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1、天然气管道输送1 集输管道11天然气的预处理及气质要求从地层中开采出的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物质。固体杂质容易造成设备仪表损坏；水容易与硫化氢和二氧化碳形成酸性水溶液，腐蚀管道。因此，天然气在进入干线之前，必须净化。分离和除尘一般采用重力式和旋风式分离器；脱水方法有低温分离、干燥剂吸附和液体吸收三种；脱硫一般采用醇胺法和环丁砜法。我国管输天然气的气质标准是：硫化氢含量不大于10mg/m3,气体的露点应比最低输气温度低5。12天然气集输管道的功能和集输管网布局的原则气田内部集输系统是天然气集输配总系统的子系统，是整个系统的源头部分，它的主要功能是将
2、各气井的天然气集输至集气站，然后在处理厂进行脱水、脱油、脱硫等预处理，最后计量调压后外输。集输管网的布局主要是确定气田中各气井、处理厂和集气站等单元设施间的连接形式。连接形式一般有三种：树枝状、放射状和环状。管网布局是个复杂的系统工程，涉及很多因素：如气田地形地貌、地质构造、气体组成及特性和用户的不同需求等。因此必须用系统工程的方法选择最优方案，首先确定最优网络布局，然后确定费用最小的管径组合。 2、干线管道21干线管道的系统构成和特点天然气长输管道系统是由输气站库、线路工程、通讯工程和监控系统等四个基本部分构成。输气站库包括储气库、压气站、清管站、分输站、阴极保护站和调压计量站等。压气站多采
3、用以天然气为燃料的燃气轮机直接拖动压缩机为输送天然气增压；线路工程包括管道、防腐涂层、截断阀室、穿跨越工程和管道标志等；通讯工程包括通讯线路和站内交换系统，以传输调度指令和监控管道运行参数，保证管道安全和正常运行；监控系统包括调度中心、远传通道和监控终端三大部分，实现对管道运行工况的监测、数据采集和过程控制，是保证管道安全、平稳和优化运行的重要手段。22干线管道的水力、热力分布和输气管沿线的压力是按抛物线规律变化的，靠近起点的管短压力降落比较缓慢，距离起点越远，压力降落越快，在前3/4的管段上，压力损失约占一半，另一半消耗在后面的1/4管段上。输气管的温度变化规律与热油管的区别是存在节流效应。
4、由于节流效应，使输气管中气体的温度在流动过程中要比输油管中的油温降得更低。如果输气距离很长，管内气体的温度可能降到低于土壤埋深处的温度。3、城市配气管道31 配气管道的分类及系统构成城市配气管道通常包括：配气站，它既是干线输气管的末站，又是城市配气系统的首站；各种类型的储气设施与储气库；配气管网及用户支线；气体调压所，它的任务是调节各级管网和用户的用气压力，满足用户需求。城市配气管网按形状分为树枝壮和环状管网，按压力分为低压管网、中压管网、次高压管网和高压管网。配气管道根据需要可采用不同压力等级的管网组成管网系统：一级系统，用低压管网供配气，适用于小城镇；两级系统，由低压至高压中的任意两组管网
5、组成；三级系统，包括低压、中压（或次高压）和高压的三级管网；多级系统，由低压、中压、次高压和高压，甚至更高压力的管网组成，适用于特大城市。4、压气站41 压气站的设置及主要功能压气站向管输天然气提供输送动能，按其沿线位置分为起点压气站、中间压气站和终点充气站。输气管道从气井到用户是一个密闭系统，确定压气站数和压气站间距要依据供需条件和工艺要求，并综合考虑沿线的地理、水源、电力、交通和社会条件。一条输气管道是否需要设置压气站或何时设置压气站要根据实际情况来定。压气站主要具有以下功能：启停原动机、调节原动机转速、改变压气机流量和压力工作特性；开关阀门，控制局部回流循环；防止喘振；消除噪声；控制压气
6、机天然气出口温度过高；运行参数超限报警；原动机余热综合利用等。42 压缩机压缩机和动力设备组成的压缩机组是压气站的主要设备。输气管道的压缩机分为往复式和离心式两种。往复式有压缩比高，并可通过气缸顶部的余隙容积来改变排量的特点，适用于起点压气站和终点充气站。离心式压缩机压缩比低、排量大，可在固定排量和可变压力下运行，适用于中间压气站。两种压缩机均可串并联兼用。需要高压缩比、小排量时多用串联；需要低压缩比、大排量时多用并联；压力和输量有较大变化时可串并联兼用。选择压缩机组时，除满足输量、压缩比和较宽的调节范围外，还应满足可靠性高、便于调速和易于自控等要求。5、管道输气调峰技术51调峰的必要性供气调
7、峰问题是天然气管道输送系统区别于油品管道系统的主要特征之一，尤其对以民用气为主的供气系统，这个问题更为突出。因为民用气随时间的变化幅度较大，昼夜之间的耗量可能相差近10倍，冬夏之间的季节性差别以也比较大。这种天然气消费极大的不均衡性，导致管道供气困难。另外，从输气管道运行优化的角度考虑，输气量应尽可能接近设计输量，至少在一段时间内，输量尽可能平衡，避免频繁调节。对于某一管道而言，输气费用与输气量密切相关，输气量愈接近额定输量，单位输气费用就愈低。因此，为解决用户高峰用气量和供气可靠性之间的矛盾，就需要采取调峰措施。52调峰措施根据天然气消费的不均衡性，调峰分为日调峰和季节性调峰。调峰措施主要从
8、供气和用气两方面来考虑。供气方面可采用的措施主要有：调整产气井数，改变运行的压气站和压缩机数，调节压缩机转速，利用长输管道末端储气，利用外来的LNG和LPG作辅助气源，建立与管道系统相连的储气库等。用气方面可采用建设采用多种燃料的大型工业季节电厂作为缓冲用户等措施。各种调峰措施都有一定的局限性，并与经济效益密切相关，因此，采用哪种调峰措施，要进行详细的经济技术比较。6、液化天然气的管道输送61 液化天然气的物性和天然气的液化液化天然气的主要组分是甲烷，甲烷的主要物性参数是：分子量16.04，一个大气压、0时的密度0.716kg/m3,沸点-161.5,临界温度-82.5,临界压力44.9105
9、kPa，净发热值48692kJ/kg。天然气液化需要高压和低温，其工艺过程包括：天然气预处理，进一步干燥和去除杂质；天然气加压冷却液化和储存；天然气的汽化和冷却重回收等。其核心是致冷液化。常用致冷方式有：利用焦耳-汤姆逊效应进行节流膨胀冷却循环；膨胀机冷却循环；用致冷剂阶式蒸发冷却循环。62 液化天然气管道的特点和特殊问题液化天然气管道输送的设计、建设和管理除与液体管道基本相同外，还有以下特点：管道沿线压力必须高于液化天然气的饱和压力，以免形成“气塞”，降低输量；输送温度必须低于-82.5 -160,必须使用耐冷铝或不锈钢合金钢管，并采取抗冷拉应力的措施；管道投产时，除了清除管内积水进行干燥外
10、，还要用低露点天然气或氮气置换管中的空气，并逐渐将管道冷却到-95 -100以下，沿线间隔一定距离应设放气孔，不断放出气体以保证进入管道的液化天然气量，加快充装速度；管道停输后，由于温度升高，可能导致液化天然气汽化，使管道压力急剧上升，应在进出站处设置安全阀与放空相连，以保持管内压力在安全极限内，必要时还应设置重新液化的装置。7、输气管道的计算机仿真71 计算机仿真的发展概况现代天然气管道向着大型化、管网化方向发展，输送过程日益复杂。为保证管道在安全的前提下优化运行，必须深入全面地掌握管道工况的变化规律。描述天然气管道工况动态变化的数学模型相当复杂。调度人员在做出控制决策和运行方案时需要考虑的
11、因素很多。如果没有准确、快捷的分析手段，在短时间内作出运行方案是十分困难的。而计算机仿真可以作到这点。天然气管道的计算机仿真就是通过建立数学模型来描述天然气的流动、传热及过程控制，并通过数值计算方法求解这些模型，从而获得管道运行过程中的工况动态变化规律。国外从60年代开始应用管道计算机仿真技术。我国从80年代开始这方面的研究，并从国外购买了软件，现陕京线配置了在线仿真系统。72 计算机仿真系统的组成及功能天然气管道的计算机仿真分为在线和离线两类。在线仿真又称实时仿真。一般离线仿真软件由使用人员通过外设输入控制命令和定义来驱动。在线软件由所在管道的SCADA系统所提供的实时数据来驱动，并对实际管道的运行进行连续、实时模拟，虽然在线仿真系统与SCADA系统通过界面相连，但其运行结果不参加实际输送过程的控制。仿真软件具备如下主要功能：模拟管道停输再启动过程，分析管道的稳定性，制定经济运行方案，调峰研究，研究对潜在故障的响应，研究气体的热效应，研究压缩机的喘振，分析确定各控制方案的控制质量，分析扰动对控制质量的影响。
