城市天然氣系統(tǒng)工藝主要設(shè)備

1、城市天然氣系統(tǒng)工藝主要設(shè)備城市天然氣輸配系統(tǒng)一般包括門站、高壓管道、高中壓調(diào)壓站、儲配站、中壓管網(wǎng)、中低壓調(diào)壓設(shè)備、scada等組成。一、門站門站主要功能負責(zé)接收長輸管線分輸站來氣，一般經(jīng)過濾、檢測、計量、加臭后進入城市高壓管道。其主要設(shè)備包括過濾器、流量計、加臭裝置、清管器發(fā)送器、檢測設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)等組成。1.過濾器主要作用過濾上游來氣雜質(zhì)。應(yīng)選擇維修時便于操作、便于更換濾芯的臥式帶快開盲板的高效過濾器。2.流量計主要作用核對上游供氣量。其選擇應(yīng)盡量與分輸站流量計形式相同。分輸站一般選用測量范圍大、測量程度高、免于維護的超聲波流量計。3.加臭裝置主要作用向天然氣管道中加入一定量的臭味劑，在有

2、天然氣泄漏時使人能夠察覺到。天然氣加臭劑一般為四氫噻吩（tht），加入量一般為20mg/m3。加臭裝置正常工作應(yīng)為自動的，根據(jù)天然氣流量按設(shè)定的每立方米天然氣加入tht量自動加入。按加入原理可分為泵入和差壓式。4.清管器發(fā)送器當(dāng)高壓管道內(nèi)雜質(zhì)較多，影響其輸氣能力需對高壓管道清管時，啟用門站內(nèi)清管器發(fā)送裝置，將清管器發(fā)送至高壓管道。5.檢測設(shè)備主要作用檢測化驗分輸站供應(yīng)的天然氣質(zhì)量。主要設(shè)備為實流在線的氣相色譜分析儀、h2s檢測儀和灰塵檢測儀等。6.監(jiān)控系統(tǒng)門站作為獨立的場站，為確保安全運行，設(shè)置自動控制系統(tǒng)和可燃氣泄漏濃度檢測系統(tǒng)，通過rtu向調(diào)度中心傳送。主要監(jiān)測參數(shù)：壓力、溫度、流量、壓差

3、、加臭量、閥門狀態(tài)。二、高壓管道根據(jù)高壓管道的設(shè)計壓力和埋設(shè)地段等級劃分，進行高壓管道設(shè)計（主要包括管材、壁厚等）。高壓管道采用鋼管應(yīng)符合石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件gb/t9711.1的規(guī)定。鋼管直管段計算壁厚：p設(shè)計壓力（mpa） d外徑（mm）計算壁厚s最低屈服強度（mpa）焊縫系數(shù)f強度設(shè)計系數(shù)：一級地區(qū)：0.72 二級地區(qū):0.6 三級地區(qū)：0.4 四級地區(qū)：0.31.地區(qū)等級的劃分管道中心線兩側(cè)各200m范圍內(nèi)，任意劃分1.6公里長并能包括供人居住的獨立建筑物數(shù)量的地段。一級：12戶二級：80戶四級：地上四層或四層以上建筑物普遍且占多數(shù)。三級：二級與四級之間2.鋼級對應(yīng)關(guān)系g

4、b/t9711.1api5ll210al245bl290x42l320x46l360x52l390x56l415x60l450x65l485x70l555x803.燃氣管道最小公稱壁厚計算壁厚按鋼管標準規(guī)格向上選取鋼管的公稱壁厚，最小公稱壁厚不應(yīng)小于:dn100dn1504.0mmdn200dn3004.8mmdn350dn4505.2mmdn500dn5506.4mmdn600dn9007.1mmdn950dn10008.7mm4.高壓管道附屬設(shè)施高壓管道附屬設(shè)施主要為分段閥門，分段閥門可采用電動球閥、氣動球閥、氣液聯(lián)動球閥等，閥門可設(shè)地上或地下。調(diào)度中心可進行遙測、遙控。三、高中壓調(diào)壓站高

5、中壓調(diào)壓站的作用是將高壓管道來氣調(diào)壓至中壓。工藝主要設(shè)備有過濾器、調(diào)壓器、流量計和相應(yīng)閥門等。1.過濾器選擇結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、帶快開啟板出管的立式或臥式過濾器。2.調(diào)壓器一般選用調(diào)壓精度高、安全保護性能強、噪音低的進口產(chǎn)品。3.流量計高中壓調(diào)壓站計量的作用是為調(diào)度提供參考數(shù)據(jù)，因此一般不需計量精度高、投資大的超聲波流量計，選用價格較低的渦輪流量計。4.閥門選用操作快捷、方便的球閥（手動和電動）。四、儲配站由于天然氣門站接收長輸管線分輸站來氣壓力較高，因此城市調(diào)峰儲配站內(nèi)儲氣設(shè)施一般選用高壓球罐儲氣較為經(jīng)濟合理。儲配站主要設(shè)備詳見天然氣高壓儲配站主要設(shè)備。五、中壓管網(wǎng)1.管材我國城市中壓管網(wǎng)的

6、最高運行壓力為0.4mpa，一般城市運行壓力0.2mpa，所用管材有鋼管（螺旋焊、直縫焊）、pe管、球墨鑄鐵管和少量鋼骨架聚乙烯復(fù)合管等。鋼管應(yīng)符合石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件gb/t9711.1-1997和低壓流體輸送用焊接鋼管gb/t3091的規(guī)定。pe管應(yīng)符合燃氣用埋地聚乙烯管材gb15558的規(guī)定。機械接口球墨鑄鐵管應(yīng)符合水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附件gb/t13295的規(guī)定。鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管應(yīng)符合燃氣用鋼管架聚乙烯塑料復(fù)合管cj/t125的規(guī)定。2.閥門推薦選用占用空間小、免于維護且地上操作的直埋式閘閥。六、中低壓調(diào)壓設(shè)施在環(huán)境條件較差時，采用中低壓調(diào)壓柜、調(diào)壓箱是

7、一種較為經(jīng)濟適用的形式，具有占地少，與周圍其他建、構(gòu)筑物水平凈距小，便于實施等優(yōu)點。中低調(diào)壓柜距建筑物外墻4.0m，距重要公共建筑物8.0m，距城鎮(zhèn)道路1.0m即可滿足規(guī)范要求。調(diào)壓箱可安裝在用氣建筑物的外墻上或懸掛于專用支架上，距建筑物門、窗等水平凈距最大不應(yīng)小于3.0m。中低壓地下調(diào)壓箱距建筑物外墻3.0m，距重要公建6.0m。調(diào)壓柜（箱）應(yīng)具有超壓切斷自動安全保護的功能。國內(nèi)外城市天然氣管網(wǎng)技術(shù)特點一、國外城市天然氣管網(wǎng)技術(shù)特點國外使用天然氣的大城市一般都由天然氣長輸管道供氣。長輸管道到達城市前在郊區(qū)設(shè)置1個或幾個門站，做為城市天然氣的氣源站。典型城市洛杉磯、多倫多、溫哥華、香港等。1.

8、管道壓力級制（mpa）名稱長輸管道外環(huán)高壓管道市區(qū)次高壓管道中壓管道低壓管道洛杉磯5.937.173.171.380.1380.410.002溫哥華6.623.451.200.410.0138多倫多9.651.94.481.20.410.0017香港3.50.40.70.240.40.00750.240.0075外環(huán)高壓管道從門站出來的高壓輸氣管道分布在城市外圍，其壓力1.94.48mpa，環(huán)狀或支狀布局。我國香港新界3.5mpa。市區(qū)內(nèi)次高壓管道從市區(qū)外圍的高壓管道通過調(diào)壓站降壓后進入市區(qū)內(nèi)次高壓管道，一般次高壓管道壓力1.21.38mpa，我國香港本島為0.7mpa。中壓管道中壓管道的壓力

9、大多為0.4mpa（60psi），我國香港中壓管道壓力最高為0.24mpa。2.供氣方式高壓輸氣、中壓配氣、低壓供氣方式。調(diào)壓調(diào)壓市區(qū)次高壓高壓外環(huán)門站長輸管線用戶調(diào)壓中壓管道3.管道的敷設(shè)（1）敷設(shè)在高速公路以外的地區(qū)，外加套管可橫穿高速公路。（2）可以沿道路橋梁敷設(shè)，不受壓力管道限制，但需考慮管道強度設(shè)計系數(shù)。（3）燃氣管道在車行道下最小復(fù)土深度為0.9m。（4）鋼管防腐：除采用絕緣防腐外層外，另加陰極保護。因為天然氣的凈水，管道內(nèi)部不做防腐處理。（5）因天然氣為干氣，管道一般不設(shè)凝水缸。（6）dn200以下，壓力0.4mpa的燃氣管道主要采用pe管。4.儲氣形式洛杉磯、多倫多采用地下儲氣

10、庫儲氣。溫哥華采用天然氣液化（lng）儲氣。香港采用輸氣干管儲氣。5.調(diào)壓站（1）大、中型調(diào)壓站大、中型調(diào)壓站大多以露天設(shè)置，調(diào)壓裝置區(qū)外設(shè)圍墻、護欄，也有采用鐵絲網(wǎng)罩予以保護。（2）小型調(diào)壓站落地式調(diào)壓柜地下調(diào)壓柜用戶調(diào)壓裝置：調(diào)壓器、煤氣表設(shè)置于建筑外墻外。二、國內(nèi)城市天然氣管網(wǎng)技術(shù)特點國內(nèi)大城市天然氣輸配系統(tǒng)一般門站、高壓外環(huán)、高中壓調(diào)壓站、儲配站、中壓管網(wǎng)、中低壓調(diào)壓設(shè)施等。1.管道壓力級制（mpa）根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范gb50028-93 2002年局部修訂條文，城市燃氣管道按設(shè)計壓力分為7級。高壓燃氣管道a：2.5p4.0高壓燃氣管道b：1.6p2.5次高壓燃氣管道a：0.8p1.

11、6次高壓燃氣管道b：0.4p0.8中壓燃氣管道a：0.2p0.4中壓燃氣管道b：0.01p0.2低壓燃氣管道：p0.01城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范gb50028-93（98年版）城市燃氣管道壓力分為5級。2002年局部修訂條文與之比增加了高壓a、b乙級，使城市燃氣管道壓力升至4.0mpa，同時相應(yīng)提高了低壓管道的壓力。修訂的目的是配合我國“西氣東輸”的戰(zhàn)略決策，使相應(yīng)用氣城市天然氣工程設(shè)計有規(guī)可依。2.典型城市天然氣系統(tǒng)的舉例長沙為湖南省省會，全省政治、經(jīng)濟、文化和科教中心，現(xiàn)狀市區(qū)建成面積120平方公里，市區(qū)人口175.5萬人。城市總體規(guī)劃近期至2005年控制用地200平方公里，規(guī)劃人口220萬人，遠

12、期規(guī)劃至2020年，規(guī)劃建設(shè)用地350平方公里，人口350萬人，屬大型城市。根據(jù)長沙市天然氣利用工程可研，其天然氣輸配系統(tǒng)具有國內(nèi)城市天然氣輸配系統(tǒng)的典型屬性。3.長沙市天然氣輸配系統(tǒng)的組成長沙市天然氣輸配系統(tǒng)主要由門站、高壓管道、高中壓調(diào)壓站、高壓球罐儲配站、中壓管網(wǎng)、中低壓調(diào)壓設(shè)施、數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)（scada）等組成。（1）門站負責(zé)接收長輸管線分輸站來氣，經(jīng)過濾、檢測、計量、加臭后進入高壓管道。（2）高壓管道布置城市外圍，起輸氣兼一定儲氣的作用。根據(jù)分輸站來氣壓力為1.50.1mpa，確定高壓管道的設(shè)計壓力為2.5mpa，dn600，屬高壓b級。（3）高中壓調(diào)壓站將高壓管道天然氣調(diào)壓至

13、中壓（調(diào)壓站最高進氣壓力1.6mpa，出口壓力0.2mpa），調(diào)壓、計量區(qū)為露天的設(shè)置。（4）中壓管道中壓管道最高工作壓力0.2mpa，設(shè)計壓力為0.4mpa，屬中壓a級。（5）高壓球罐儲配站根據(jù)高壓管網(wǎng)運行壓力以及球罐設(shè)計技術(shù)條件、經(jīng)濟因素，確定選設(shè)計壓力1.36mpa，單罐容積5000m3高壓球罐7臺。用氣較低峰時儲氣，用氣高峰時出氣。（6）中低壓調(diào)壓設(shè)施包括調(diào)壓柜、調(diào)壓箱，由中壓最高0.2mpa調(diào)壓至低壓。（7）原煤制氣區(qū)鑄鐵管的利用原煤制氣鑄鐵管接口型式為機械柔性n型接口，丁腈橡膠圈密封，設(shè)計壓力0.15mpa，現(xiàn)運行壓力0.07mpa。為充分利用現(xiàn)有鑄鐵管，天然氣進入長沙后采取中中壓

14、調(diào)壓措施，使之轉(zhuǎn)換成輸送天然氣的需要。原區(qū)域運行壓力與之以外區(qū)域采取不同的運行壓力級制。（8）scada系統(tǒng)為了提高輸配系統(tǒng)的管理水平，達到安全、可靠供氣且有預(yù)測分析運行工況，合理調(diào)度供氣，輸配系統(tǒng)設(shè)置scada系統(tǒng)。調(diào)度中心監(jiān)控主要內(nèi)容有門站、儲配站、高中壓調(diào)壓站、用氣量較大用戶調(diào)壓站及高壓管道、中壓管道代表性監(jiān)測點。調(diào)度中心對被訪問的參數(shù)進行隨時采集和監(jiān)控，實時數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)進行處理、儲存，實現(xiàn)對輸配系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度管理。三、國內(nèi)外城市天然氣輸配系統(tǒng)的主要差異國內(nèi)外輸配管道的壓力級制不論是高壓、次高壓、中壓、低壓無大差別，且供氣方式基本相同。其主要差異是儲氣方式的不同。國外大城市儲氣調(diào)峰措施

15、一般由地下儲氣庫或低溫液化天然氣站解決，而我國基本上由城市儲配站（高壓球罐或低壓儲氣罐）解決調(diào)峰。產(chǎn)生這種差異的主要原因管理體制和運行模式不同造成的，我國應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)國外運行模式，由長輸管線部門采取相應(yīng)儲氣措施解決各用氣城市的調(diào)峰問題?？纱蟠鬁p少各城市天然氣工程的投資。天然氣高壓儲配站工藝主要設(shè)備天然氣高壓儲配站主要功能是用氣高峰時向高壓管道供氣，用氣較低峰時向站內(nèi)高壓球罐儲氣，一般儲配站還具有向附近中壓管網(wǎng)供氣的功能。高壓儲配站主要設(shè)備有高壓球罐、過濾器、調(diào)壓器、引射器、清管器接收裝置以及相應(yīng)閥門等。一、天然氣球罐球罐的選擇應(yīng)根據(jù)高壓管道的運行壓力和高壓管道有效儲氣量，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟方案比較而定。1

16、.球罐技術(shù)參數(shù)公稱容積球內(nèi)直徑球殼材料設(shè)計壓力球殼厚度單球重量3000m318mcf-621.6mpa38mm325t4000m319.7mcf-621.45mpa38mm390t5000m321.2mcf-621.36mpa38mm475t6000m322.6mcf-621.27mpa38mm540t8000m324.8mcf-621.16mpa38mm635t10000m326.8mcf-621.07mpa38mm765t2.技術(shù)參數(shù)的確定（1）設(shè)計主要依據(jù)：鋼制球形儲罐gb12337-1998；鋼制壓力容器gb150-1998；球形儲罐施工及驗收規(guī)范gb50094-98（2）球殼材料cf

17、-62為抗拉強度為610mpa的高強鋼，國內(nèi)鋼號07mncrmovr，國外鋼號各公司不同。由于目前國產(chǎn)cf-62鋼板寬度相對較窄，故3000m3以上的球罐所需cf-62鋼板需還引進為好。（3）設(shè)計壓力與設(shè)計壁厚對于cf-62主要是將球殼厚度控制在不作整體熱處理的厚度范圍，因此該設(shè)計壓力并不是相應(yīng)容積下設(shè)計壓力極限。根據(jù)鋼制球形儲罐gb12337-1998和球形儲罐施工及驗收規(guī)范gb50094-98的規(guī)定，符合下列情況之一的球罐所在壓力試驗之前進行焊后整體熱處理：a.設(shè)計圖樣要求進行焊后熱處理者。b.盛裝lpg、液氨等具有應(yīng)力腐蝕介質(zhì)的球罐。c.當(dāng)焊前預(yù)熱100及以上時，名義厚度大于38mm的碳

18、素鋼球罐和07mncrmovr鋼制球罐。d.當(dāng)焊接預(yù)熱100及以上時，名義厚度大于32mm的15mncrmovr（名義厚度指設(shè)計厚度+鋼板厚度負偏差后向上圓整至鋼材標準規(guī)格的厚度，不包括加工裕量）。（4）設(shè)計溫度及適應(yīng)溫度最低設(shè)計溫度：10年來氣象局實測逐月平均最低氣溫的最低值（指當(dāng)月各天的最低氣溫值相加后除以當(dāng)月的天數(shù)），對于環(huán)境溫度低于-20的地區(qū)cf-62不適用，需選用低溫容器鋼板。（5）安全閥的開啟壓力球罐的設(shè)計壓力不低于最高工作壓力，當(dāng)球罐安裝多個安全閥時，其中一個安全閥的開啟壓力不應(yīng)大于球罐的設(shè)計壓力，其余安全閥啟壓力不得超過設(shè)計壓力的1.05倍。3.壓力試驗和氣密性試驗除設(shè)計圖樣

19、有規(guī)定外，不得采用氣體代替液體進行壓力試驗，設(shè)計圖樣規(guī)定進行氣壓試驗的球罐，氣密性試驗可與氣壓試驗同時進行。（1）壓力試驗液壓試驗碳素鋼試驗用水溫度不得低于5，其它低合金鋼球罐試驗用水溫度不得低于15。一般試驗壓力不小于球罐壓力的1.25倍。氣壓試驗氣壓試驗一般選用空氣作為試壓介質(zhì)，特殊要求時亦可采用n2或其它情況氣體。由于氣體具有可壓縮性，因而氣壓試驗具有一定的危險性，為了提高在氣壓試驗過程中的安全性，升壓至試驗壓力的10%、50%時保持10min進行相應(yīng)觀察、檢察無異?，F(xiàn)象后，再以10%的試驗壓力為級差，逐次升壓至試驗壓力，并保持30min后，降至設(shè)計壓力進行檢查，無泄漏、無異常為合格。（

20、2）氣密性試驗氣密性試驗是檢驗球罐嚴密性的重要手段，氣密性試驗在壓力試驗合格后進行。其介質(zhì)采用空氣或n2，介質(zhì)溫度不得低于5。4.球罐可不設(shè)置固定水噴淋冷卻裝置根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范gb50028-93，2002年局部修訂條之天然氣球罐可不設(shè)固定水噴淋冷卻裝置。天然氣球罐的儲氣容積是固定的，其儲氣量隨儲氣壓力變化而變化。從燃氣介質(zhì)的性質(zhì)看，與液態(tài)液化石油氣有較大的差別。天然氣儲罐內(nèi)介質(zhì)為單相介質(zhì)，儲存中無相變。即使火災(zāi)時著火部位對罐內(nèi)介質(zhì)影響較小，其滿度、壓力不會發(fā)生較大變化。因此，天然氣氣體、球罐可以不設(shè)置固定水噴淋冷卻裝置。二.過濾器主要作用過濾高壓管道來氣雜質(zhì)，防止雜質(zhì)進入球罐和損壞閥門等

21、設(shè)備。過濾器應(yīng)選擇維修時便于操作，便于更換濾芯的臥式帶快開盲板的過濾器。三.調(diào)壓器由于儲配站具有向附近中壓管網(wǎng)供氣的功能，主要目的是為了增大球罐有效儲氣量，使球罐內(nèi)無法輸入到高壓管道的部分底氣進入中壓管網(wǎng)。目前設(shè)計一般選用進口產(chǎn)品，進口調(diào)壓器具有調(diào)壓精度高、安全保護性能強等優(yōu)點。四.引射器主要作用是當(dāng)球罐檢修時，利用高壓來氣將罐內(nèi)剩余底氣引射至中壓管網(wǎng)，以減少放散量。一般儲配站設(shè)1臺引射器。五.清管器接收裝置當(dāng)高壓管道因雜質(zhì)較多，影響輸氣能力時，需進行清管，儲氣站內(nèi)清管器接收裝置主要作用是接收門站發(fā)射器的清管器。六.閥門站內(nèi)主要操作閥一般選用球閥（包括手動球閥和電動球閥），為防止站外高壓管道壓

22、力與球罐壓力相差較大時，天然氣進罐和出罐對高壓球罐產(chǎn)生不利影響，在球罐進、出口設(shè)自動調(diào)節(jié)閥。城市天然氣設(shè)計思路1.供氣范圍以城市總體規(guī)劃為依據(jù)，統(tǒng)籌考慮，近遠結(jié)合，以近期為主，為遠期留有一定發(fā)展余地。2.供氣對象遵照市場經(jīng)濟規(guī)律，做好市場調(diào)研，根據(jù)市場需求確定供氣對象。3.供氣規(guī)模（1）年用氣量根據(jù)確定的供氣對象和供氣對象的耗氣量確定工程年供氣規(guī)模。（2）計算流量根據(jù)各供氣對象的用氣規(guī)律，確定其月不均勻系數(shù)、日不均勻系數(shù)和小時不均勻系數(shù)，確定各類用戶的計算流量。4.中壓管網(wǎng)（1）布置根據(jù)供氣對象的分布，確定中壓管網(wǎng)的布置。（2）管徑根據(jù)供氣對象計算流量和中壓管網(wǎng)氣源點，通過中壓管網(wǎng)的水力計算，

23、確定中壓管道管徑。（3）管材可選用的管材有鋼管pe管、球墨鑄鐵管、鋼管架聚乙烯塑料管。鋼管常用螺旋焊接鋼管、直縫焊接鋼管。根據(jù)比較dn200采用鋼管比pe管經(jīng)濟。pe管根據(jù)聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程cjj63-95的規(guī)定，工作溫度0 t20時sdr11pe管允許工作壓力0.4mpa，20 t30時sdr11pe管允許工作壓力0.2mpa。dn 200的管道采用pe管較為經(jīng)濟。機械柔性接口球墨鑄鐵管其優(yōu)點不像鋼管必須進行絕緣外防腐和陰極保護，鋼管和球墨鑄鐵管綜合造價相當(dāng)，有的城市的中壓管道也采用球墨鑄鐵管。鋼管架pe管因其造價比鋼管、pe管、球墨鑄鐵管高些，且為新產(chǎn)品，尚未廣泛使用。（4）閥門推薦使用免于維護、占地小的直埋閥。5.門站（1）根據(jù)長輸管線走向和城市總體規(guī)劃的空間結(jié)構(gòu)，選擇門站站址。（2）根據(jù)城市供氣規(guī)模確定門站供氣規(guī)模。（3）根據(jù)門站供氣規(guī)模確定站內(nèi)設(shè)備。且應(yīng)當(dāng)考慮發(fā)展預(yù)留。6.高中壓調(diào)壓站根據(jù)中壓管網(wǎng)布局，兼顧遠期發(fā)展需要和用氣規(guī)模，確定高中壓調(diào)壓站數(shù)量及分布。通過中壓管網(wǎng)的水力計算，確定每座高中壓調(diào)壓站的設(shè)計規(guī)模。7.高壓管線（1）走向根據(jù)供氣范圍、高中壓調(diào)壓站分布以及城市道路情況，確定高壓管線走向。（2）管徑根據(jù)門站出口壓力，高中壓調(diào)壓站的分布等，通過高壓管道高低峰水力計算，確定高壓管道的管徑（即要滿足低峰從門站至儲配站輸