輸氣管道工藝設計畢業論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 產量（東營區域內）呈下降態勢，隨著東營市城市生活用氣和工業用氣的逐年增加， 億立方米下調到 2008 億立方米和2009 億立方米。由于地處沿海，又夾在中石油、中石化兩大公司的勢力范圍中間，因此成為三大巨頭爭奪的焦點。2009年在將陜京二線和西氣東輸二線通過冀寧聯絡線和泰安支干線接入山東之后，中石油集團公司更進一步切入了山東省境內的天然氣管網建設。到2020年，中石油計劃在山東投資近500億元建設天然氣管網及配套設施。2010年9月10日上午，中國石化山東LNG（液化天然氣）項目開工奠基儀式在山東青島膠南市舉行。自2005年開始，山東已成為我國能源消費第一大省，但主要以原煤和原油為主，天然氣消費僅占一次能源消費總量的1％左右，對清潔能源的市場需求極為迫切。更為重要的是，多家競爭將會使天然氣價格有所下降，并大大加快氣化山東的進程，讓老百姓用上清潔、高效的便宜天然氣。長距離輸氣管道，尤其是大口徑高壓力的長輸管道往往跨省區甚至跨國界輸送巨量的天然氣，是能源運輸的大動脈。“創造能源與環境的和諧統一”是管道建設的目標之一，采用新技術、新材料和新工藝，借鑒相關行業的成功經驗，將種植草木的護坡成功地應用于本工程。目前在國外，管徑在508mm及以上的輸氣管道基本上都應用了內涂層。一方面，使得人們更難于了解和掌握管道系統的運行規律，論證和提出合理的設計方案和運行方案的難度增大，難于分析和處理管道系統的事故工況；另一方面，由于管道系統的運行狀況直接影響著天然氣的產、供、銷之間的關系。世界天然氣資源豐富但分布不均衡，80%的天然氣儲量集中于俄羅斯、中東和中亞地區。可將世界液化天然氣市場劃分成美洲、歐洲和亞太三個進口中心市場。 比較世界液化天然氣主要市場：美洲市場，美國是最大的LNG 進口國，其主要進口源是挪威、特立尼達多巴哥、比利時、埃及和尼日利亞，少量來自卡塔爾。中東有向歐洲、東亞、北非供氣的有利地理條件。據不完全統計，到目前為止，全世界各種石油及天然氣長輸管道總長為200多萬公里，其中石油和天燃氣大約各占一半。主要成分為甲烷，通常占8595%；其次為乙烷、丙烷、丁烷等。2010年，國內天然氣表觀消費量首次突破1000億立方米，%。第一、我國油氣資源總體豐富，但人均擁有不足。總得來說，受多種因素影響，國內石油市場變化較大，石油需求很不平衡。2008年，我國石油企業經受了全球金融危機擴散蔓延，國際原油價格大起大落，國內石油市場劇烈波動，以及特大自然災害的影響，油氣行業保持了平穩較快發展的勢頭，探明石油天然氣儲量繼續增長，原油的加工量和成品油的產出量均創歷史新高，為促進國民經濟持續健康發展做出了重大貢獻。按功能可分為：調壓計量站、清管分離站、配氣站和壓氣站等。美國為了開發利用阿拉斯加的天然氣資源，于1980~1986年建成了美國橫貫阿拉斯加輸氣管線系統，該系統貫穿阿拉斯加和加拿大境內，向美國本土48個州輸氣，總長達7763km。前蘇聯采用大口徑多層壁管線輸送秋明油田天然氣，鋼材耗量降低了23%~25%，凈投資節省了15%~16%，全部費用節省了14%~15%。由于該內涂層的作用主要不是為了防腐，因此涂層厚度僅為幾十微米。(6) 采用富氣輸送富氣輸送使壓縮站所需功率下降；富氣輸送還省去進入管道前分離乙烷、丙烷、丁烷的花費和輸送液化石油氣到最終用戶的費用。系統總輸氣能力（包括支線）超過10000108m3/a；固定資產總值（不包括城市供氣管網）約650億盧布，占整個燃料部門固定資產總值的68%。阿—西輸氣管道從阿爾及利亞穿越直布羅陀海峽后進入西班牙的塞維利亞，全長1434km，管徑1220mm；該管道從塞維利亞一直延伸到葡萄牙、法國和德國[11]。為了使管線在某一地點發生損壞時不至于造成更大范圍的斷氣和放空損失，應分段設置截斷閥，它在發生意外爆破事故時能可靠關閉。長距離輸氣管道，尤其是大口徑高壓力的長輸管道往往跨省區甚至跨國界輸送巨量的天然氣，是能源運輸的大動脈。一般具有分離、調壓、計量、清管發送等功能。③氣體分輸站它是在輸氣管道沿線，為分輸氣體至用戶而設置的站場。(2) 清管輸氣管線在施工過程中積存下來的污物和管道投產運行時所積存下來的腐蝕產物，都是影響氣質、降低輸氣能力、堵塞儀表、影響計量精度和加劇管線內壁腐蝕的主要因素。輸氣首站內調壓設計中應符合輸氣工藝設計要求并應滿足開工、停工和檢修的需要。建成后可解決沿線中東部地區5個省市大中城市的氣化問題[14]。隨著綜合機制技術的提高，目前這些設備也都進行了更新換代。可以做到不停氣更換孔板并且全部使用計算機進行流量積算，可遠傳實現全自動無人操作。原來我國郵電通信較落后，很多地方無法滿足數據傳輸要求，因此長輸管線都要自己建立專用通信系統，現在我國的通信質量已和發達國家沒有多大區別，所以租用地方通信線路既可以減少首次投資，又方便與地方計算機信息網絡連接，以求資源共享。穿長江過黃河已不再成為難題。在設計前必須收集到足夠的資料，這些資料包括：(1) 氣源情況即氣源的地理位置、規模、組分、壓力以及近期、遠期規劃，還需了解沿線附近石油天然氣資源勘探情況。加壓輸送要消耗大量能源并使整個系統經營管理復雜化，經營費用劇增，而為了降低輸量增大管徑所帶來的線路造價也隨之增加且管徑增加受到制管能力的限制，因此要求兩者之間進行詳細的比較后才能決定。盡可能把各種站和并建設，以節約投資和方便管理。所選站址應具有良好的工程地質、水文地質條件，避開可能發生泥石流，滑坡等不良工程地質地段和其他不宜建站的地方。②除正常運行要求的功能外，各種站場都應有越站旁通、安全泄放、排空檢修、壓力報警等功能。對大型機組可雙層布置，一層為管道和輔助設備，二層為操作平臺和儀表控制柜。(1) 廠房高度 （21）式中—廠房高度，cm；—地基高度，cm；—設備基礎到壓縮機軸線的高度，cm；—壓縮機或驅動機最大外殼半徑，cm；—吊掛繩高度，cm；—主、副吊鉤到吊車軌面的高度，cm。(6) 線路必須避開重要的軍事設施、易燃易爆倉庫、飛機場、火車站、海（河）港碼頭以及國家重點文物保護單位和自然保護區等。(4) 四級地區是指四層及四層以上樓房普遍集中、交通頻繁、地下設施多的區域[16]。④跨越點必須在河流歷史上無變遷的地段。吊架式管橋主要特點是輸氣管道成一多跨越連續梁，管道應力較小，并且能利用吊索來調整各跨的受力狀況。根據當地交通情況并可增設橋面系統。由于輸氣管道本身特點，管拱往往是無鉸拱，因此剛度比有鉸拱大。塔架能順管橋方向自由擺動調節纜索的內力平衡。 管道材質及壁厚選擇 材質選擇優選管道用鋼是保證工程質量、減少工程投資的重要環節。至今逐步形成了石油瀝青、煤焦油瓷漆、聚烯烴、環氧樹脂等高分子材料。為了監測全線保護效果全線每公里設有一點為測試樁，定期游巡線員進行現場測試并做好記錄。一般說來，大型干線輸氣管道的工藝計算比較復雜：(1) 在計算中要考慮的因素很多，諸如終點與起點的高差、沿線的地形、分氣點和進氣點的分布及分氣量和進氣量的大小、輸氣管道末段的儲氣功能等。計算順序概括如下：(1) 對一種輸量，設定幾種管徑、幾個壓力等級（、10MPa）、幾個壓比（根據俄羅斯的經驗，在輸氣管道上一般采用的壓比范圍為：～），從而組成多種方案；(2) 計算每一個方案的壓氣站間距；(3) 計算末段長度；(4) 確定壓氣站數；(5) 計算單站功率；(6) 初選燃—壓機組型號，初定機組臺數；(7) 計算燃料氣耗量；(8) 計算耗鋼量。但在工程實踐中（特別是由于電子計算機的應用），通常采用混合摩擦區的公式，即既考慮雷諾數Re的影響，又考慮管壁當量粗糙度K的影響。在具備了足夠的、所必需的原始資料和原始數據后，在上述工藝計算的基礎上，就可進行較詳細、深入、精確的計算。當然，利用國內外已開發的有關軟件，通過計算機可以迅速求得各種輸氣方案的參數。天然氣長輸管道中輸配氣站場較多，且站場的地理位置較為分散，自然環境較差，交通不便。(4) 外加電流的陰極保護的構成及說明①陰極保護站設施：恒電位儀，電極，陽極地床，陽極電纜，陰極電纜和測試電纜。 管道防腐材料選用原則(1) 防腐材料技術可行性與經濟合理性統一。結構較前兩種懸吊管橋簡單，施工方便。⑤大型河流、深谷等不易砌筑墩臺基礎，以及臨時施工設施時可以選擇柔性懸索管橋、懸纜管橋、懸纜管橋和斜拉索管橋等跨越結構。但桁架結構耗費材料較多，結構自重大，施工量大，一般不宜采用[17]。由于托架橫斷面成三角形，構成空腹梁體系，因此側向變形較小。⑦跨越點附近應有施工組裝場地或有效方便的交通運輸條件，以便施工和今后維修。(1) 跨越位置選擇一般應遵循以下原則①跨越點應選在河流的直線部分。光照充足，降水豐沛是該地區的氣候特征。線路局部走向應根據大中型穿跨越工程和壓氣站位置進行調整。天然氣壓縮機在場房內的布置安裝，應根據機型、機組功率大小、外形尺寸、檢修方式等綜合考慮確定。⑥為減低壓縮機葉片的磨損，壓氣站應設計為二級除塵流程，先進行多管旋風除塵再進行過濾。當一條管線因季節氣候等因素引起需求氣量波動時，管道壓力隨之變化，壓氣站的進出口參數也跟著變化。分輸站（或接收站）要考慮支線長短，壓氣站和清管站具體站址可設在一定范圍活便利。壓比的選擇和壓縮方式有關，通常在長輸管線上多選擇離心式壓縮機。長輸管線的工藝設計通常包括以下內容：(1) 決定管線的輸送能力和總工藝流程在決定管道輸送能力時必須給今后發展留下足夠的余地，同時還必須考慮管道維修、事故處理對輸量的影響，同時也可以核算末段的儲氣能力。目前管道設計工作基本上都在計算機上進行，使用各種軟件包進行工藝設計計算，計算機繪圖。如穿越河流、鐵路、高速公路等。在管線發生破裂時這種閥能由管道內壓力的瞬間變化能及時關閉閥門，以防止事故擴大，起到安全保護作用。調壓閥是輸氣管道上應用最多的穩壓設備，長輸管線上用的全為自力式調壓閥。大口徑管道的制造需要有高強度的鋼材作基礎，管線專用鋼材應運而生。氣體流量裝置應設置在輸氣干線上、分輸氣干線上和配氣管線上以及站場的自耗氣管線上。其發送筒的長度應能滿足最長清管器或監測器的需要，一般不應小于筒徑的3~4倍；其接受筒長度應更長一些，因為它需要容納不許進入排污管的大塊清除物和先后連續發入管道的兩個或更多的清管器，其長度一般不小于管徑的4~6倍。主要流程是接收來氣經分離、調壓、計量后去化肥廠及居民區；接收清管器；事故狀況及維修等防空和排污[13]。一般分為壓氣站、氣體接收站、氣體分輸站、清管分離站等幾種類型。清管站通常與其它站合建為一個站場，往往同時完成多種功能。管道內不可避免地遺留有施工過程的留下的污物和長期運行后產生的鐵銹、固體顆粒、積液等。由于產地和用戶之間距離的長短不等、氣田原始壓力高低不同，長輸管道在輸送過程中往往需壓縮機進行增壓。③北美輸氣管網在北美洲，從加拿大到美國到墨西哥形成了龐大的輸氣管網系統。(8) 輸氣干線網絡化人們從長期的天然氣開發和利用的經驗教訓中認識到，單條輸氣管道具有很大的局限性，在條件允許的情況下，將若干單條輸氣管道相互連通，形成管線網，則具有許多優越性，主要表現為：多氣源供氣，可提高供氣的可靠性；有利于拓展天然氣市場；有利于充分利用輸氣管道的能力，不會因某一氣源的衰竭而出現無氣可輸的管道或管段；有利于提高輸氣調度的靈活性等。自動化與通信系統發展速度之快，已使該系統設計水平的高低，常常被作為評價某一天然氣儲運工程現代化水平的依據。目前世界陸上輸氣管道的最高設計壓力為：美國10MPa，美國7MPa，德國和意大利8MPa。在其他如輸送壓力（）、溫度（+40℃）相同條件下，管徑越大，輸氣能力越高；在其它如管徑（720mm）、溫度（+40℃）等相同條件下，輸送壓力越高，輸氣能力越大。高壓輸送是天然氣的密度增加，流速減小，降低了管道的沿程摩阻，提高了輸送效率；此外，天然氣的密度增加，將提高氣體可壓縮性，降低壓能損耗，提高了壓縮效率；管道輸送能量消耗下降，可減少壓縮站裝機功率，加大站距，降低投資；高壓輸送要求使用強度更高韌性更好的管線鋼。撰寫設計說明書，計算說明書。六是石油供應缺口進一步擴大。截至2008年底，特別是西氣東輸管道建成以后，今年2月，又一里程碑式管道工程，西氣東輸二線開工建設，西起新疆，途徑甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、湖南、江西、廣東、廣西、浙江、江蘇、上海、山東等14個省區市和香港特別行政區。“十二五”期間我國將繼續提高天然氣在一次能源消費中所占的比重，加速天然氣配套基礎設施建設、開展“分布式能源”利用項目將成為未來五年天然氣市場發展的重點。截至2010年底，%。石油天然氣是優質能源，改革開放以來，特別是20世紀90年代以后，隨著我國經濟持續快速發展，油氣需求一直以較快速度增長，直接推動了國內石油天然氣行業的不斷發展。北美地區基本自給自足，歐盟嚴重依賴進口，亞太進口 依存度快速增加，前蘇聯區是天然氣最大供應源，中東地區有巨大天然氣出口潛力，南美和非洲內陸天然氣工業基礎落后。隨著能源結構調整的深入，以及天然氣價格漲幅大大低于同期石油價格的漲幅， 因此預計天然氣價格仍將以較大的速度上漲。總體看， 天然氣價格從2000 年的$4/cif 猛增到 2008 年的$10/cif 左右，上漲了100% 以上。在全球能源結構中，%上升至35%；2010年前后，天然氣在全球能源結構中的份額將超過煤炭；2020年前后，將超過石油，成為第一能源。工業國家從二十世紀初開始天然氣利用研究，到二十世紀三、四十年代天然氣工業利用己達相當水平。由此可見，每座壓氣站的設備應該分階段投產，而且，在每一階段應該投入的工作機組數要視輸氣管道再改發展階段的需要而定，需要多少臺，就投入多少臺，換句話說，如果建設中的壓氣機車間的部分設備已足以滿足輸氣的要求，那么就應該將其投入運行，而不必等待該壓氣站所有的設備全部投產。為了改變流體的流動性能，在水管中應用了內涂層。清管站通常與其它站合建，往往同時完成多種功能。長距離輸氣管道的輸量受輸送壓力、管徑及壁厚、沿途所設壓縮機站數等工藝參數的制約，當輸送壓力、管徑確