* * 天然气管道输送工艺                                   授课人：于海安                单  位：山东天然气集输项目部                              二〇〇七年五月三十日      非常感谢大家的信任与支持，不足之处欢迎大家批评指正，本次课程要求如下：  ①熟记管输天然气气质标准，掌握天然气管道的输送工艺参数，包括输气量、输气压力、供气压力、输气温度、输送距离、气体组成；常用的输送方法，不加压输送、加压输送的特点及适用范围。 ③掌握输气管的压力分布及平均压力、不等输量复杂管的计算方法，能准确分析输气管基本参数对输气量的影响作用，并采取有效措施提高输气管输气能力。  ②掌握输气管的水力计算、气体管流的基本方程，包括管道内气体流动基本方程，稳定流动状态下水平输气管道中气体流量计算基本公式，非水平输气管道中气体流量计算基本公式。 一、天然气气质指标     1、天然气中硫化氢、二氧化碳等杂质组分均为金属材料的腐蚀性介质，当配输系统在低于天然气水露点的条件下运行时会出现严重的腐蚀。当天然气中硫化氢含量超过20mg/m3时，若其中还含饱和水，管道内壁将发生电化学腐蚀和硫化物腐蚀开裂（SSC）。电化学腐蚀会造成管壁减薄和点蚀等局部腐蚀破坏；（SSC）的破坏性更大，会造成管道无征兆突然破裂，极易造成重大恶性事故。   （3）净化处理时天然气生产的重要环节，气质要求与净化工艺密切相关        商品天然气质对输配系统计数经济的影响主要反映在以下几个方面： （1）烃类组分的含量决定天然气作为商品的技术经济指标-发热量 （2）准确测定天然气的气质指标也是准确计算天然气物性参数的关键  2、气质指标 气体体积的标准参比条件是101.325kpa，20℃ 天然气固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用 在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气中应不存在液态烃 在天然气交接点的压力和温度下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃ 水露点，℃ --- ≤3.0 二氧化碳含量，% ≤460 ≤20 ≤6 硫化氢含量mg/m3 ≤460 ≤200 ≤100 总硫含量mg/m3 〉31.4 高位发热量106J/m3 三类 二类 一类 项目   商品气分为三类，一、二类可供作民用燃料，三类气主要用作工业燃料或其他用途。为满足对管网对进口气质的要求则安装在线气相色谱仪，实施监控并在气质超标的情况下要求控制系统对进气阀门进行关闭。       2、输气压力：指管道最高输气压力，单位MPa，无压缩机的管道即为管道起点的最高压力，有压缩机时为压缩机出口压力。 二、主要输送工艺参数     1、输气量：按年输气量或日输气量计算，年输气量时，工作天数按350d计算       3、供气压力：输气管道沿线或末端向用户供气，供气合同中要求确定交气压力，管输天然气应满足此压力要求。      6、气体组成：由气田或交气方给出，使工艺计算的必备参数。     4、输气温度：天然气在输送过程中，由于土壤传热和压力降低产生焦-汤效应，导致温度降低，除对工艺计算产生影响外，对水、烃露点温度也会产生影响。站场的输气管道因此温度都比较低，空气中的水分液化成水，为防止锈蚀对设备的破坏，所以站场员工进行的日常维护保养、目前进行的标准化建设都有其重要作用。     5、输送距离：从天然气管道起点到天然气用户交气点即为输送距离。 根据主要输送工艺参数及下游用户的用气压力需求来确定：        1、不加压输送：直接利用天然气已具有的压力不用加压即可满足用户的用气需求。该方式主要用于天然气压力较高而输送距离较短的工况。 三、输送方式       2、加压输送：天然气压力不能满足压力需求而设置增压装置来对天然气增压。利用天然气已具有的原始压力不加压输送一段距离后，再在管线的中间位置设置增压装置以满足用户的勇气需求或管道的起点以及若干中间点设置增压装置以满足用户的需求。 四、水力计算 式中：ρ—气体的密度，kg/m3             v——气体的流速，m/s             t——时间变量，s             x——沿管长变量，m 对于稳定流动，其流动参数不随时间而变化，其连续性方程变为   1、连续性方程 式中：g——重力加速度，m/s2       ?——管道与水平面间的倾角，rad       λ ——水力摩阻系数       D——管道内径，m       P——管道中的气体压力，pa 2、运动方程 根据流体力学建立的运动方程为：  对于稳定流动，变为：  3、能量方程 Q——单位质量气体向外界放出的热量，J/kg； U--——气体内能，J/kg； h——气体的焓，J/kg； s——管道位置高度，m； 对于稳定流动，变为： 3、气体的状态方程 实际气体的状态方程为： P=ZρRT 4、气体流量的计算公式 水平管道工艺计算 水平管道是指管道沿线的相对高差小于200m的管道 式中：qvn——管道天然气的流量，m3/d; P1——输气管道计算段的起点压力（绝），MPa; P2——输气管道计算段的终点压力（绝），MPa; D——输气管道内直径,cm; λ——水力摩阻系数； Z——天然气的压缩因子； Gr——天然气的相对密度； T——天然气的平均温度，K； L——输气管道计算段的长度，km。 起伏管道 当管道沿线的相对高差大于200m时，按式计算 aΔh是输气管道终点与起点高差对输气管道输送能力的影响，终点比起点位置越高则输气能力越低，反之亦然。 式中：a——系数,m-1; Ra——空气的气体常数，在标准参比条件下，Ra=287.1名m2/(s2·K); Δh——终点对起点的标高差，m; n——沿线计算的分段数； hi——各计算分管段终点的标高，m; hi-1——各计算分管段起点的标高，m; Li——各分段管道的长度，km      是考虑线路中间各点相对高程对输气能力的影响，也就是线路纵断面特征对输气能力的影响,起伏越大输气能力越低。     可以得出结论：起终点高差对输气能力存在影响，而且还存在着起伏地形对输气能力的影响，该影响是由于输气管起点的气体密度大于终点的气体密度，整条管线的气体密度逐渐降低造成的。 水力摩阻系数计算 式中：K——管道内壁绝对粗糙度，m;      Re——雷诺数。       Q——工况下输气管流量，m/s;       D——管内径，m。     Δ*——输气管中气体在标准状态下的相对密度；      μ——气体的动力粘度，N·s/m2     输气管道的雷诺数常常高达106－107数量级，因此在大多数情况下为紊流，一般在水力粗糙区或混合摩擦区，城市配气管道一般为水力光滑区，上述两个公式为分区的两个雷诺数：小于Re1为水力光滑区，大于Re1小于Re2为混合摩擦区，大于Re2为阻力平方区 3．潘汉德尔A式 2．威莫斯公式 5．前苏联天然气研究所早期公式 4．潘汉德尔B式 由于输气管道气体的流态处于阻力平方区，局部阻力对输气管道流量影响较大，必须考虑由于阀门，弯头，线路分水器等引起的阻里系数，一般可考虑： 6．前苏联天然气研究所近期公式 输气管道沿线任意点的温度计算 当无节流效应时 式中：tx——管道沿线任意点的天然气温度，℃； t0——管道埋设处的土壤温度，℃； t1——管

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