[拼音]：guandao shuqi gongyi

[外文]：technology of gas transmission

實(shí)現(xiàn)天然氣管道輸送的技術(shù)和方法。主要是根據(jù)氣源條件及天然氣組分，確定輸氣方式、流程和運(yùn)行方案；確定管材、管徑、設(shè)備、沿線(xiàn)設(shè)站的類(lèi)型及站距等。

早期的天然氣管道輸送，全靠氣井的自然壓力，而且天然氣在輸送過(guò)程中不經(jīng)過(guò)處理直接進(jìn)入管道。現(xiàn)代天然氣管道輸送則普遍采用壓氣機(jī)提供壓力能，對(duì)所輸送的天然氣的質(zhì)量也有嚴(yán)格的要求。

管道輸送天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

天然氣的主要成分是甲烷，其次為乙烷、丙烷、丁烷及其他重質(zhì)烴類(lèi)氣體。此外，天然氣還含有少量硫化氫、二氧化碳、氫氣和水蒸氣等，還可能含有固體砂粒、凝析液和水等。天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的容重為0.6780～0.7157公斤/米³，比空氣輕。在空氣中的含量為5.3％～15％(體積)時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。被水蒸氣飽和的天然氣，在一定的壓力和溫度條件下，會(huì)生成外觀(guān)象雪狀的結(jié)晶水合物。

天然氣中所帶的固體雜質(zhì)會(huì)使管道斷面縮小，甚至堵塞，使機(jī)件和儀表磨損。凝析液和水因其聚集而會(huì)增加輸送的能耗，會(huì)腐蝕管道和儀表等。水合物結(jié)晶甚至能完全堵塞管道。硫化氫和二氧化碳等酸性氣體遇水時(shí)會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬設(shè)備。因此，天然氣進(jìn)入輸氣管道前必須進(jìn)行氣液分離，除去游離水、凝析液和固體雜質(zhì)，以及硫化氫和水。目前許多國(guó)家均制定了管道輸送天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通常要求經(jīng)過(guò)處理的天然氣中硫化氫含量小于 5.5毫克/米³(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)；天然氣露點(diǎn)溫度低于管道周?chē)h(huán)境溫度5～10℃。

油田伴生氣是在油田采油時(shí)從石油中分離出來(lái)的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，其主要成分也是甲烷、乙烷、丙烷等烴類(lèi)，但甲烷的含量比天然氣要少些，乙烷則多些。此外，油田伴生氣還含有較多的天然汽油成分，容重較天然氣大，熱值較天然氣高。油田伴生氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)同天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大致相同。

輸氣流程

來(lái)自氣井的天然氣先在集氣站進(jìn)行加熱、降壓、分離，計(jì)量后進(jìn)入天然氣處理廠(chǎng)，脫除水、硫化氫、二氧化碳，然后進(jìn)入壓氣站，除塵、增壓、冷卻，再輸入輸氣管道。在沿線(xiàn)輸送過(guò)程中，壓力逐漸下降，經(jīng)中間壓氣站增壓，輸至終點(diǎn)調(diào)壓計(jì)量站和儲(chǔ)氣庫(kù)，再輸往配氣管網(wǎng)。氣田井口壓力降低時(shí)，則需建礦場(chǎng)壓氣站增壓。輸氣管道系統(tǒng)流程如圖所示。

輸氣管道沿線(xiàn)各壓氣站與管道串聯(lián)構(gòu)成統(tǒng)一的密閉輸氣系統(tǒng)，任何一個(gè)壓氣站工作參數(shù)發(fā)生改變都會(huì)影響全線(xiàn)。因此，必須采取措施統(tǒng)一協(xié)調(diào)全系統(tǒng)各站的輸量和壓力，如調(diào)節(jié)各站原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變壓氣機(jī)工作特性和采用局部回流循環(huán)等，以保持壓氣機(jī)出口壓力處于定值，并保障管道、管件和設(shè)備處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

輸氣管道計(jì)算

輸氣管道的管徑、壁厚、起點(diǎn)壓力、壓縮比（壓氣機(jī)出口與進(jìn)口壓力之比）和壓氣站間距等參數(shù)的計(jì)算。參數(shù)間的相互關(guān)系反映在輸氣量計(jì)算式上。對(duì)于大管徑、高壓輸氣管道的輸氣量計(jì)算，一般用潘漢德公式：

對(duì)于中小管道和礦場(chǎng)集氣管道的輸氣量計(jì)算，則多用威莫斯公式：

以上兩式中Q為工程標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣的體積流量；E為管道效率因數(shù)（新鋼管采用0.9）;C_Q為公制單位計(jì)算常數(shù)(取0.01002)；T_b為標(biāo)準(zhǔn)溫度(293K)；p_b為標(biāo)準(zhǔn)壓力(1.033千克力/厘米²)；D為鋼管內(nèi)徑; p₁及p₂分別為計(jì)算段管道起、終點(diǎn)壓力；L為計(jì)算段管道長(zhǎng)度;T_f為管內(nèi)天然氣平均溫度;Z為管內(nèi)天然氣平均溫度、平均壓力下的壓縮系數(shù)；G為天然氣相對(duì)于空氣的比重;C_QW為公制單位計(jì)算常數(shù)(取0.0037477)。從以上兩公式可知，管道的輸氣量主要是由管徑、長(zhǎng)度、溫度、相對(duì)比重、起點(diǎn)和終點(diǎn)壓力等參數(shù)決定，其中尤以管徑、起點(diǎn)壓力和長(zhǎng)度的影響最大。如管徑增大一倍時(shí)，輸氣量可以增加約6倍；壓氣站間距縮短一半時(shí)，輸氣量增加41％;同樣提高輸送壓力和降低溫度也能收到增大輸氣量的效果。

計(jì)劃建設(shè)管道時(shí)，輸氣量通常是給定的，可先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇壓縮比及相應(yīng)的站間距離，按上述公式計(jì)算所需的管徑和壓氣機(jī)的出口壓力，并作出不同方案，用以比較管材金屬消耗量和所需功率，從而確定最優(yōu)參數(shù)。

壓氣站設(shè)置

為提高天然氣壓力或補(bǔ)充天然氣沿管道輸送所消耗的壓力，需要設(shè)置壓氣站。是否需要建設(shè)起點(diǎn)壓氣站，取決于氣田壓力，當(dāng)氣田壓力能滿(mǎn)足輸氣的需要時(shí)，可暫不建站。長(zhǎng)距離輸氣管道必須在沿線(xiàn)建設(shè)若干個(gè)中間壓氣站。中間壓氣站的數(shù)目主要由輸送距離和壓縮比決定。站距主要由輸氣量確定，每個(gè)壓氣站都要消耗一部分天然氣作燃料，因此輸氣量逐站減少，從而使各站距也有所不同。在確定站距時(shí)，應(yīng)根據(jù)通過(guò)該站的實(shí)際輸氣量和進(jìn)出口壓力值，按輸氣量公式計(jì)算，還應(yīng)綜合考慮壓氣站址的地理、水源、電力、交通等條件。

末端儲(chǔ)氣

利用輸氣管道末端的工作特點(diǎn)作為臨時(shí)儲(chǔ)氣手段。末端長(zhǎng)度對(duì)管道管徑及壓氣站站數(shù)的確定有影響，因此也是輸氣工藝應(yīng)考慮的問(wèn)題。輸氣管道末端與中間各段的工作條件的差別是：中間各段的起終點(diǎn)流量基本相同，而末端的起終點(diǎn)天然氣流量和壓力則隨終點(diǎn)外輸量的變化而變化。氣體外輸量少時(shí)，多余的天然氣就積存在末端;外輸量大于輸氣管前段的輸氣量時(shí)，不足就由積存在末端中的天然氣來(lái)補(bǔ)充。末端天然氣流量變化的同時(shí)，其壓力也隨之變化，末端起終點(diǎn)壓力的允許變化幅度決定末端儲(chǔ)氣量值。此量值可用下式求得：

式中V為末端儲(chǔ)氣量；T為末端氣體的絕對(duì)溫度; Z₁和Z₂分別為儲(chǔ)氣開(kāi)始的平均壓力p??和儲(chǔ)氣終了的平均壓力p?邢碌難顧蹕凳?;T_b為標(biāo)準(zhǔn)溫度(293K);V₀為末端管道容積。

計(jì)算輸氣管道時(shí)，一般先從末端開(kāi)始，確定末端的長(zhǎng)度、儲(chǔ)氣量和管徑，然后再計(jì)算其他管段。

提高管道輸送效率的措施

輸氣管道經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，由于管內(nèi)積垢、積液和壓氣機(jī)磨損等，管道輸送效率就會(huì)下降。為了測(cè)試管道輸送效率，常以新投產(chǎn)時(shí)管道最佳工況的效率作為基準(zhǔn)，進(jìn)行管道效率校核。提高運(yùn)行效率的措施有：

（1）在用氣中心建立儲(chǔ)氣庫(kù)，減小終點(diǎn)配氣量對(duì)輸氣的影響，保證輸氣管道經(jīng)常按高效輸氣量輸送，充分發(fā)揮管道的輸氣能力；

（2）選擇排量、功率和壓力有較寬調(diào)節(jié)范圍的壓氣機(jī)組，使之在輸量變化時(shí)仍能有較高的效率；

（3）采用內(nèi)壁涂層，降低管內(nèi)粗糙度，減小壓力能損失；

（4）采用各種清管器清除管內(nèi)銹屑和積液；

（5）降低輸送溫度，提高輸氣壓力，順序輸送多種氣體等。

天然氣液化運(yùn)輸

天然氣深冷到低于其沸點(diǎn)溫度而成液態(tài)，稱(chēng)為液化天然氣。它的體積只是氣態(tài)的 1/600，比重為 0.415～0.45。液化天然氣儲(chǔ)罐有地上和地下兩種。大型地上液化天然氣儲(chǔ)罐多用低溫韌性好的鋁、鎳合金或不銹鋼的金屬罐，也有用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土建造的。地上的金屬儲(chǔ)罐均外包有聚氨脂泡沫塑料的絕熱層。

在低溫下長(zhǎng)距離輸送液化天然氣的管道還處于試驗(yàn)階段。大宗的液化天然氣目前都用液化氣船運(yùn)輸。液化天然氣由船上卸入儲(chǔ)罐中，經(jīng)加溫氣化后使用。通常用海水加溫，這一換熱過(guò)程可作為巨大的工業(yè)冷源加以利用。液化天然氣經(jīng)氣化后，進(jìn)入管道系統(tǒng)，輸往配氣中心供給用戶(hù)。

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文章名稱(chēng)：《管道輸氣工藝》

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