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1、城市天然气储输配系统城市天然气储输配系统Friday, July 19, 20242山东国能山东国能天天然然气气运运输输过过程程 管管 道道 / /CNG钢钢 瓶瓶 车车 / /LNG槽槽 车车天天 然然 气气 调调 压压 储储 配配 站站城城 镇镇 中中 压压 管管 网网 系系 统统区区 域域 调调 压压 站站 / / 楼楼 栋栋 调调 压压 箱箱单单 户户 计计 量量 和和 用用 户户 燃燃 气气 器器 具具一、城镇燃气输配系统一、城镇燃气输配系统输输配配系系统统组组成成Friday, July 19, 20243山东国能山东国能Friday, July 19, 20246山东国能山东国能
2、Friday, July 19, 20247山东国能山东国能Friday, July 19, 20248山东国能山东国能Friday, July 19, 20249山东国能山东国能调压器调压器安装示意图安装示意图Friday, July 19, 202410山东国能山东国能 管道上留有足够的空间能安装调压器，并有足够的操作管道上留有足够的空间能安装调压器，并有足够的操作 维护空间；维护空间； 调压器上下游的管道处于同一平面，并能支撑其重量，调压器上下游的管道处于同一平面，并能支撑其重量，否则须安装管道支撑；否则须安装管道支撑； 与调压器相连的法兰必须相互平行；与调压器相连的法兰必须相互平行；
3、安装前必须检查调压器，确保内部清洁以及没有损害；安装前必须检查调压器，确保内部清洁以及没有损害； 清扫调压器上游管路，保证其中没有任何杂质；清扫调压器上游管路，保证其中没有任何杂质； 确保调压器阀体流动指示方向与实际气流方向一致；确保调压器阀体流动指示方向与实际气流方向一致；安装说明：安装说明：Friday, July 19, 202411山东国能山东国能 要达到理想的调压精度，必须保证调压器出口法兰面到要达到理想的调压精度，必须保证调压器出口法兰面到反馈管接头的直线距离反馈管接头的直线距离不小于不小于4 4倍管径倍管径，不大于不大于1212倍管径倍管径；反馈管接头到下游截断阀的进口法兰的直线
4、距离反馈管接头到下游截断阀的进口法兰的直线距离不小于不小于2 2倍倍管径管径； 试运前必须确保承压腔内没有压力，防止燃气与空气混试运前必须确保承压腔内没有压力，防止燃气与空气混合形成可爆燃的混合气；合形成可爆燃的混合气； 缓慢开启调压器上游阀并控制阀门开度，让少量燃气流缓慢开启调压器上游阀并控制阀门开度，让少量燃气流入管路；入管路；试运说明：试运说明：Friday, July 19, 202412山东国能山东国能 观察调压器下游压力表，压力缓慢上升，当达到或略微观察调压器下游压力表，压力缓慢上升，当达到或略微超出设定压力后，上游压力继续上升的同时下游压力保持超出设定压力后，上游压力继续上升的同
5、时下游压力保持稳定。稳定。 如果下游压力达到设定值后继续升高，应立即关闭上游如果下游压力达到设定值后继续升高，应立即关闭上游截断阀，终止调压器的运行；检查调压器压力设定错误或截断阀，终止调压器的运行；检查调压器压力设定错误或零流量时调压器发生内泄露。零流量时调压器发生内泄露。 当调压器上下游压力稳定后，完全开启上游截止阀。当调压器上下游压力稳定后，完全开启上游截止阀。 缓慢地开启调压器下游截止阀，开始向下游管道充气。缓慢地开启调压器下游截止阀，开始向下游管道充气。Friday, July 19, 202413山东国能山东国能概念数据概念数据 1、锅炉耗气、锅炉耗气 每吨每吨70-80 Nm3/
6、h; ; 2、居民耗气、居民耗气 灶具灶具1.0 Nm3/h，热水器，热水器 1.2 Nm3/h； 3、采暖耗气、采暖耗气 每平方米每平方米0.014 Nm3/h; ; 4、天然气的热值、天然气的热值 9600大卡；大卡； 5、居民灶前气压、居民灶前气压 2000200Pa； 6、锅炉进口气压、锅炉进口气压 5-8 kPa; ;调压柜或调压箱的选型调压柜或调压箱的选型Friday, July 19, 202414山东国能山东国能二、天然气净化工艺二、天然气净化工艺在在天天然然气气储储存存、输输送送过过程程中中，水水的的存存在在形形式式有有两两种种：一一种种是是游游离离水水，即即液液态态水水；另
7、另一一种种是是水水汽汽，即即气气态态水水。天天然然气气中中水水份份的的存存在在会会导导致致形形成成固固体体水水化化物物或或节节流流减减压压时时出出现现冰冰堵堵等等现现象象。对对于于游游离离水水的的脱脱出出方方法法可可采采用用分分离离器器或或过过滤滤器器等等；对对于于水水汽汽的的脱脱出方法有：出方法有： 1、溶剂吸收法脱水：甘醇脱水、氯化钙溶液脱水。、溶剂吸收法脱水：甘醇脱水、氯化钙溶液脱水。 2、固固体体吸吸附附法法脱脱水水：活活性性铝铝土土矿矿、活活性性氧氧化化铝铝、硅硅 胶、分子筛、复式固体。胶、分子筛、复式固体。 3、直接冷却法。、直接冷却法。 4、化学反应法。化学反应法。Friday,
8、 July 19, 202415山东国能山东国能 可用于天然气工业的脱水方法有多种，不能可用于天然气工业的脱水方法有多种，不能简单地判定哪一种方法最佳。简单地判定哪一种方法最佳。 一般要根据工艺过程和用户要求，选出最佳一般要根据工艺过程和用户要求，选出最佳的天然气脱水工艺。的天然气脱水工艺。 就就CNG储运工艺而言，较佳的脱水方法为储运工艺而言，较佳的脱水方法为低压端游离水过滤，及低压端分子筛吸附工艺。低压端游离水过滤，及低压端分子筛吸附工艺。Friday, July 19, 202416山东国能山东国能分子筛吸附技术分子筛吸附技术分子筛是性能优良的吸附剂，是一种具有骨架结构的碱金属或碱土金属
9、的硅铝酸盐晶体，其分子式为：M2/nOAl2O3xSiO2yH2O其中:M 某些碱金属或碱土金属离子，如Li、Na、K、Mg、Ca等； nM的价数； xSiO2的分子数，也是SiO2/Al2O3的克 分子比值； y 水的分子数。 Friday, July 19, 202417山东国能山东国能湿天然气湿天然气1号塔（顶号塔（顶底）底）干天然气干天然气脱水流线脱水流线分离器分离器2号塔（顶号塔（顶底）底）再生气加热器再生气加热器（电或蒸汽）（电或蒸汽）再生流线再生流线湿天然气湿天然气2号塔（顶号塔（顶底）底）干天然气干天然气脱水流线脱水流线分离器分离器1号塔（顶号塔（顶底）底）再生气加热器再生气加
10、热器（电或蒸汽）（电或蒸汽）再生流线再生流线典型分子筛吸附法双塔流程图典型分子筛吸附法双塔流程图Friday, July 19, 202418山东国能山东国能吸附剂脱水操作周期吸附剂脱水操作周期吸附法净化天然气装置的操作周期可分为长周期和短周期两类，一般采用长周期操作，在达到转效点时进行吸附塔的切换，周期一般为8小时、也采用12小时或24小时。在一般的天然气吸附装置中，吸附塔的切换是根据实验确定的时间周期由程序控制器自动进行；如果没有安装程序控制器，只能手动切换；如果在干气端安装露点测定仪，可根据规定露点值控制吸附塔的切换操作。 Friday, July 19, 202419山东国能山东国能吸
11、附塔转效点计算吸附塔转效点计算hshzhThb饱 和 吸 附段吸 附 传 质段未吸附段入口出口Friday, July 19, 202420山东国能山东国能吸附剂床的吸附过程如上图所示，在未吸附段中的湿容量为零，这样：hT=（0.45hzXs）/(Xs-X)hz=1.41Aq0.7805/(Vg0.55060.2646)q=0.05QW/D2Vg=3.1QZfTf/PfD2 当hT为床层总长度时，即为吸附操作转效点。Friday, July 19, 202421山东国能山东国能其中:X吸附剂的有效湿容量，公斤水/百公斤吸附剂；Xs 吸附剂的动态饱和湿容量，公斤水/百公斤吸附剂q吸附剂床水负荷，
12、公斤/米2；Vg气体流速，米/分；湿天然气的相对湿度，%；A吸附常数，分子筛A=0.6;Q湿天然气流量，百万标米3/日；W湿天然气的含水量，公斤/百万标米3；D吸附剂床的直径，米；Pf吸附绝对操作压力，公斤/厘米2；Tf吸附操作温度，K;Zf湿天然气操作条件下的压缩系数Friday, July 19, 202422山东国能山东国能脱水过滤设备技术参数脱水过滤设备技术参数设计压力XX.XMPa进气压力X.XXXX.XMPa进气温度X.XXXX.X额定处理量XXXXNm3/h压力损失0.00XXMPa成品气含尘粒径XXm成品气露点-XX吸附剂硅胶、分子筛切换时间XX 小时安装方式室内安装电源和耗电
13、量380/220V,XXXXWFriday, July 19, 202423山东国能山东国能Friday, July 19, 202424山东国能山东国能三、天然气过滤器三、天然气过滤器 天然气过滤操作机理是天然气储运过程中经常采用的天然气与液、固分离的基本组成单元。在压差的作用下，使天然气与液固的多相混合物流过多孔过滤介质，固体颗粒等机械杂质和液体被过滤介质截留, 天然气则通过过滤介质的孔隙。从而实现天然气与液固的分离，能去除天然气中的液体水、尘及油份。过滤介质孔隙大小是保证净化后天然气的品质。 过滤过程的操作机理可分为两类，即滤饼过滤和深层过滤。当多相混合物通过过滤介质时，固体颗粒或液体被
14、截留在过滤介质表面并形成一层厚度为几毫米到几十毫米Friday, July 19, 202425山东国能山东国能的滤饼层.这种过滤过程称之为滤饼过滤。当多相混合物通过过滤介质时，固体颗粒或液体不是被截留在过滤介质的表面,而是被截留在过滤介质内部孔隙中，这种过滤称为深层过滤。 过滤过程的物理实质是多相流体在多孔质内部毛细通道内作滞流流动的过程。过程的推动力是作用在过滤介质两侧的压差，以克服流动过程的阻力。 滤饼过滤和深层过滤的阻力是不同的，滤饼过滤时的阻力包括工作状态下过滤介质阻力和滤饼层阻力两部分。过滤刚开始时，过滤介质的阻力是主要的，随着过程的进行，滤饼层厚度不断增加，滤饼层阻力就逐渐加大并
15、成为Friday, July 19, 202426山东国能山东国能主要阻力。深层过滤的阻力则只表现为过滤介质的阻力，这个阻力也是随过滤不断进行，过滤介质内部毛细孔隙通道不断被固体颗粒或液体堵塞而加大.当床层压降达到一定值时，标志着床层孔隙被堵死，即需更换过滤介质。 网片状过滤元件材料主要有不锈钢网、磷铜网、黄铜 网、不锈钢纤维烧结毡等。 外形有圆形、腰形、矩形、椭圆形等。采用铜镀镍、 铝、不锈钢材料包边，过滤材料层数分单层、 多层。Friday, July 19, 202427山东国能山东国能波页状滤芯主要滤材采用不锈钢纤维烧结毡和不锈钢编织密纹网。不锈钢纤维烧结毡是一种采用不锈钢纤维经过高温
16、烧结制成的多孔深度型过滤材料，具有高孔隙率、高纳污能力、大流量、耐高温等特点。不锈钢编织密纹网是由不锈钢丝经过特种方法编织而成的特种高精度过滤材料。采用金属过滤材料制成的滤芯具有强度好、不易脱落、容易清洗、耐高温、长寿命、使用经济等特点。Friday, July 19, 202428山东国能山东国能 压力等级压力等级 公称通径公称通径 工作温度工作温度 工作介质工作介质 滤网材料滤网材料 滤网目数滤网目数 连接标准连接标准过滤器选型参数过滤器选型参数Friday, July 19, 202429山东国能山东国能管道过滤器种类管道过滤器种类 Friday, July 19, 202430山东国能
17、山东国能Friday, July 19, 202431山东国能山东国能四、流量的测量与变送四、流量的测量与变送所谓流量，是指单位时间内流经管道或设备有效截面的气体体积或质量的数量。前者为体积流量，后者为质量流量；又可称为瞬时流量。测量瞬时流量的仪表称为流量计；而测量累计流量的仪表称为计量表。 Friday, July 19, 202432山东国能山东国能速度式流量计：转子流量计、涡轮流量计、涡街流量计；容积式流量计：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计；差压式流量计：孔板流量计；超声波流量计。流量测量仪表的分类流量测量仪表的分类由于城市天然气利用的特点，即流量波动范围大，一般采用涡轮流量计、
18、涡街流量计。Friday, July 19, 202433山东国能山东国能涡轮流量计由导流器与涡轮、变送器和显示仪三部分组成。涡轮用高导磁不锈钢材料制成，涡轮芯上装有螺旋叶片。导流器有前后导向件组成，其作用一是支撑叶轮，二是整流稳流，将气体进入涡轮前先导直，以保证流动条件，从而保证测量精度。磁电感应转换器由线圈和磁钢组成。当天然气流过涡轮时，推动涡轮转动，涡轮的叶片周期性地扫过磁钢，使磁路的磁阻发生周期性地变化，这样在线圈中感应出交变电信号，其频率与涡轮的转速成正比，即与流量成正比。 涡轮流量计的工作原理涡轮流量计的工作原理Friday, July 19, 202434山东国能山东国能涡轮天然
19、气转数磁电转换脉冲变送器输入信号标准信号放大整形温压补偿瞬时流量显示频率/电流转换累积流量显示单位转换远传端子Friday, July 19, 202435山东国能山东国能涡街流量计的工作原理涡街流量计的工作原理 涡街流量计由检测器、放大器和变换器组成。在三角柱迎面中央对称地嵌入两只热敏电阻，组成电桥的桥臂，并以恒流电源对其加热，使电阻温度在天然气静止时比测量时高10左右。当三角柱两侧未发生旋涡时，两只热敏电阻的温度一致，电阻值相等。当有旋涡发生时，则在产生旋涡侧的热敏电阻处，因环流的作用而流速减小，致使热敏电阻的温度上升，电阻减小，使电桥失去平衡并有电压输出。桥路会输出与旋涡发生频率相对应的
20、电脉冲，经放大、整形得到与流量相对应的脉冲数字输出。 Friday, July 19, 202436山东国能山东国能放大器放大器恒流电源恒流电源瞬时流量显示瞬时流量显示模拟转换器模拟转换器累积流量显示累积流量显示触发器触发器远传远传端子端子天然气天然气Friday, July 19, 202437山东国能山东国能流量计主要性能参数流量计主要性能参数 压力等级压力等级 流量范围流量范围 工作温度工作温度 精度等级精度等级 量程比量程比 短时过载短时过载 防爆等级防爆等级 公称通径公称通径 安装方式安装方式 连接标准连接标准 外形尺寸外形尺寸 远传要求远传要求 适用气质适用气质Friday, Ju
21、ly 19, 202438山东国能山东国能五、五、CNG加气站加气站CNG加气站由天然气净化装置、压缩机与动力系统、冷却与润滑系统、计量充气装置组成。压缩机站的原动机主要是电动机或燃气轮机。天然气净化装置的作用是将天然气中的铁锈等粉尘、水汽分离脱除。压缩机的冷却作用是将天然气压缩以后产生的热量带走，保证压缩机密封系统、仪表系统、润滑系统的正常运行。对于天然气压缩机的冷却较经济的方式为空气冷却。计量充气装置有温度补偿的天然气计量充装。 Friday, July 19, 202439山东国能山东国能CNGCNG加气站设计考虑内容加气站设计考虑内容建站地点最终用户和供气量气源协议及用气量用电协议及用
22、电量天然气气质环境温度供气温度供气压力CNG标准CGAB108/CJJ84-200电气标准CSA221.1 加拿大电工标准压力容器标准ASME锅炉与压力容器标准管道安装标准ASMEB31.3/GB50251-94Friday, July 19, 202440山东国能山东国能压缩机主要性能参数压缩机主要性能参数 压缩机型号ArielJGN/1气缸排列形式W型压缩级数3压缩机最大压力33.1MPa压缩机最高温度175最大曲轴转数1500rpm最大功率110kW排量6001580Nm3/h进口压力0.81.6MPa出口压力25.0MPaFriday, July 19, 202441山东国能山东国能驱
23、动类型电动机电机功率200kW电机转数1500rpm使用电压380V、50Hz、3启动方式软启动Friday, July 19, 202442山东国能山东国能控制项目控制状态信号类型控制动作压缩机油压低位转换表关闭压缩机油位低位液位开关关闭润滑油量低位流量开关关闭进口压力高/低位传感器关闭一级压力高位传感器关闭一级温度高位传感器关闭二级压力高位传感器关闭二级温度高位传感器关闭出口压力高/低位传感器关闭出口温度高位传感器关闭储罐压力高/低位传感器关闭/启动风扇功率过载传感器关闭预润滑油泵过载传感器关闭紧急停止开关开关关闭Friday, July 19, 202443山东国能山东国能1 1、CLA
24、SS 600 = 100 kg/cm2 。2、1 psig = 0.07 kg/cm2。3、1.0 MPa = 10 kg/cm2 = 10 Bar 。 4、气体在管道内的流速与其温度、压力、气体在管道内的流速与其温度、压力、 管径有关，此确定其流量时使用统一基管径有关，此确定其流量时使用统一基 准，即标准状态：准，即标准状态： 20、1 Bar 我们使用的单位为我们使用的单位为 Nm3/h 而不是而不是 m3/h小小结结Friday, July 19, 202444山东国能山东国能5、调压器订货要求：名称、进出口管径、调压器订货要求：名称、进出口管径、连接方式、进出口压力范围、流量（连接方式、进出口压力范围、流量（Nm3/h)、气体类别。气体类别。6、 一般城镇燃气系统的压力级制为：一般城镇燃气系统的压力级制为： 高压管道高压管道 0.4MPa P 1.6MPa 中压管道中压管道 5.0 kPa P 0.4MPa 低压管道低压管道 P 5.0 kPa 小小结结Friday, July 19, 202445山东国能山东国能谢谢结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！46
