第四章 长距离输气管道及城市输配气工程

第四章

第一节天然气的储运销一体化系统

一、天然气的组成与用途

工业与民用燃气：天然气、人工煤气、液化 石油气和沼气 用途：火力发电厂、民用、汽车、化工原料 来源：气田气、石油伴生气、凝析气田气、 煤层气。 主要成分：甲烷、乙烷、丙烷和丁烷

二、基本概念(一)标准状态与标准体积 天然气计量的标准状态：20°C,1标准大 气压(101325Pa ) 城市燃气行业的标准状态：0°C,1标准 大 气压(101325Pa ) 美国天然气行业：60°F(15.6 °C),1标 准大气压(101325Pa ) 标准状态下的体积称标准体积。

(二)天然气组成的表示方法 体积分数：各种组分的分体积在天然气 的总体积中所占的比例；是 温度、压力的函数。 摩尔分数：各种组分的摩尔数在天然气 的总摩尔数中所占的比例。 1摩尔纯物质的质量在数量上等于该物质 的分子量，单位：克。 质量分数：各种组分的质量在天然气的 总质量中所占的比例。

(三)天然气的密度与相对密度

密度：单位体积天然气的质量，温度、压力的 函数。 物理标准状态：0°C,1标准大气压(101325Pa), 密度为：分子量/22.4,克/升 相对密度：相同温度、压力下天然气的密度与 干空气的密度之比。因不是理想气 体，是温度压力的函数。通常指标 准状态的相对密度。 气田气：0.58~0.62,伴生气：0.7~0.85

(四)天然气的粘度

起因于：两层之间摩擦和两层之间分子 的热交换。 液体的粘度随温度升高而降低，压力不 高时气体粘度随温度升高而升高。 相同温度下，压力越高，天然气的粘度 越大。

(五)天然气的节流效应

正节流效应和负节流效应 正节流效应：节流后压力下降、温度下降。 负节流效应：节流后压力下降、温度升高。

(六)天然气的含水量和露点

含水量：标准单位体积干气所含的水蒸汽质量，单 位kg/Nm3。 进入干线管道的含水量不应超过96~128mg/ Nm3 水露点：任一给定压力下，湿天然气中的水蒸气 分压等于某一温度下水的饱和蒸气压时 的温度。 天然气水露点：天然气在一定压力下析出液态水 时的最高温度； 天然气烃露点：天然气在一定压力下析出液态烃 时的最高温度。

三、天然气供气系统的组成及特点(一)天然气一体化供气系统 从气田的井口装置开始，经矿场集气系 统、气体净化系统、干线输气管道、再通过 配气管网到用户，天然气所通过的所有环节 构成了一个统一的、一体化的储运销系统。 它是一个密闭的、连续的水力系统。

(二)天然气供气系统的组成

油气田矿场集输管网 天然气净化处理厂 长距离干线输气管道或管网 城市输配气管网 储气库

第二节长距离输气管道的组 成及勘察设计

一、长距离输气管道的组成

二、输气管道水力计算

水力计算的目的 研究输气管的流量与压力之间的关系。 管道的压降组成 三部分： 消耗于摩阻的压降 气体上升克服高差的压降 流速增大引起的压降(加速压降)

输气管流量

pQ pZ D Q C0 Z *TL 2 2

5

0.5

直径对流量的影响 若直径增大一倍，则 Q2=5.66Q1——加大直径 是增加流量的好办法，也 是输气管向大口径发展的 主要原因。 长度(或站间距)的影响

pQ pZ ClQ2 2

2

C

Z *TC0 D2 5

若站间距缩小一半，流量 Q2=1.41Q1——倍增压 气站，输气量只能增加 41%。

pQ pZ D Q C0 Z *TL 2 2

5

0.5

输气温度对流量的影响 输气温度越低，输气能力越大。 起、终点压力对流量的影响

改变相同的压力时，提高起点压力对增大流量的影 响大于降低终点压力的影响——高压输气效率高；同时提高起终点压力，也能增大输气量。

三、输气管道热力计算

为水力计算服务 预测管段中出现凝析液和水合物情况。

四、输气管段中水合物的形成 规律及其预防措施(一)水合物的基本概念 天然气中某些组分与液态水在一定温度、 压力下所形成的外形像冰霜的物质。 节流处最易形成。

(二)形成水合物的条件

温度、压力、水分条件。 临界温度：高于此温度不会形成水合物。