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1、目录 第一章 前言第二章 煤层气简介（一）煤层气组成（二）煤层气特性（三）煤层气热值（四）煤层气用途第三章 初步工艺设计（一）设计概述（二）工程概况（三）主要参数（四）工艺流程（五）设计遵循的主要规范和标准（六）设计系统压力及级别（七）管道下料，管件加工，管道安装（八）管沟开挖及回填（九）焊接（十）管道系统吹扫及试压（十一）防腐及保温（十二）交工验收第四章 设备简介与运行方式（一）阀门（二）汇管（三）缓冲罐（四）压缩机（五）分离器（六）过滤器（七）高级孔板流量计第五章 输气站场管理（一）原则（二）站场设备管理要求（三）岗位要求（四）站场工艺建设管理结论致谢参考文献第一章 前言今年一月份，我有幸
2、来到了山西煤层气（天然气）集输有限公司寿阳分公司，并参与了远东能源（百慕大）有限公司寿阳煤层气地面集输系统工程的建设与管理。迄今，我参与了寿阳煤层气施工的五个基本阶段，即施工跟踪、方案制定与演练、设备厂家调试培训、增压站投产和生产保运。对于新型能源，本设计本着贯彻国家有关政策，积极采用新工艺、新技术、新设备和新材料，做到技术先进，经济合理，使用安全，保护环境。主要内容包括：对新型能源煤层气的深刻认识；对管道流程与系统功能的认识；由管道压力确定所遵循的施工设计规范；管沟的开挖，焊接与回填；管道的吹扫与试压；管道的防腐与保温；整个输气管路中各设备的设计，最后简单设计了增压站场管理的一些工艺与管理要
3、求。煤层气一级增压站的初步工艺设计是对我城市燃气专业学生综合素质和能力的一次重要培养和锻炼，也是对我专业知识学习的一次综合考验，此毕业设计使我不但系统的学习了以前的知识，还有了对管输设计更深刻的理解。由于水平有限，虽然已尽力，但难免存在疏漏和错误之处，希望老师多批评、指正。第二章 煤层气简介全球已进入能源紧缺时代，煤层气作为气体能源家族三大成员之一，与天然气、天然气水合物的勘探开发一样，日益受到世界各国的重视。我国拥有丰富的煤层气资源，开发前景广阔。煤层气产业作为我国可持续发展能源产业的重要组成部分，具有巨大的社会和经济效益以及很大的市场潜力和发展空间。（一）煤层气组成煤层气指赋存在煤层中以甲
4、烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体的总称。俗称“瓦斯”（无色无味无臭的气体），主要成分是甲烷，与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气。煤层气与空气混合浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。采煤相关，采煤之前如不先采气，随着采煤过程的进行，煤层气就会排放到大气中，据有关统计，煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。据统计，我国每年随煤炭开采而排放的资源量已达到190亿m3以上，造成了重大的环境污染与资源浪费。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85
5、%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。（二）煤层气特性煤层气比空气轻，其密度是空气的0.55倍(瓦斯的密度为0.716Kg/立方米)，稍有泄漏会向上扩散，只要保持室内空气流通，即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空气的1.52.0倍，泄漏后会向下沉积，所以危险性比煤层气要大的多。瓦斯难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。煤层气爆炸范围为516%（受温度、压力及其他气体成分的影响），水煤气爆炸范围6.274.4%，
6、因此，煤层气相对于水煤气不易爆炸，煤层气不含CO，在使用过程中不会象水煤气那样发生中毒现象。（三）煤层气热值煤层气的热值是通用煤的25倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，不造成环境污染，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气热值跟甲烷含量有关，地面抽采的煤层气中甲烷含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0, 101.325kPa下，高热值：QH=38.9311MJ/Nm3(约9299 kcal/ Nm3) 低热值：QL=34.5964MJ/Nm3(约8263 k
7、cal/ Nm3) 井下抽采的煤层气（瓦斯）目前一般将甲烷含量调整到40.8%后利用，此时瓦斯的热值为：（在0, 101.325kPa下）低热值：14.63MJ/m3(约3494 kcal/ Nm3) 高热值：16.24 MJ/m3(约3878 kcal/ Nm3) （四）煤层气用途煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，用途非常广泛。每标方煤层气大约相当于9.5度电、3 m水煤气、1L柴油、接近0.8kg液化石油气、1.1-1.2L汽油，另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物，因此它是相当便宜的清洁型能源。煤层气作为一种新的洁净能源，它的勘探开发与利用，对改善我国的能
8、源结构，减少大气污染，促进我国以煤炭为主的能源体系逐步向对环境无害的可持续发展的模式转变，具有十分重要的战略意义。第三章 初步工艺设计（一）设计概述我所在一级增压站一座，新建单井集气站的低压煤层气集输管道，站内配置了两台螺杆式风冷煤层气压缩机（一用一备）。单井输送来的煤层气，经由汇管集气后进入缓冲罐，通过煤层气压缩机增压至0.5MPa后经分离器、过滤器和孔板流量计分离、计量后送至一级增压站与二级增压站之间的管网系统。（二）工程概况此次寿阳煤层气地面集输系统工程项目所在地极端最高温度为36.1，极端最低温度为26.5，地震烈度度，水平加速度0.1。（三）主要参数1设计规模：28000m/d2进站
9、煤层气压力：0.030.06MPa3进站煤层气温度：204增压前管道设计压力：0.6MPa5出站煤层气压力：0.5MPa6进站煤层气温度：407增压后管道设计压力：0.8MPa（四）工艺流程由各采气井来的多路煤层气（压力为0.030.06MPa、温度20）通过PE管道输送而来，经钢塑转换接头后进入我一级增压站内。多路煤层气各自通过管道输送至进站汇管内。每路管道上均设置切断球阀和止回阀，以防止各路煤层气由于压力不同引起的互相窜气；各路管道上均设置了手动排放阀，供需要排放的情况下使用。大部分路管道上设置了发球阀，可用其对单井来气管道进行清管操作，发球动力取自本站出口管道，部分单井因距离增压站较近，
10、没有设置发球阀；另设置了一套计量装置，可用于计量单井来气管道的瞬时流量。汇管内的煤层气分两路，通过缓冲罐缓冲后，进入煤层气压缩机增压至0.5MPa。煤层气压缩机单台处理量为2800m3/d，设置两台，互为备用。增压至0.5MPa的煤层气由DN100钢管输送至旋风分离器内，分离出水、粉尘等杂质，达到要求的输送条件后，通过过滤器、孔板流量计后出站，进入一级增压站至二级增压站间的输气管道。工艺中必要位置设置了温度和压力测点，部分信号设远传显示，达到对整个工艺系统进行监控的目的。（五）设计遵循的主要规范和标准输气管道工程设计规范GB50251-2003石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004
11、流体输送用无缝钢管GB/T 8163-2008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T17395-2008钢制对焊无缝管件GB12459-2005油气田地面管线和设备涂色标准SY0043-2006钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY0007-1999埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准SY/T0413-2002涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T8923-88埋地钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准SY/T0414-2007石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范SH 3022-1999石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范SY0402-2000石油天然气钢质管道无损检测SY/T4109-20
12、05钢质管道焊接及验收SY4103-2006（六）设计系统压力及级别1、设备A、煤层气压缩机组进口压力：0.030.06MPa出口压力：0.5MPa（正常）；0.7MPa（最大）；B、旋风除尘器工作压力：0.5MPa；2、管道A、增压前管道系统a管道工作压力本系统管道工作压力为0.030.06MPa；b管道设计压力本系统管道设计压力为0.6MPa。c管道设计温度本系统管道设计温度为50。d压力管道类别、级别根据特种设备安全技术规范（TSGR1001-2008）划分规定：本系统压力管道的类别为GC类，级别为GC2级。B、增压后管道系统a道工作压力本系统管道工作压力为0.5MPa；b道设计压力本系
13、统管道设计压力为0.8MPa。c道设计温度本系统管道设计温度为50。d力管道类别、级别根据特种设备安全技术规范（TSGR1001-2008）划分规定：本系统压力管道的类别为GC类，级别为GC2级。3、安全阀缓冲罐安全阀的开启压力为0.066MPa。（六）管道组成件的检验1所有管道组成件在使用前应核对其规格、材质、型号，并应进行外观检查，其表面质量应符合设计和制造标准的有关规定。2管道组成件必须具有产品质量证明书、出厂合格证、说明书。对其质量有疑问时，必须按供货合同和产品标准进行复检，其性能指标应符合现行国家或行业标准的有关规定。3本增压站内工艺管道及进出站管道均采用无缝钢管，材质为20#钢，钢
14、管制造的技术要求应符合输送流体用无缝钢管GB/T 8163-2008的规定，规格应符合无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T17395-2008，管材除满足以上标准外还应满足业主与供货商签定定货合同的技术要求。4管件及紧固件使用前应核对其制造厂的质量证明书，其尺寸偏差应符合设计文件要求；弯头、异径管、三通、法兰、垫片等管件及紧固件的检验及其质量应符合石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范SY0402-2000第2.3章中有关要求；施工中应仔细核对不同管件所对应使用管道系统的压力等级，防止出现将低压力等级的管件使用在高承压的管道系统上；本站场弯头均采用R=1.5DN 90弯头，管件的尺寸、
15、公差、技术要求、检验和标志应符合钢制对焊无缝管件GB12459-2005的规定；标准无缝管件采用20#钢，设计压力P=1.6MPa，壁厚执行GB12459-2005中的STD标准。管件的尺寸、公差、技术要求、检验和标志应符合钢制对焊无缝管件GB12459-2005的规定。5到货的阀门应有产品合格证，电动、气动等特殊阀门应有安装使用说明书；阀门试验前应按要求进行外观检查；阀门的强度和密封性试验应符合石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范SY0402-2000第2.4.3章中有关规定；安全阀安装前应进行压力调试，其开启压力为工作压力的1.1倍，回座压力为0.9倍工作压力，调试不少于三次，调试合格后铅封，并填写记录。（七）管道下料，管件加工，管道安装管道下料、加工、安装应按照石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范SY0402-2000中的第3、4章有关要求执行。（八）管沟开挖及回填1管沟开挖及回填应
