.65 303.976 405.301 607.951
（五）天然气的节流效应(焦耳-汤姆 逊效应)
正节流效应和负节流效应 n 正节流效应：节流后压力下降、温度下降。 n 负节流效应：节流后压力下降、温度升高。 注:理想气体不存在上述节流效应.
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
天然气混合物节流后温度随压力变化规律
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
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（采气、净气、输气、储气、 供配气）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。
天然气一体化体现在气源、管线建设和用户的统 一方面；也体现在其运行的安全性和可靠性方面。
（六）天然气的含水量和露点
n 含水量：标准单位体积干气所含的水蒸汽质量， 单位kg/Nm3。
n 进入干线管道的含水量不应超过96～128mg/ Nm3 n 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； n 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。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（二）天然气供气系统的组成
n 气田矿场集输管网（见第二章） n 天然气净化处理厂 n 长距离干线输气管道或管网 n 城市输配气管网 n 储气库
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
第二节
•长距离输气管道的 组成及勘察设计
PPT文档演模板
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
输气管末段储气能力
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（三）管道沿线压气站布置
1、压气站布置的前提条件
n 管道入口天然气压力、温度、流量 n 管道终点供气流量和压力 n 管道分支点流入/流出流量 n 每个压气站压比或压缩机组的配置 n 压缩机组原料天然气的消耗率 n 各管段管材、管径和壁厚 n 管道末段的起点位置
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
n 化工原料：
n 甲烷：
n 生产氢氰酸、二硫化碳、炭黑等 n 裂解得乙炔，生产塑料等 n 转化成CO、H2，生产化肥、甲醇等
n 乙烷、丙烷、丁烷：
n 裂解制乙烯、丙稀等
n 非烃成分：
H2S、CO2、He
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
二、基本概念
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（三）管道沿线压气站布置（续）
2、压气站布站的基本步骤 n 区域：从管道起点到管道末段起点 n 正方向布站：从管道起点开始 n 反方向布站：从管道末段起点开始
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（三）管道沿线压气站布置（续）
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（二）管道末段的储气能力
n 指管道最后一个压气站到管道终点的管段。 n 目的：平衡不均匀用气与均衡供气的矛盾。 n 利用气体的压缩性改变所储气体的数量。 n 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。
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
n 1960～2005年全国历年天然气产量
•亿立方米
•500
•400
•300
•200
•100
•0 •1960
•1965
•1970
•1975
•1980
•1985
•1990
•1995
•2000
•2005
2006年，中国天然气工业产量为586亿立方米
2010年产量达936亿立方米
全国天然气管道总长度约2.8万千米，其中管径 大于426毫米的管道总长度为1.7万千米。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
国家天然气发展长远规划：
n 天然气需求量：
n 2010年： 1090亿立方米（BP统计，世界 第四位）
n 2020年： 预计2520亿立方米
往复式天然气压缩机
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
离心式压缩机
（二）天然气组成的表示方法
n 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。
n 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。
n 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。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
（三）天然气的密度与相对密度
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。
第五章长距离输气管道 及城市输配气工程
PPT文档演模板
2020/12/11
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
我国天然气工业现状与趋势
•各种能源市场占有率的历年变化预测
n n
PPT文档演模板
Marchetti预测继煤、石油之后天然气将在一次能源中占 主导地位。
2010年全球天然气总产量达3.18万亿立方米，占到世界 能源总量的近30％。
n 用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料 n 来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、
煤层气。 n 主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
天然气的用途
n 特点：优质燃料，热值33MJ/m3 n 工业燃料
n 发电 n 炼铁 n 工业窑炉
n 民用燃料
PPT文档演模板
n 输气管温降的原因：向周围环境散热；焦耳汤姆逊效应。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
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。
PPT文档演模板
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程
0℃ 1.027 1.068 1.22 1.42 1.795 2.165
2.8 3.36
25℃ 1.108 1.135 1.26 1.37 1.68 1.99 2.51 3.005 3.89
75 ℃ 1.26 1.29 1.355 1.455 1.635 1.81 2.23 2.62 3.33
第五章长距离输气管道及城市输配气 工程