输气管道工艺计算

1输气管道工艺计算2012-09-27输气管道工艺计算目录一、输气管道压力的计算二、输气管道管存的计算三、输气管道输差的计算四、输气管道清管器的相关计算一、输气管道压力的计算1、输气管道压力分布输气管道沿线的压力是按抛物线的规律变化的。靠近起点的压力降比较缓慢，距离起点越远，压力降越快，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的管段。3/4L1/2Px一、输气管道压力的计算2、管道沿线任意点气体压力计算式式中：Px——管道沿线任意点气体压力(绝)(MPa)；P1——管道计算段内起点气体压力(绝)(MPa)；P2——管道计算段内终点气体压力(绝)(MPa)；XL——管道计算段起点至沿线任意点的长度(km)；——管道计算段的实际长度(km)。一、输气管道压力的计算3、输气管道平均压力式中：Pm——管道内气体平均压力(绝)(MPa)；P1——管道计算段内起点气体压力(绝)(MPa)；P2——管道计算段内终点气体压力(绝)(MPa)。二、输气管道管存的计算式1、管存管存是指管道中实际储存的天然气体积量，即管道储气的气体数量，是反映管道运行时压力、温度、季节、运行配置以及运行效率的综合指标，是控制管道进出气体平衡的一个重要参数。管存与管容（与管道长度、内径等有关）、压力、温度及压缩因子参数有关。理论上，压缩因子参数与管道输量、压气站配置、压气站出站温度及管道地温等因素有关。二、输气管道管存的计算式2、管道管存的计算式式中:Q储——管道的储气量(Po=0.101325MPa,To=293.15K)，m?；V——管道容积，单位为立方米(m?)；T——气体的平均温度，单位为开尔文(K)；P1m——管道计算段内气体的最高平均压力(绝)，MPa；P2m——管道计算段内气体的最低平均压力(绝)，MPa；Z1、Z2——对应P1m、P2m时的气体压缩系数。二、输气管道管存的计算式3、管道管存的估算式常见管径的管容量(粗算)管径(mm)管容（m?/km）DN720×10384DN610×8277DN508×8190DN406×7121DN219×733三、输气管道输差的计算1、输差天然气输差是指管道输送的差值。产生输差的原因主要有：设备泄漏、计量误差、生产操作中的放空与排污等。三、输气管道输差的计算2、一般输气量差值计算式Q差＝(V1+Q1)-(Q2+Q3+Q4+V2)式中：Q差—Q1—Q2—Q3—某一时间输气管道内平衡输气量之差值；同一时间内的输入气量；同一时间内的输出气量；同一时间内输气单位的生产、生活用气量，单位为立方米(m?)；Q4—同一时间内放空气量；V1—计算时间开始时，管道计算段内的储存气量；V2—计算时间终了时，管道计算段内的储存气量。三、输气管道输差的计算3、相对输差计算式式中：——相对输差(%)。检验输气质量，一般不能高于3%四、输气管道清管器的2相关计算1、影响清管器速度的因素清管器的运行速度应控制在12-18km/h，才能确保清管器的速度惯性能顺利通过三通处而不被卡堵。影响清管器速度的主要因素：球前后的压力差、球在管内的摩擦阻力、管内径变化、管内杂物的阻力等。而球前后的压力差与推球的压力源（气源量）相关：球的摩擦阻力与球的过盈量和管内壁粗糙度相关；管内杂物与施工清管的质量相关。四、输气管道清管器的相关计算2、清管器运行距离估算式式中：L估——清管器运行距离，单位为(m)，Po=0.101325MPa,To=293.15K；T——清管器后管段内气体平均温度(K)；Q进——发清管器后的累计进气量(m?)；d——输气管内直径(m)；P——推清管器压力，即某时刻清管器后管段内气体的平均压力(绝)(MPa)。四、输气管道清管器的相关计算3、清管器的运行速度估算公式输气流量可计算下的瞬时速度公式(实际操作中常用)清管器运行速度主要取决于清管器上游管段的输气流量和管道运行压力。式中:Q——输气流量(Po=0.101325MPa,To=293.15K)单位为立方米每天(m?/d);F——管道内径横截面积，单位为平方米(㎡);p——清管器后平均压力，单位为兆帕(MPa);v——清管器运行速度，单位为千米每小时(km/h)。四、输气管道清管器的相关计算输气流量不可计算下的速度公式式中:V——清管器平均运行速度，单位为米每秒(m/s);t——运行L距离的实际时间，单位为秒(s)。谢谢！管道输气工艺-正文实现天然气管道输送的技术和方法。主要是根据气源条件及天然气组分，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。管道输送天然气的质量标准天然气的主要成分是甲烷，其次为乙烷、丙烷、丁烷及其他重质烃类气体。此外，天然气还含有少量硫化氢、二氧化碳、氢气和水蒸气等，还可能含有固体砂粒、凝析液和水等。天然气在标准状况下的容重为0.6780～0.7157公斤/米3，比空气轻。在空气中的含量为5.3％～15％(体积)时,遇明火会发生爆炸。被水蒸气饱和的天然气，在一定的压力和温度条件下，会生成外观象雪状的结晶水合物。天然气中所带的固体杂质会使管道断面缩小，甚至堵塞，使机件和仪表磨损。凝析液和水因其聚集而会增加输送的能耗，会腐蚀管道和仪表等。水合物结晶甚至能完全堵塞管道。硫化氢和二氧化碳等酸性气体遇水时会严重腐蚀金属设备。因此，天然气进入输气管道前必须进行气液分离，除去游离水、凝析液和固体杂质，以及硫化氢和水。目前许多国家均制定了管道输送天然气的质量标准，通常要求经过处理的天然气中硫化氢含量小于5.5毫克/米3(标准状况下)；天然气露点温度低于管道周围环境温度5～10℃。油田伴生气是在油田采油时从石油中分离出来的气态碳氢化合物，其主要成分也是甲烷、乙烷、丙烷等烃类，但甲烷的含量比天然气要少些，乙烷则多些。此外，油田伴生气还含有较多的天然汽油成分，容重较天然气大，热值较天然气高。油田伴生气的质量标准同天然气的质量标准大致相同。输气流程来自气井的天然气先在集气站进行加热、降压、分离，计量后进入天然气处理厂，脱除水、硫化氢、二氧化碳，然后进入压气站,除尘、增压、冷却,再输入输气管道。在沿线输送过程中，压力逐渐下降，经中间压气站增压，输至终点调压计量站和储气库，再输往配气管网。气田井口压力降低时，则需建矿场压气站增压。输气管道系统流程如图所示。33输气工艺3.1一般规定3.1.1输气管道的输气量受到气源供气波动、用户负荷变化、季节沮差及管道维修等因素的影响，不可能全年满负荷运行。为保证输气管道的年输送任务，要求输气管道的输气能力必须有一定的裕量。故本规范规定输气管道输气设计能力按每年工作350d计算。由于有的设计委托书或合同中规定的输气规模为日输气量，在工艺设计中，日输气量更能直接反映出输气管道的输气能力和规模，故本条补充了日输气量作为输气管道的设计输送能力指标。3.1.2本规范规定的管输气体质量标准，主要考虑了输送工艺、管枪安全、管道腐蚀及一般用户对气质的使用要求。管输气体已成为一种重要的能源和商品，第十五届世界煤气会议Al天然气集气和调节分会的报告中指出：供气单位提供的天然气必须符合一定质量标准，一般来说不需再行加工即可保证顺利输送、分配及一般用户的用气要求。对影响天然气顺利输送、分配和使用的杂质有：硫化氢、水、烃冷凝物及固体杂质等。水露点：输气管道中的游离水是造成管道腐蚀的主要原因，没有水就没有电化学腐蚀或其他形式的腐蚀产生。根据四川石油设计院、四川石油局输气处关于《低浓度硫化氢对钢材腐蚀的研究》结果表明：“……工业天然气经过硅胶脱水后对钢材无腐蚀，腐蚀试样仍保持原来金属光泽，腐蚀率几乎等于零，表明无水条件下钢材的腐蚀是难以产生的。”管输气体脱水后还能提高管输效率。管愉气体水露点，世界多数国家是按不同季节提出在最大可能操作压力下气体的露点温度值（见表l）。考虑到我国幅员辽阔，气候差异较大，对气体水露点要求因地而异，故本规范只规定了气体水露点温度与最低输气温度的最小差4俏。5烃露点：脱除管输气体中液态烃的主要目的是提高管输效率、保障输气安全。世界多数国家对烃露点要求按水露点方法做出规定（见表l）。本规范根据我国具体情况规定了气体的经露点。硫化氢含量：一般说，当脱除管输气体中的游离水后，就没有腐蚀发生。但考虑到我国输气管道不是单纯把气体从起点输送到终点，沿线有大量民用与工业用户。因此，为确保用户的安全和环境卫生，对脱水后的管输气体硫化氢含量规定应符合二类天然气含量标准（即硫化氢含量小于20mg/m3，符合民用气标准），以满足多数用户要求。同时集中脱硫也较为经济。本规范对管输气体中最高含尘量未作具恢规定，因为尚无合适的检验气体中杂质含量的仪表。对固体杂质脱除只提出原则要求。3.1.3在气源压力、施工技术水平及管材质量都能满足的情况下，高压输气一般比较经济。对于以气井井口压力为动力的管道．应充分利用地层能量，尽可能提高管道起输压力。对用压缩机增压输气的管道应通过优化设计，选择最优的工艺参数：压力、管径、6压比。管输压力的确定还应考虑目前我国制管水平、施工质量和竹道通过地区安全等因素。3.1.4输气管道应做好防腐设计，以保证输气管道的使用寿命，避免事故发生。管道防腐分为外防腐（即防止土壤、环境等对金属的腐蚀）和内防腐（即防止所输送气体中的有害介质对管子内壁金属的腐蚀）。根据国内外实践经验制定的国家现行的《钢质管道及储罐防腐蚀控制工程设计规范》SY0007和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T0036提出了防止管道外腐蚀的有效办法，故本规范规定输气管道外防腐应按该两部规范的有关规定执行。凡符合本规范第3.1.2条规定的气体一般不会对管子内壁金属产生腐蚀。当输送不符合上述规定的气体时，应采取其他有效的措施。如：降低气体的水露点、注人缓蚀剂或内部涂层等措施，防止管子的内壁腐蚀发生。由于工程造价、金属耗量等经济原因，辅气管道一般不允许采用增加腐蚀裕量的方法来解决管壁内腐蚀问题。故本规范规定：管道采取防腐措施后，确定管壁厚度时可不考虑腐蚀裕量。3.1.5输气管道设锐清管设施，一方面为进行必要的清管，另一方面为正常生产时的管道检测。管子内壁粗糙及管内存有污物是目前管输效率较低的主要原因。鉴于目前国内制管、管道施工及生产管理状况有时达不到预期效果，为了消除施工中管道内存留的污物及生产中的凝析液体．因此，本规范提出对输气管道系统的清管要求。输气管道内壁涂层效益是明显的，不但可以防腐蚀，而且可以大大提高管输效率，据有关资料报道可提高竹输效率约5%～8%或更大一些。但因目前国内管道内壁涂层应用还不十分广泛，故本规范只规定宜采用。3.2工艺设计3.2.1本条增加了系统优化设计的要求．系统优化设计是将影响工艺方案的各种设计参数、条件分别组合，构成多个工艺方案，经工艺计算和系统优化比较．最终确定推荐工艺方案的过程，近年国内大型输气管道工程设计己广泛应用。3.2.2定方案首先是选择输气工艺，然后确定工艺参数。通过工艺计算和设备选型、管径初选从而进行技术经济比较，才能最终确定管径和输压。对是否需要增压输送也需在技术经济比较之后才能确定．优化设计就是选择输气工艺、选定管径、确定输压、选定压比、确定站距、进行技术经济比较的过程．本条所列工艺设计应包括的主要内容为输气管道工艺设计不可缺少的四个方面的内容。3.2.3本条所指的气源是气田气或高压煤气等．充分利用气源压力是提高输气压力增加输气量的方法之一，也是一项节能措施，并有显著的经济效果。只要管道本身的制造、安装工艺能够达到并符合技术经济优化条件，而气源的压力也能较长时间保证，输气压力应尽量提高。输气管道是否采取增压输送，取决于输气管道长度、输气量、管径大小的选择等各方面的条件进行综合分析和方案比较后确定。压气站的站距，取决于压气站的站压比选择．压气站的站数取决于输气管道的长度。本条所规定的站压比和站距值是当确定采用增压愉