大學燃氣輸配講座

燃氣輸配講座1引言我國天然氣管網發(fā)展形勢多氣源多途徑氣化城市數量增多城市管網規(guī)模擴大管網壓力增高系統(tǒng)級別增多2多氣源

“十二五”期間，我國將形成“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸、就近外供”的供應格局。

從天然氣需求分布看，環(huán)渤海、長三角、東南沿海仍是主要市場。

2015年我國天然氣市場需求2000-2400億立方米.

從供應側看，到2015年天然氣總供應能力應該能達到2220-2400億立方米，與需求大致平衡。

但不排除局部地區(qū)出現供應緊張，在保障總量供應的同時由于調峰設施不足，冬季‘氣荒’還會出現。3多途徑‘十二五’期間，國產常規(guī)天然氣、非常規(guī)天然氣、進口管道氣、進口LNG多種能源支撐天然氣市場。到2015年，我國將建成西二線、西三線、西四線、陜京三線、中衛(wèi)-貴陽、中緬、中俄等17條天然氣管道，新建干線管道長度2.4萬公里，建成LNG接收站4座、儲氣庫11座。456

鹽穴地下儲氣庫示意圖7氣化城市數量增多

2015年全國天然氣管道覆蓋31個省份，95%以上的地級市均用上天然氣。中石油預測8城市管網規(guī)模擴大管網壓力增高系統(tǒng)級別增多9101112在這個發(fā)展過程中，必然要建設很多城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)，在規(guī)劃、建設和運行管理過程中，從技術層面來說城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)的主要功能是什么？

輸氣、配氣和調峰主要解決的突出矛盾是什么？

供氣均勻和用氣不均勻的矛盾

安全與經濟之間的矛盾13如何更好的完成城鎮(zhèn)燃氣管網的任務，并解決好兩個矛盾，我們就要了解它、認識它，最后才能很好地解決各種矛盾。認識什么？城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)今天要講的燃氣輸配會從理論上來進行簡單的介紹。14

一、燃氣的分類及性質城鎮(zhèn)居民、工業(yè)等用燃氣是由幾種氣體組成的混合氣體，其中含有可燃氣體和不可燃氣體?？扇細怏w有碳氫化合物、氫和一氧化碳，不可燃氣體有二氧化碳、氮和氧等。燃氣的種類很多，如天然氣、人工煤氣、液化石油氣和沼氣。各種燃氣的來源不同，成分不同，性質就不同。15天然氣分為四種：氣田氣（純天然氣）石油伴生氣凝析氣田氣煤礦礦井氣（煤層氣）16天然氣是一種混合氣體，主要由烴類化合物構成包括甲烷、乙烷以及更高級的烴類等，還含有少量硫化氫、二氧化碳、氮、水蒸氣等非烴類組分。多數重烴，以及一部分乙烷和丙烷，在加工處理中常以液態(tài)形式從天然氣中分離出來。絕大部分的水、氣態(tài)硫化物、氮氣、二氧化碳以及雜質也是在各種加工處理階段中排除掉。天然氣是清潔燃料，城鎮(zhèn)理想氣源。17液化天然氣（LNG）有利于運輸和儲存。天然氣通過深度制冷，變?yōu)橐簯B(tài)，體積縮小600倍壓縮天然氣（CNG）中小城鎮(zhèn)的氣源，汽車燃料。天然氣是化工的原料氣：合成氨、乙炔等。18臨界參數與實際氣體狀態(tài)方程臨界參數:溫度不超過某一數值，對氣體進行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論加多大壓力都不能使氣體液化，這個溫度就叫該氣體的臨界溫度。如：丙烷臨界溫度是368k，或95℃，甲烷臨界溫度是191k，或-81℃19

在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫做臨界壓力。氣體的臨界溫度越高，越易液化。天然氣的主要成分甲烷的臨界溫度低，故較難液化；而液化石油氣較易液化。20實際氣體狀態(tài)方程壓力低于1MPa，溫度在10-20℃，工程上認為理想氣體——理想氣體狀態(tài)方程否則是實際氣體——實際氣體狀態(tài)方程21液化石油氣開采和煉制石油過程中，作為副產品得到的碳氫化合物。主要來自煉油廠的催化裂化裝置。主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。常溫常壓下呈氣態(tài)，當壓力升高或溫度降低，很容易轉變?yōu)橐簯B(tài)。從氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，其體積約縮小250倍。22城市燃氣輸配系統(tǒng)與使用燃氣的種類有關輸送熱值較高的燃氣經濟性好燃氣設計規(guī)范規(guī)定：作為城市燃氣的人工燃氣，其低發(fā)熱值應大于14700千焦/每標準立方米城市燃氣組分必須維持穩(wěn)定供應燃氣的華白指數與燃燒勢波動不超過5%燃氣的進一步細化分類，有《城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性》（GB/T13611）城鎮(zhèn)燃氣的類別及特性指標。2324幾種燃氣的密度和相對密度（即平均密度和平均相對密度，標態(tài)）燃氣種類密度相對密度天然氣0.75-0.80.58-0.62焦爐煤氣0.4-0.50.3-0.4氣態(tài)液化石油氣1.9-2.51.5-2.025爆炸極限爆炸極限定義：可燃氣體和空氣的混合物遇明火而引起爆炸時的可燃氣體濃度范圍稱為爆炸極限。爆炸極限下限：可燃氣體含量減少到不能爆炸。爆炸極限上限：可燃氣體含量增加到不能爆炸。26城鎮(zhèn)燃氣的質量要求質量要求《天然氣》（GB17820）中一類氣或二類氣的規(guī)定；

CNG加氣站天然氣：二類氣質量標準，增壓后及出站《車用壓縮天然氣》（GB18047）；《人工煤氣》（GB/T13612）27

二、燃氣管道的分類燃氣管道有很多分類法。

為什么要分類？ 燃氣易燃易爆，為了安全，從設計、建設、管理各個方面制定嚴格的規(guī)范和制度，保證燃氣管網系統(tǒng)的安全運行。28（一）根據用途分類1.長距離輸氣管道2.城鎮(zhèn)燃氣管道（1）輸氣管道（2）配氣管道（3）用戶引入管（4）室內燃氣管道第29頁293.工業(yè)企業(yè)燃氣管道（1）工廠引入管和廠區(qū)燃氣管道（2）車間燃氣管道（3）爐前燃氣管道30(二)根據敷設方式分類

1.地下燃氣管道：城鎮(zhèn)市區(qū)通常采用

2.架空燃氣管道：廠區(qū)或穿跨障礙第31頁31(三)、根據輸氣壓力分類名稱壓力（Mpa）高壓燃氣管道A2.5<P≤4.0B1.6<P≤2.5次高壓燃氣管道A0.8<P≤1.6B0.4<P≤0.8中壓燃氣管道A0.2<P≤0.4B0.01<P≤0.2低壓燃氣管道P≤0.01第32頁32三、長距離輸氣系統(tǒng)的構成1-井場（流程）裝置；2-集氣站；3-礦場壓氣站4-天然氣處理廠；5-起點站（或起點壓氣站）；6-管線上閥門；7-中間壓氣站；8-終點壓氣站；9-儲氣設備；10-燃氣分配站；11-城鎮(zhèn)或工業(yè)基地331、燃氣分配站任務分配站任務：對天然氣進行除塵、調壓、計量、加臭，保持城市管網壓力穩(wěn)定。設置清管球接收裝置。加嗅。分配站工藝分一級調壓、二級調壓等流程。342、分配站一級調壓工藝流程35

城市分配站也稱城市門站。在分配站或門站設置儲氣設計，增加儲氣功能則稱為儲配站。如高壓儲配站、CNG儲配站等。第36頁363.燃氣的加臭對加臭劑的要求（1）氣味；（2）對人體無害；不腐蝕管線；（3）其蒸汽不溶于水和凝析液；（4）沸點不高易于揮發(fā)；（5）不與組分反應，不易被土壤吸收。37加臭目的：有毒、易爆，漏氣危險無毒燃氣，爆炸下限20%，察覺；有毒（一氧化碳），空氣中一氧化碳含量達到0.02%，應察覺；加臭用量：16-20mg/Nm3；冬、夏之比2：1。成分：四氫塞吩，乙硫醇。添加量要適當（有腐蝕）。短期可多加。長輸管線起點站或終點分配站添加。38四、

城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)及選擇

（一）城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)的構成1.低壓、中壓以及高壓等不同壓力的燃氣管網；2.城市燃氣分配站、各種類型的調壓站或調壓裝置；3.儲配站；4.監(jiān)控與調度中心；5.維護管理中心。第39頁39

(二)城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)城鎮(zhèn)輸配系統(tǒng)的主要部分是燃氣管網，根據所采用的管網壓力級制不同可分為：1.一級系統(tǒng)低壓一級、中壓一級2.兩級系統(tǒng)3.三級系統(tǒng)4.多級系統(tǒng)第40頁40中壓一級與中低壓兩級系統(tǒng)的優(yōu)缺點從管道長度考慮從運行安全考慮從維護工作量考慮從用戶灶具前壓力考慮從調壓站占地考慮41(三)采用不同壓力級制的原因1.管網采用不同的壓力級制比較經濟；2.各類用戶所需要的燃氣壓力不同；3.未改建的老區(qū)和建筑物密集街道不宜敷設壓力較高的管道。第42頁424344(四)燃氣管網系統(tǒng)的選擇

在選擇燃氣管網系統(tǒng)時，應考慮到許多因素，其中最主要的有：（1）氣源情況：燃氣的性質；供氣量和供氣壓力；燃氣的含濕量和露點；氣源的發(fā)展或更換氣源的規(guī)劃；（2）城鎮(zhèn)規(guī)劃、遠景規(guī)劃情況、街區(qū)和道路的現狀和規(guī)劃、建筑特點、人口密度、居民用戶的分布情況；第45頁45（3）原有的城鎮(zhèn)燃氣供應設施情況；（4）用戶情況及對燃氣壓力的要求；（5）城鎮(zhèn)地理地形條件和地下管線、地下建筑物的分布情況；（6）儲氣及調壓方式。第46頁46

設計城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)時，應全面考慮上述諸因素進行綜合，從而提出數個方案作技術經濟計算，選用經濟合理的最佳方案。方案的比較必須在技術指標和工作可靠性相同的基礎上進行。第47頁47第48頁(五)城鎮(zhèn)燃氣管網系統(tǒng)舉例

低壓—中壓A兩級管網最為一般的系統(tǒng)。城鎮(zhèn)區(qū)域劃分：三個區(qū)氣源：天然氣儲氣：末端儲氣分配站：2個調壓：9個區(qū)域調壓站；

3個專用調壓站；48中壓：1個環(huán)低壓：3個環(huán)網主干環(huán)網次要枝狀布線方式：沿大街小巷布置低壓管網——老城區(qū)主要街道干管成環(huán)——城市的新建區(qū)第49頁49閥門低壓一般不設；中壓以上設：分段閥門；分支閥門；調壓站進、出口；穿跨越兩端。原則：非常必要的地方。第50頁50調壓站：作用：降壓穩(wěn)壓調壓站作用半徑位于供氣區(qū)中心調壓站間等管徑連接第51頁51

(六)城鎮(zhèn)燃氣管道的布線

A.城鎮(zhèn)燃氣管道的布線依據1.管道中燃氣的壓力。2.街道其它地下管道的密集程度與布置情況。3.街道交通量和路面結構情況，以及運輸干線的分布情況。4.所輸送燃氣的含濕量,必要的管道坡度,街道地形變化情況。第52頁525.與該管道相連接的用戶量及用氣量情況，該管道是主要管道還是次要管道。6.線路上所遇到的障礙物情況。7.土壤性質、腐蝕性能和冰凍線深度。8.該管道在施工、運行和萬一發(fā)生故障時，對城市交通和人民生活的影響。第53頁53

B.高壓燃氣管道的布置高壓管道的主要功能是輸氣，并通過調壓站向壓力較低管網的各環(huán)配氣。1.高壓管道最重要：壓力高安全性要求高。按建筑物密集程度分為四個管道地區(qū)等級。地下燃氣管道與其他建筑物之間的水平、垂直凈距應符合《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB50028）。第54頁542.高壓管道宜布置在城鎮(zhèn)邊緣或有足夠安全距離的地帶，并應連接成環(huán)網，以提高高壓供氣的可靠性；埋地敷設。3.高管道是城鎮(zhèn)輸配系統(tǒng)的主要干線，必需綜合考慮近期建設與長期規(guī)劃的關系。4.不應通過重要設施場所。第55頁55C、次高壓、中壓及低壓燃氣

管道的布線

1.地下燃氣管道不得從建筑物和大型建、構物的下面穿過。應保持必要的水平、垂直凈距，符合現行國家標準《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB50028）。2.中壓管網應布置在城市用氣區(qū)便于低壓環(huán)網連接的規(guī)劃道路上，盡量避開繁華或鬧市區(qū)的主要交通干線，以減少管道施工和管理維修的困難。第56頁563.中壓管網應布置成環(huán)網，以提高其輸氣和配氣的安全可靠性，并盡量靠近各調壓站。4.低壓管網的主要功能是直接向各類用戶配氣。低壓管網以環(huán)狀管網為主體，成環(huán)邊長宜控制在300~600米，允許枝狀管道。5.應