长距离输气管道及城市输配气工程

（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96～128mg/ Nm3
• 水露点：任一给定压力下，湿天然气中的水蒸气
蒸气压时
分压等于某一温度下水的饱和
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
第四章
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：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
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。
（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：
• 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。
压采用环状
压管网采用环状管网、低
源自文库
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
Q C0
pQ 2
pZ 2
D5 0.5
Z*TL
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。
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）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。
（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
工业企业燃气管道。
内燃气管道、
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：0.8～1.6MPa，
0.4～0.8MPa，
高压B级：
0.2～0.4MPa，
中压A级：
中压B级：
（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：
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。
– 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。
Z*TL
pQ2 pZ 2 ClQ2
C
Z*T
C0 2 D 5
直径对流量的影响 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%。
（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。
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
是理想气
干空气的密度之比。因不
通常指标
体，是温度压力的函数。
准状态的相对密度。
（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。
（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。
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
• 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-163°C液化。体积缩小为 1/600。
• 固态储存：固态水合物，1立方米=164～200 标准立方米甲烷气体。
感谢下 载
（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） • 计算各点的温度和压力，逐步确定各站位置 • 站位置调整
• 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。
（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
• 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
时的最高温度。
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。
（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、
压。
安全放空、管路紧急截断、计量调
• 组成
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
Q C0
pQ 2
pZ 2
D5
0.5
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
– 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。
• 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：0°C，1标准大气压(101325Pa)，
/22.4，克/升
密度为：分子量
• 相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与
– 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