天燃气集输.ppt

天燃气集输,辽宁石油化工大学赵斌,天然气在能源中的地位天然气作为一种安全、清洁、高效、蕴藏丰富的低碳能源，是国际上现代化城市的主要能源。2040年天然气在全球能源消费结构中所占比例有可能达到51，超过石油成为世界第一大能源。历史上，每次能源革命都得益于能源利用技术的进步。近年来世界能源发展体现了高效、清洁、使用方便和环境保护的特点，燃气蒸汽联合循环技术等天然气利用技术的逐步发展成熟，带动了天然气产业的迅速发展。环境问题使天然气成为最重要的能源选择之一。天然气是石油的重要替代能源之一。,,石油天然气管道输送我国是世界上最早使用管道输送天然气的国家之一。1600年左右，竹管输气已有很大发展。但第一条现代意义的输气管道却是l963年在四川建成的管径426mm、长度55km的巴渝管线。从全世界来看18世纪以前主要是用木竹管道输送，1880年首次出现蒸汽机驱动的压气机，19世纪90年代钢管出现后，管道运输进入工业性发展阶段。到20世纪80年代，全世界的输气管道约近90万km。美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。,输气管道的组成输气管道系统主要由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网以及与此相关的站、场等设备组成。这些设备从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经配气管网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气系统。,1.井口装置；2.集气支线；3.集气站；4.集气总站；5.集气干线；6.气体处理厂；7.压缩机首站；8.输气干线9.截断阀；10.压缩机中间站；11.输气支线；12.穿跨越13.储气库；14.城市配气管阀；15.配气站；16.压缩机末站。输气管道管道系统示意图,1矿场集气集气过程从井口开始,经分离、计量、调压净化和集中等一系列过程，到向干线输送为止。集气设备包括井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站。,（2）输气站又称压气站。核心设备是压气机和压气机车间。任务是对气体进行调压、计量、净化、加压和冷却,使气体按要求沿着管道向前流动。由于长距离输气需要不断供给压力能,故沿途每隔一定距离设置一座中间压气站,首站也是第一个压气站,当地层压力大至可将气体送到第二站时,首站也可不设压缩机车间。第二站开始称为压气站,最后一站即干线网的终点城市配气站。,（3）干线输气干线是指从矿场附近的输气首站开始到终点配气站为止。由于输气管道输送的介质是可压缩的，其输量与流速、压力有关。压气站与管路是一个统一的动力系统。压缩机的出站压力就是该站所属管路的起点压力。（4）城市配气城市配气指从配气站（即干线终点）开始，通过各级配气管网和气体调压所按用户要求直接向用户供气的过程。配气站是干线的终点，也是城市配气的起点与枢纽。气体在配气站内经分离、调压、计量和添味后输入城市配气管网。,（5）增加输气管输气能力输气管道在生产过程中常需要进行扩建或改造，目的在于提高输气能力并降低能耗。当输气管最高工作压力达到管路强度所允许的最大值时，可采用铺设副管、倍增压气站两种方法来提高输气能力。前者需要扩建原有压气站、增加并联机组；后者是通过在站间增建新的压气站、减少站间管路长度，从而获得输气管通过能力的提高。,管道输气工艺管道输气工艺是指实现天然气管道输送的技术和方法，即根据气源条件及天然气成分，确定输气方式、流程和运行方案；确定管材、管径、设备、沿线设站的类型及站距等。早期的天然气管道输送，全靠气井的自然压力，而且天然气在输送过程中不经过处理直接进入管道。现代天然气管道输送则普遍采用压气机提供压力能，对所输送的天然气的质量也有严格的要求。,输气管道沿线各压气站与管道串联构成统一的密闭输气系统，任何一个压气站工作参数发生改变都会影响全线。因此，必须采取措施统一协调全系统各站的输量和压力，如调节各站原动机的转速，改变压气机工作特性和采用局部回流循环等，以保持压气机出口压力处于定值，并保障管道、管件和设备处于安全运行状态。,压气站设置为提高天然气压力或补充天然气沿管道输送所消耗的压力，需要设置压气站。是否需要建设起点压气站，取决于气田压力。当气田压力能满足输气的需要时，可暂不建站。长距离输气管道必须在沿线建设若干个中间压气站。中间压气站的数目主要由输送距离和压缩比决定。站距主要由输气量确定，每个压气站都要消耗一部分天然气作燃料，因此输气量逐站减少，从而使各站距也有所不同。在确定站距时，应根据通过该站的实际输气量和进出口压力值，按输气量公式计算，还应综合考虑压气站址的地理、水源、电力、交通等条件。,末端储气利用输气管道末端的工作特点作为临时储气手段。末端长度对管道管径及压气站站数的确定有影响，因此也是输气工艺应考虑的问题。输气管道末端与中间各段的工作条件的差别是中间各段的起终点流量基本相同，而末端的起终点天然气流量和压力则随终点外输量的变化而变化。气体外输量少时，多余的天然气就积存在末端；外输量大于输气管前段的输气量时，不足就由积存在末端中的天然气来补充。计算输气管道时，一般先从末端开始，确定末端的长度、储气量和管径，然后再计算其他管段。,管理管道生产管理概述管道生产管理是指管道运行过程中利用技术手段对管道运输实行统一指挥和调度，以保证管道在最优化状态下长期安全而平稳地运行，从而获得最佳经济效益的生产组织工作。它包括管道输送计划管理、管道输送技术管理、管道输送设备管理和管道线路管理，前两项又统称管道运行管理，是生产管理的中心。管道输送计划管理是指根据管道所承担的运输任务和管道设备状况编制合理的运行计划，以便有计划地运行生产。管道输送计划管理首先是编制管道输送的年度计划，根据年度计划安排管道输送的月计划、批次计划、周期计划等。然后，根据这些计划安排管道全线的运行计划，编制管道站、库的输入和输出计划，以及分输或配气计划。,管道输送技术管理是指根据管道输送的货物特性，确定输送方式、工艺流程和管道运行的基本参数等，以实现管道生产最优化。管道输送技术管理的内容包括随时检测管道运行状况参数，分析输送条件的变化，采取各种适当的控制和调节措施调整运行参数，以克分发挥输送设备的效能，尽可能地减少能耗。对输送过程中出现的技术问题，要随时予以解决或提出来研究。,管道输送设备管理是指对管道站、库的设备进行维护和修理，以保证管道的正常运行。管理的内容主要包括对设备状况进行分级，并进行登记；记录各种设备的运行状况；制定设备日常维修和大修计划；改造和更新陈旧、低效能的设备；维护在线设备。管道线路管理是指对管道线路进行管理，以防止线路受到自然灾害或其他因素的破坏管理内容主要包括日常的巡线检查；线路构筑物和穿越、跨越工程设施的维修；管道防腐层的检漏和维修；管道的渗漏检查和维修；清管作业和管道沿线的放气、排液作业；管道线路设备的改造和更换；管道线路的抗震管理；管道紧急抢修工程的组织等。,管道运行管理管道运行管理的基本步骤（1）分析运行资料（2）编制运行计划（3）运行调度,管道运输的发展趋势目前输气管道运输正朝大口径（1400mm以上）、高压力方向发展，并不断研制采用新材料、新技术、新工艺。国外研究的新技术还包括新的输气工艺。目前国内采用的大部分是有线载波通讯，微波通讯也开始得到应用。,从广义上讲我国中西部地区有六大含油气盆地，包括塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地。预测天然气资源量为22.4万亿立方米，占全国天然气资源总量38万亿立方米的58.9％。根据天然气的资源状况和目前的勘探形势，国家决定建设的陕京天然气管线，塔里木上海、青海涩北西宁甘肃兰州、重庆忠县湖北武汉的天然气管道。从更大的范围看，规划引进俄罗斯西西伯利亚的天然气管道将与现在的西气东输大动脉相连接，同时引进俄罗斯东西伯利亚地区的天然气管道，这两条管道也属“西气东输”之列,从狭义上讲西气东输又是特指新疆塔里木上海长江三角洲的输气工程。这条管道全长4200千米，管径1118毫米，途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区，年输气能力120亿立方米，固定资产投资384亿元。再加上城市管网、工业利用等相关项目建设，整个工程的投资规模高达1200亿元。,有可靠的资源和技术保证,,东部,西部,生产量,消费量,39.254.9-15.7,21.219.81.4,实施西气东输的原因之一我国能源生产和消费的地区差异,比一比,试从以下几个方面分析我国西部地区丰富的天然气资源长期得不到充分勘探、开发的原因。1、西部天然气主要分布地区的自然条件2、西部地区的经济实力3、西部地区的技术力量4、西部地区的能源消费需求,活动,实施西气东输的原因之二今后的油气资源开发重点在西部。,获得同等热值的前提下，煤炭与天然气排放的灰粉的1481，排放二氧化硫比例为7001，排放氮氧化物的比例为291。,读一读,思考煤与天然气相比，哪个更清洁,算一算,天然气,煤气,价格比,热值比,2.31,2.51,思考获得同等热量值，使用煤气和天然气哪个花费钱少,①开采成本低②储存、运输方便③价格便宜,①清洁②使用方便③燃烧效率高④比较价格低,①使用不方便②燃烧效率低③废气、废渣排放量大,①开采、储运难度大②技术要求高③投资大、回收周期长,①清洁,④比较价格低,实施西气东输的原因之三我国能源消费结构的调整,西气东输原因,,我国能源生产和消费的地区差异,我国能源消费结构的调整,我国油气资源开发的战略重点在西部,思考西气东输对于西部地区除了增加收入和增加就业机会外，还有什么影响,社会经济,,1、西部,把资源优势转变成经济优势,增加就业机会,推动相关产业发展,地理环境,缓解因植被破坏而带来的压力,,生态环境会遭受破坏,,社会经济,,2、东部,缓解能源紧缺,优化能源消费结构,推动相关产业发展及基础设施建设,,地理环境,改善东部地区的大气质量,1、东部与西部相比，哪个地区的单位国民生产总值能耗高,2、东部利用资源对于西部地区有什么促进作用,3、对区域协调发展的影响西部的资源优势与东部的经济、技术优势相结合，提高资源利用效率，促进区域协调发展。,1、西气东输主干道起源于塔里木盆地的（）。,A、克拉玛依B、轮南C、库尔勒D、哈密,2、我国天然气分布的总格局是（）。,A、西少东多、北多南少B、西多东少、北少南多C、西多东少、北多南少D、东南多、西北少,B,C,练一练,A、西部资源开发成本低B、东部市场需求量大C、地势西高东低，便于管道运输D、东部靠海，便于出口,3、西气东输的主要原因是（）。,B,4、有关西气东输工程的说法，不正确的是（）A．能积极推动新疆及沿线地区的经济发展B．加速改善东部地区的能源结构，缓解能源紧张C．可有效改善我国东部城市的大气污染状况，提高人民生活质量D．该项工程有利有弊，且弊大于利,D,城市高压输气管道破裂泄漏分析及影响,深圳市天然气次高压管线现状深圳市天然气次高压管线设计压力1.6MPA，主要输气干管管径ф508。由于深圳的城市现状，大部分的次高压管线在城市的三类和四类地区，地下各类市政设施复杂，有些地段与地铁、高压电缆交叉，地下水位高，有些次高压管线因为穿越高速公路、城市快速路、广深铁路等重要设施不得不采用定向钻穿越。有些次高压管线需要爬山、穿越河流，我们还需要防止山体滑坡，河流汛期等因素对高压输气管道的影响,加强水土保持工作。因此，我们对高压输气管线的安全管理和运行维护面临许多新问题，需要我们认真的研究，采取新技术和手段，达到安全输气的目的。,高压输气管道破裂泄漏的主要潜在危险因素包括①第三方施工造成管道破裂,主要有打桩、挖掘、打地质探测井、定向钻、大开挖等机械施工，这是高压输气管道面临的最主要的威胁;②施工质量问题，主要有施工技术水平、强力组装、焊接缺陷、补口补伤质量、检验控制;③腐蚀失效，主要有电化学腐蚀、化学腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀、电流干扰腐蚀；④疲劳失效,主要在跨越河道管线受河堤两岸基础位移、管道支墩沉降、昼夜温差等因素;;⑤地质运动和自然灾害，如山体滑坡或泥石流将管线拉断。,高压输气管道破损事故按破损裂缝宽度可分为三类◆一般事故管线破损裂缝宽度小于2cm；◆重大事故管线破损裂缝宽度大于2cm，同时小于管道半径R；◆特大事故管线破损裂缝宽度大于管道半径R。通常,我们也可以针对事故的影响范围、造成的经济损失和人员伤亡、事故原因等方面进行分类。,天然气高压管道及设施安全防范措施1加强材料、设备的本质安全①通过不断的学习、积累和完善，采用新的技术手段、可靠的工艺设计，从材料选择、设备选型、控制手段等；②优先采用双面埋弧焊直缝钢管，尽量减少焊缝的长度；③在高压输气管道上设置牺牲阳极保护，延长管道的使用寿命；④门站、高中压站安装超压切断阀，电动球阀，控制源头；⑤设置爆管保护系统，根据高压输气管道的压力突变，及时关闭上下游电液联动管线球阀。通过将先进技术和可靠设备在实践工程中的应用,我们努力提高设备的安全性、控制的实时性，从设备上做到本质安全。,2加强高压输气管线巡查力度和安全管理我们必须加强高压输气管线巡查力度和安全管理，及时与高压输气管线周边施工单位签订保护协议，当其他市政设施等与高压管线有交叉施工作业时，由设计部门及时提供专项设计施工方案，管线巡查人员在施工过程中现场监护、责任落实到人等。,3建立天然气输配SCADA监控系统SCADA系统（数据采集与监控系统）的建立使整个天然气输配系统上了一个新台阶，为天然气输配系统能够长期稳定运行、为提高城市天然气管网自动化调度管理水平提供良好的技术手段。当高压输气管道发生事故时，调度人员可以远程控制，在抢险人员达到出事现场前先期处置,通过远程切断出事高压输气管道两端的电液联动球阀等自控设备，及时控制事态局面，为抢险人员争取了时间，最大程度的将事故控制在萌芽阶段，减小事故所造成的损失和影响。,长输管道分输站与门站合建,气体分输站是指在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站，一般具有分离、过滤、调压、计量、清管等功能，也称一级站。城市门站是指在城市燃气输配系统中，接受气源来气而设置的站，一般具有净化、调压、计量、气质检测、配气等功能，也称二级站。,由于我国燃气供应体制的原因，在城市燃气的供应方式上，一般都是由上游的输气方建设分输站，下游的城市燃气公司建设城市门站。这种建站方式具有产权明晰、易于管理、功能完备等优点，但也存在着重复建设、资产利用率低等缺点。能不能把分输站和城市门站二站合一建设，是一个值得探讨的问题。,二站合一建设的难点,二站合一建设的优越性显而易见，但多年来一直未得到推广，国内采用这种方法建站的工程极少，其中技术原因,①功能区分气体分输站具有分离、过滤、调压、计量、清管等功能；城市门站具有净化、调压、计量、气质检测、配气等功能。两站的功能虽有相同之处，但也有区别。,②设计规范气体分输站的设计规范是GB502512003输气管道工程设计规范输规。城市门站的设计规范是GB5002893城镇燃气设计规范燃规。输规在石油天然气系统广泛采用，燃规在市政建设系统普遍采用。由于设计规范不同，两站的合建存在一定难度。,③计量流量计算的方式多样，增加了人为因素，同时使计量的精度降低。在有些城市，分输站和门站使用不同的流量计，流量计的计量原理不同，存在偏差在所难免。,二站合一建设的可行性,①技术可行性随着燃气技术的发展，燃气设备已发展到了一个新阶段。在调压器方面，从4.0MPa调至0.4MPa的调压器已成熟应用，并增加了监控、安全切断等功能。在流量计方面，高性能、大量程比、高精度、具有“黑匣子”功能的涡轮流量计、超声波流量计在门站计量中开始应用。涡轮流量计国产化后价格下降，使用范围不断扩大。,②管理及资产划分的可行性技术上的问题解决后，管理和资产划分的问题则可以通过双方协商解决。,洛阳西站工程于2005年6月确定建设，委托设计；7月土建开工，同时进行设备招标订货；9月工艺安装开始；10月24日具备供气条件，10月28日供气，目前运行平稳。该站高速度、高质量、低造价的建设得到了河南省煤气集团有限责任公司和洛阳市燃气总公司的好评，这种建设模式也被认可。,沟坡段输气管道的水工保护,管道水工保护通常指在穿越河流、沟渠和池塘等部位时，根据水文地质特点对管道采取的安全保护措施。输气管道工程的设计和施工中，一般对复杂地形、地段穿跨越工程的管道保护比较重视，而对于不太复杂的沟坡地势较多的地段，输气管道的水工保护却往往被忽略，特别是对不同地形下管道是否需要水工保护和需要何种保护方式，缺少足够清晰的概念。因此，在设计和施工中常出现保护不足或者缺失的情况，给日后管道的安全运行留下隐患。,沟坡段管道，一般指通过自然冲沟或山坡，处于斜坡地段上，垂直倾斜超过15或采用了超过15垂直向弯头的管道。在工程实践中，山东某地一条处于丘陵地区的天然气管道，由于沿途沟坡纵横，在不超过5km的一段管道上，坡度超过15的管段达十几处。由于水工保护做得不完善，雨季过后，有80％的斜坡段管道遭到不同程度的雨水冲刷，出现多处管道外露现象。幸好被及时发现，采取了补救措施，才使管道安全运行未受影响。,沟坡段管道的水工保护方式,①地下阶梯墙沟坡段管道之所以易受水流侵害，是因为管沟回填土夯实不够，待其沉降后，往往略低于附近地面，使雨水汇集，水流顺坡而下，带走部分回填土。从实际水冲现场来看，坡度为15～45的管段，处于坡顶或冲沟上沿部位冲刷最为严重，这是由于此部位易形成水流且流速相对较大。为避免水流的形成和冲刷，可采取砌筑地下阶梯墙的方式预防。,②地下导流墙处于斜坡上的管道走向如果不与坡向一致或有转弯，可以采用地下导流墙的方式。,导流墙的设置类似于阶梯墙，区别在于挡墙的走向不是垂直于坡向，而是与坡向形成一定角度，或在下游加一段转角墙，用于将沿坡而下的水流引导至与管道走向偏离的方向，使管道覆土免受水冲。,③放坡通过坡度较缓的斜坡、冲沟或山岗时，也可采用放坡的方式，即在管沟开挖时，把沟底坡度放得更缓。一般可将沟底坡度放缓至小于10，管道采用弹性敷设通过。由于地面坡度与管沟坡度有差异，沟沿处或山岗顶部管沟较深，覆土更厚，水流不易冲刷，间接保护了管道。适合放坡方式的条件是地面坡度≤20；地表的土层较厚，可满足开挖管沟的要求；具备管道弹性敷设条件。,④护坡当管道坡度≥45时，可采用护坡的方式进行保护。护坡是目前斜坡段管道水工保护中应用较多的方式，具有较好的保护效果。护坡施工一般采用浆砌毛石，底部位于坡下的管沟底，护坡毛石层与管道间距≥800mm，毛石层下应垫以200～300mm厚的卵石层，保护管沟覆土不被水流冲走。护坡工程需覆盖全部斜坡段管道，所需石方量较大，工程费用也较高，其占用的地面不能再进行绿化，故在管道坡度较小时不建议采用。,系统特点灵活的体系结构极高的可靠性标准化、开放性多样化的通信手段灵活的组网方式友好的人机界面与第三方系统集成安装、维护方便,系统功能遥测遥控报警指示系统参数输入及组态自动巡检手动采集历史数据打印数据统计远程诊断、远程维护、远程升级网络智能管理,,哈尔滨市输气公司负责气化厂向哈尔滨输送煤气，管线长度为247公里，在沿线设有7个分输站，各站均建有微波通讯塔，现我们准备利用现有通讯塔把各站压力、温度、流量等10来个工控参数上传到哈尔滨市的调度室进行集中实时监控，各站分布情况如下,,输气管线和分输站点的分布及各处地形等实际情况，系统设计成下图形式,第一篇天然气基础知识,天然气的特征,天然气是指蕴藏在地层中的可燃性气体。主要是低分子量烷烃类混合物，还有少量含有N2，CO2，H2S，H2和He等惰性气体。,天然气,,,纯气田天然气主要成分是甲烷，占90。经过钻探从地层中开采出来，经过净化后送到居民生活，商业和工业企业作原料或燃料用的公用性质燃气。,石油伴生气开采石油的副产品，开采过程中，随着压力的降低，从液相中释放出的可燃气体，经过净化和生压后输送给城镇居民和工业企业作燃料或原料用。甲烷占80，丙烷和丁烷等碳氢化合物占15。,凝析气田气从气井开采出来经凝析后以甲烷，乙烷为主的可燃气体，甲烷占70，戊烷和戊烷以上的碳氢化合物占20以上。,矿井气从井下煤层抽出，可燃成分以甲烷为主的可燃气体。,,天然气的基本性质,天然气具很多优点安全，易燃烧，清洁无渣，发热量大，利于环境保护，燃烧率高等，基本性质有以下几种（1）天然气是一种可燃烧的气体，在混合空气中，天然气的浓度只要达到5-15，遇到火种就会燃烧或爆炸。（2）天然气的相对密度为0.56-0.56，由于天然气的质量比空气小，若房间漏气，它必然凝聚于房间顶部。（3）天然气热值比较高。35.58MJ/m3。,燃气的燃烧,一些物质与O2强烈氧化后发出大量光和热的现象叫燃烧。,燃气燃烧应具备的三个条件（1）有可能与空气中的氧和氧化剂起强烈反应的物质，即可燃烧物，如H2，CH4，CO等。（2）有能帮助和支持燃烧的物质，如O2。（3）有能导致燃烧的火源和温度。燃气的闪点，着火点，自燃点（1）在一定温度下，当火焰接触到燃气与空气的混合物时，即闪出火花。这种短暂的燃烧现象叫闪燃，能够维持闪燃的最低温度叫闪点。（2）着火点又称燃点。燃烧温度超过闪点温度时，能维持连续燃烧的最低温度。（3）自然点混合气体在没有外界火源的条件下自行燃烧的最低温度。,燃烧速度（火焰燃烧速度）未燃气体与燃烧产物的分界面叫焰面，焰面向前移动的速度就叫火焰传播速度。火焰传播速度的影响因素（1）燃气与空气的混合比例；（2）燃气组分的温度；（3）混合可燃气体的压力；（4）添加剂；（5）与管径和流速无关。燃烧速度是气体燃料最主要的特征之一，它不仅对火焰的稳定性和燃气的互换性有影响，对燃烧的方法选择和燃具的安全使用有很重要的意义。,第二篇输气工艺基础知识第一章天然气输送工艺天然气管道输送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。,输气管道由输气站场，干线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，输气管道设有压气站，分输站，计量站及清管站，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。首站是输气干线的起点，它接受气田处理场来的天然气，经过升压，计量后输往下一站。在气田开发初期，地层压力较高而输气量较小，当地层压力足以输气至下一站时，首站不设压缩机组。输气过程中沿程压力不断下降，一定距离后需设中间压气站增压。末站为终点配气站，将天然气计量，调压后供给城市配气管网及广大用户。,由于一天、一月和一年内天然气的消费量有很大的不均衡性，特别城市居民用气量。而干线的输量却应维持在其设计输量范围附近才能安全，经济运营。为了季节性调峰的需要，常在大城市附近设有储气库，夏季天然气供气过剩时，管道向储气库供气，冬季供气高峰时，再抽出补充供气。长距离输气干线连接由多个地下储气库及一系列输入、输出支线，形成统一的供气系统。,国外天然气管道有近120年的历史，二十世纪七、八十年代是全球输气管道建设高峰时期，世界上几条最著名的输气管道都是在这一时期建成的。北美、欧洲天然气管道已形成地区性，全国性乃至跨国性大型供气系统，全球输气管道总长超过120万公里，其中直径1米以上的管道超过12万公里。1963年，我国第一条现代输气管线巴渝线。到20世纪80年代中期，我国输气管道主要分布在川渝地区。从上世纪末开始，我国输气管道开始进入快速发展阶段，近几年已建成陕京输气管道，涩北-西宁-兰州输气管道，西气东输输气管道，陕京二线输气管道等重要管道。,天然气管道输配工艺流程图,第二章天然气的物性1天然气的组成天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷，乙烷，丙烷，丁烷等，其中甲烷占绝对优势。例如四川气田天然气甲烷含量不低于90，陕甘宁气田则达95左右。此外可能含有少量二氧化碳，硫化氢，氮气，水蒸汽以及少量的氦，氖，氩等气体。2天然气的可燃烧性限性和爆炸性限可燃气体与空气混合，对于敞口系统，遇到明火进行稳定燃烧。可燃气体在混合气体中的最低浓度称可燃下限，最高浓度称可燃上限。可燃上限和可燃下限的浓度范围称可燃性界限。,可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇到明火可发生剧烈燃烧，即发生爆炸。最低浓度称爆炸下限，最高浓度称爆炸上限。两者的之间的范围称爆炸限。3天然气输送过程中的节流效应气体在流道中经过突然缩小的断面（如管道上的针形阀，孔板等），产生强烈的涡流，使压力降低，这种现象称为节流。如果在节流过程中气体与外界没有热量交换，就称为绝热节流。,第三章天然气的输送要求及天然气的净化1天然气的输送要求从地层中开采出来的天气然往往含有砂和混入的铁锈等固体物质，以及水蒸汽，硫化物和二氧化碳等有害物。砂和铁等尘粒随气流运动，磨损压缩机，管道和仪表部件，甚至造成破坏，有时沉积在某些部位，影响输气正常运行，水积聚在管道低洼处，减少管道输气面积，增加输气阻力。水在管壁上形成水膜，遇到酸性气体形成酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严重，是造成管道破坏的主要原因，水在一定温度和条件下还能和天然气中的某些组分生成冰雪状水合物，造成管路冰阻。净化的指标和要求的目的目前各国不同。,2天然气的净化除尘和分离天然气输送系统中的液体和固体主要来自三方面（1）采气时井下带来的凝析油，凝析水，岩屑粉尘；（2）管道施工时留下的赃物和焊渣；（3）管内的锈屑和腐蚀产物。为减少粉尘和防止仪表、调压阀的指挥机构等因为堵塞失灵，常采取措施（1）脱出天然气中的水蒸汽、氧、硫化氢、二氧化碳等组分，减少管内腐蚀；（2）采用管内壁防腐层、保护管材；（3）定期清管扫线；,（4）在允许的情况下，采用所能达到的最低流速输气，减少气流冲击腐蚀和携尘能力。（5）在集气站，压气站，配气站，调压计量站等处安设分离器，除尘器和过滤器，脱出各类固（液）体杂质。天然气脱水（1）低温分离一种方法高压天然气经节流高温，让水分离出来。适用于高压气田。另一种方法是将压力较低的天然气加压后，冷却脱水。（2）固体干燥剂吸附脱水利用多孔性的干燥剂吸附天然气中的水蒸汽。,常见的固体干燥剂有硅胶，活性氧化铝，铝矾土和分子筛等。（3）液体吸收脱水最早用的液体脱水剂是甘油，随后是氯化钙溶液。这两种脱水剂已经被淘汰。目前用于脱水的有二甘醇，三甘醇，四甘醇。第五章清管工艺清管的目的（1）清除管内积液和杂物，减少摩阻损失，提高管道的输送效率。（2）避免低洼处积水。（3）扫除管内的沉积物、腐蚀产物。（4）进行管道内检测和隔离液体作业。,清管器从结构上可分为（1）清管球由氯丁橡胶制成，中空，壁吼30-50mm，球上有一个可以密封的注水排水气孔。主要用途清除管道积液和分隔介质。（2）皮碗清管器由一个钢性骨架和前后两个或多个皮碗构成。在管内运行时，能保持固定方向，能携带各种检测仪器和装置。（3）泡塑料清管器表面有聚氨脂外壳的圆柱形塑料制品。是一种经济的清管工具，有很好的变形能力和弹性。在压力作用下可以与管壁形成良好的密封，能够顺利通过各种弯头、阀门和管道变形处。它不会对管道形成损伤，尤其适用清扫带有内壁涂层的管道。,清管球运行故障和处理（1）球与管壁密封不严漏气而引起球停止运行。处理（A）发放第二个球顶走第一个球，两球同时运行，使漏气减少而解卡。第二个球的质量要好，球径过盈量较大。（最好）（B）增大球后进气量。（次之）（C）减少球前管段进气量或排放球前管线天然气，以增加压差，使球启动运行。（最好不用）（D）（B）和（C）方法同时使用。（最好不用）（2）球破裂因球的质量差，清管段焊口内侧太粗糙，或因输气管线球阀未打开完，球被刮破或削去部分。,（3）球卡清管球在进行中遇到较大物体或因管道变形而卡在管内，球卡现象是球后压力持续上升，球前压力下降。处理方法（1）首先采用增大进气量，提高压力，以增加压差，使之运行。（2）降低清管球前的压力，以建立一定压差，使之继续运行。（3）排放清管球后天然气，反推清管球解卡。以上方法均不能解卡，采取断管取球解卡。,第三篇输气工艺设备工艺阀门导通、截断流体流动，改变流体流动方向。阀门执行机构阀门执行装置，有个具备检测管道工艺参数，实现自动操作以保护管线的功能。分离、过滤设备除去天然气中的杂质，液体杂质。收发球设备发送，接收清管器，清管球。调压设备调节输送压力，控制输送流量。紧急截断设备在事故状态下切断流体流通。,第一章阀门阀门是一种管件。控制输送介质流动的一种装置。阀门有以下几种用途（1）接通或截断管路中的介质。如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等。（2）调节、控制管路中介质的流量和压力。如节流阀、调节阀、减压阀、安全阀等。（3）改变管路中介质流动的方向。如分配阀、三通旋塞、三通或四通球阀等。（4）阻止管路中的介质倒流。如各种不同结构的止回阀、底阀等。（5）分离介质。如各种不同结构的蒸汽疏水阀、空气疏水阀。（6）指示和调节液面高度。如液面指示器、液面调节器等。（7）其他特殊用途。如温度调节阀、过流保护紧急切断阀等。,阀门的分类（A）按用途和作用分类1.截断阀类主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、球阀、旋塞阀、碟阀、柱塞阀、球塞阀、针型仪表阀等。2.调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。3.止回阀类用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。4.分流阀类用于分离、分配或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。5.安全阀类用于介质超压时的安全保护。包括各种类型的安全阀。,（B）按介质温度分类1.高温阀t大于450C的阀门。2.中温阀120C小于t小于450C的阀门。3.常温阀-40C小于t小于120C的阀门。4.低温阀-100C小于t小于-40C的阀门。5.超低温阀t小于-100C的阀门。（C）按压力分类1.真空阀工作压力低于标准大气压的阀门。2.低压阀公称压力PN小于1.6MPa的阀门。3.中压阀公称压力PN2.56.4MPa的阀门。4.高压阀公称压力PN10.080.0MPa的阀门。5.超高压阀公称压力PN大于100MPa的阀门。,（D）按阀体材料分类1.非金属材料阀门如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。2.金属材料阀门如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。3.金属阀体衬里阀门如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。阀门的密封性能阀门的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。阀门的密封性能主要包括两个方面，即内漏和外漏。,内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度，外漏是指阀杆填料部位的泄漏、中法垫片部位的泄漏及阀体因铸造缺陷造成的渗漏，外露是根本不允许的。如果介质不允许排入大气，则外漏的密封比内漏的密封更为重要。因此，阀门的密封结构对阀门的选用影响很大。,日常阀门维护保养1、阀门应存干燥通风的室内，通路两端须堵塞。2、长期存放的阀门应定期检查，清除污物，并在加工面上涂防锈油。3、安装后，应定期进行检查，主要检查项目（1）密封面磨损情况。（2）阀杆和阀杆螺母的梯形螺纹磨损情况。（3）填料是否过时失效，如有损坏应及时更换。,第二章天然气输送中的多相流分离技术与装备目前管线常使用的分离设备（1）旋风分离器效果一般，范围小。（2）多管干式分离器排尘效果差。（3）循环分离器效果一般。（4）过滤分离器效果较好。（5）卧式气液分离器效果好。（6）立式重力分离器使用量大、范围大。,旋风分离器示意图,第三章天然气过滤器在外力（重力，压力，离心力）作用下，使悬浮液中液体通过多孔介质，而固体颗粒被截留，从而使液、固相分离。,过滤分离器的结构图,第四章传热及换热设备,换热器的定义用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置在油，气输送工艺过程中也经常使用。2换热器的分类,三种类型换热器简介,压力检测方法,液柱测压法弹性变形法电测压力法,压力检测仪表,弹簧管压力表霍尔式压力表差压（压力）变送器,力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器,主要内容,,,压力测量仪表的选用,压力检测方法及仪表,仪表种类和型号的选择工艺要求现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警介质性质温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性现场环境温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性,仪表量程的确定化工自控设计技术规定被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3；被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3,仪表精度等级的选择,,,弹簧管压力表,压力检测方法及仪表,第四篇天然气的输气计量1天然气流量测量常用的流体参数流量单位时间内通过某一横截面的流体量。（1）流体的密度；（2）相对密度；（3）流体的粘度；（4）流体的压力；（5）雷诺数和流态；（6）比热比。2天然气的主要物性参数（1）天然气的视相对分子量，天然气摩尔分子量的数值；（2）气体压缩因子相同温度及相同压力下，一定量实际气体的体积与理想气体的体积之比；（3）烃露点在规定的压力下，高于此温度时无烃类冷凝现象出现。,3天然气密度和压缩因子的确定国际上主要采用通过气相色谱仪分析出天然气的组分，在按国家标准“GB/T11062-1998”计算出天然气密度等相关参数。按国家标准“GB/T18603-2001”计算出天然气的压缩因子。4输气计量手段（1）超声波流量计利用超声波脉冲在气流中传播的速度与气流速度有对应关系。（2）流量计算机完成流量信息处理为主要任务的专用计算机。（3）压差式流量计根据安装于管道中流量检测件产生的压差，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。（孔板流量计）,（4）涡轮流量计；（5）涡街流量计；第五篇管道腐蚀与防护1管道腐蚀的防护每年管道、储罐电缆和其他埋地或水下金属结构腐蚀造成巨大的损失。随着经济发展的需要，在全球范围内长输管道已经成为一种不可替代的能源输送手段，由于长输管道输送的介质通常具有一定的危险性，同时由于公众对安全环保的要求日益提高，对管道的腐蚀防护提出了进一步的要求。,管道外腐蚀防护的主要手段,,外涂层系统在金属表面上形成一层绝缘材料的连续覆盖层将金属与其直接接触的电解质之间进行绝缘，也就是设置一个高电阻使电化学反应无法进行。外涂层漏点（空洞）在涂敷，运输或者安装过程中产生的，使用过程中漏点由于涂层老化，土壤应力或管道在土壤中移动而产生的，有时可能是因为第三方破坏。涂层剥离，金属暴露在地下环境中。,阴极保护在涂层漏点处，有阴极保护。通过金属表面成为电化学电池的阴极而减少腐蚀速率的措施。通过外电源施加电流或牺牲阳极，使金属的电位向负方向移动来实现的。,