中江供气管道工艺设计

兴隆中江供气管道工艺设计目 录1绪论11.1设计的背景和目的11.2国内外行业状况11.2.1国外行业状况11.2.1国内行业状况21.3设计遵循的规范标准和原则21.3.1遵循的规范标准21.3.2设计原则22设计说明书42.1设计原始资料42.2站场的总体规划42.2.1站场站址的选择42.2.2站场设计52.2.3站场工艺流程52.2.4清管介绍72.2.5消防设计82.3主要设备的设计安装92.3.1管道92.3.2汇管设计安装102.3.3一般阀门112.3.4安全阀122.3.5调压器132.3.6流量计142.3.7压力和温度测量仪表152.4清管和试压162.5防腐162.6环境保护172.6.1污染物172.6.2污染物的处理172.7节能182.7.1能耗分析182.7.2节能措施183计算说明书193.1设计相关参数计算193.1.1已知参数单位换算193.1.2天然气相关参数的计算193.2站场内管道233.2.1管道计算233.2.2管道汇总253.3除尘器253.3.1除尘器主体相关计算263.3.2除尘器进出口管径和壁厚计算283.3.3除尘器尺寸汇总293.4安全阀303.4.1安全阀的计算303.4.2安全阀的选型323.5汇管323.5.1汇管管径计算323.5.2汇管壁厚计算333.5.3汇管尺寸汇总343.6调节阀343.6.1调节阀流通能力计算343.6.2调节阀选型353.7流量计363.7.1流量计算公式及相关参数确定363.7.2计算与选型383.8其它阀门393.8.1球阀393.8.2闸阀403.9压力和温度测量仪表413.9.1温度测量仪表413.9.2压力测量仪表414结论42致 谢43参考文献44附 录46III1绪论1.1设计的背景和目的近年来，随着我国经济的快速发展，我国对能源的需求量不断增加，同时人民生活水平的不断提高，大家越来越重视生活环境的质量。因此，天然气作为清洁优质能源和化工原料倍受欢迎，需求量也就逐年大幅度增加。天然气管道系统是天然气生产和应用过程中不可缺少的环节，其工程建设技术水平和运营管理水平直接关系到安全、环保及用户的切身利益。输气站是天然气管道系统的重要组成部分之一，其主要功能包括净化、调压、计量、清管等。根据输气站所处的位置不同，各自的作用也不同。首站是长输管线的起点；中间站则有增压站和分输站之分；末站是输气站终点；城市门站则是城市配气的起点。安全可靠、准确经济的输气站是高质量设计、建设和操作的结果，可以将气体保质保量和安全经济的输送到用户，并带来巨大的社会效益和经济效益。1.2国内外行业状况1.2.1国外行业状况国外天然气长输管道的发展比较早，世界上第一条输气管道是1886年美国的宾夕法尼亚州的凯恩到纽约的布法罗。现代输气管道发展始于20世纪40年代末。从20世纪50年代，前苏联就开始天然气长输管道建设。到80年代，他们已建成六条超大型中央输气管道系统，全长近两万公里，管径12201420毫米。经过半个多世纪的发展，国外天然气长输管道无论是设计、施工、运营管理，还是管材、储库调峰、原动机等相关技术都有了很大进步。特别是高压大口径干线输气管道的技术，均处于领先地位。目前国外输气管道主要管道特点是：（1）大管径。国外干线天然气管道直径一般都在1000毫米以上。这些大口径管道的施工技术都比较成熟。（2）提高输气压力。目前，世界陆上输气管道的最高设计压力为：美国高达12MPa，前苏联高达7.5MPa，德国和意大利高达8MPa，中国高达10MPa。（3）提高管材的强度，采用高强度管材。外国输气管道普遍采用X70级管材，近年来X80级管材已用于管道建设。据文献介绍，用X80级管材可比X65级管材节省7%建设费用。目前，加拿大等国的输气管道已采用X80级管材。欧洲的一些钢管制造商已经开始研制X100级管材。（4）数字化技术自动化技术高。国外有先进的遥感（RS）、遥测（DCS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）等4S技术建立基本数据库。同时有先进的SCADA系统对管道运行进行自动监控和自动保护。1.2.1国内行业状况从20世纪60年代我国建成了巴渝第一条输气管道以来，经过几十年的建设发展，天然气长输管道事业有了很大的发展，并逐渐有了相对完善的石油天然气行业相关的规范标准，如输气管道工程设计规范、城镇燃气设计规范、石油天然气工程总图设计规范、油田油气集输设计规范、石油天然气工程防火设计规范等，这些规范标准并在与时俱进，不断更新完善。目前国内在天然气输送行业的设计技术也在不断进步, 在西气东输等管道工程得到了广泛的运用。西气东输管道干线全长约3900km；设计输量为120×108m3/a；设计压力为10.0MPa；管径为1016mm，体现了大口径高压力的特点。除此之外，西气东输还采用了先进的SCADA系统。当然不足之处还是存在的，不成网、管输利用率低和旧管道自动化水平低是最主要的三点。1.3设计遵循的规范标准和原则1.3.1遵循的规范标准（1）输气管道工程设计规范（GB50251-2003）（2）城镇燃气设计规范（GB50028-2006）（3）石油天然气工程制图标准（SY/T 0003-2003）（4）石油和天然气工程设计防火规范（GB50183-2004）（5）油气集输设计规范（GB50350-2005）（6）用标准孔板流量计测量天然气流量（SY/T6143-2004）（7）输送流体用无缝钢管（GB/T8163-2008）（8）无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差（GB/T17395-2008）（9）总图制图标准（GB/T50103-2010）（10）石油天然气站内工艺管线工程施工及验收规范（SY0402-2000）1.3.2设计原则（1）严格按照国家行业的相关标准规范；（2）工程建设结合远期发展目标，合理分配，统筹安排； （3）设计及建设过程中应充分的考虑HSE因素；（4）根据现有管道的水平，结合新老系统的情况，从发展的角度出发，积极采用成熟可靠、先进实用的技术进行设计；（5）站址选择应遵循相关政策法规；（6）建站方式应满足安全和工艺技术的要求； （7）设计中的相关设备材料尽量采用国产通用的，以节约费用。2设计说明书2.1设计原始资料本工程为兴隆输气站至中江县顺风燃气站供气管道工程，从兴隆输气站由720北干线兴隆阀室来气，压力为2.53.0MPa。沿途设辑庆、南山分输阀井及调压站、中江调压站，解决兴隆中江县管道沿线乡镇和中江县顺风燃气CNG站用气需求，近期2.5×104m3/d4.5×104m3/d，远期7×104m3/d10×104m3/d。辑庆、南山、中江分别用气比例为25%、10%、65%。下表为天然气气质，天然气密度为0.726kg/m3，低发热值为34MJ/m3。表 2.1 天然气气质组分CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10Mol%94.87372.35310.3090.0250.054组分iC5H12nC5H12C6H14CO2N2Mol%0.0290.0130.0320.6551.6561该地区位于四川省中部，盆地西部，西北高，东南低，为中低山区介于丘陵。属亚热带季风性湿润气候，年降水量882.5毫米，年均气温16.7，无霜期286天。2.2站场的总体规划2.2.1站场站址的选择（1）站址的选择必须服从输气干线的大众走向，满足目前生产需要，并为今后发展留一定余地； （2）站内外构筑物之间的安全距离应满足国家现行原油和天然气工程设计防火规范和建筑设计防火规范的要求；（3）满足城市规划和消防要求，特别是门站要考虑城市景观等协调；（4）站场放空排污系统满足环保排放要求；（5）站址应尽量满足交通、给水、供电、通信、生活等条件；（6）地势平稳开阔，建站土方工程量小同时，节省用地；（7）避开山洪、滑坡及其他不宜建站的地方；（8）尽量选择地下水位低，无侵蚀性的地方。2.2.2站场设计本着站场应该以简单方便为主，在建设设计中首先考虑安全可靠、经济高效和准确输送等要素。安全可靠、经济高效和准确输送的高压站场是高质量设计、施工建设以及准确操作的结果。因此站场在保持其设计简洁简单的同时，还必须考虑所有与站场相关的基本因素。除此之外，必须认真考虑正在使用并且长期使用的关键部件的安全性。一个先进的现代化的精确站场，设计者也应该试着考虑融入先进设备仪器。一般情况下，为了得到安全可靠并且能够准确调节计量站场，设计者必须充分考虑直接影响设备选择的相关设计参数。主要的设计参数有：流量分布、最小和最大流量、正常操作压力、最大允许操作压力、控制形式等等。其他需要考虑的相关因素有：未来流量变化、投资费用、安全因素、操作和维护、建设可行性、现场位置、政府法律法规、公司的政策、对环境的影响等。将收集拿到的这些相关资料经过比较后，融入站场的设计中。2.2.3站场工艺流程所设计的各个站场的工艺流程图如下 ：图 2.1 兴隆站工艺流程图图 2.2 辑庆站工艺流程图图 2.3 南山站工艺流程图图 2.4 中江站工艺流程图2.2.4清管介绍输气管道系统的使用寿命和效率与管道内部空间和管内壁的清洁光滑状况有很大关系。对管道不利的介质，如水（游离水和饱和水蒸汽）、硫类物质、凝析油、机械杂质等，进入管道后引起管道内壁腐蚀，从而增大管道内壁的粗糙成都度。大量游离水和管道腐蚀产物的聚集，造成管道的流通截面缩小甚至是管道局部堵塞，在工程施工的过程中大气环境也将造成管道生锈，同时不可避免的有一些泥土、焊渣等危害管道的物质遗留在管道内。管线站场进行水试压以后，仅仅依靠高程差排水是很难完全排净的。为解决上述问题，对管道内壁和内部空间进行清扫是十分重要的。因此清管工作是保护管道的一项重要工艺措施。进行清管工作的基本目的简述为下面几点：（1）保护管道设备，使其不受输送介质中残留的有害物质的腐蚀，延长设备管道的使用寿命；（2）改善管道内光洁度，减少水力摩阻，提高管输效率，节约能源；（3）保证管内输送介质的纯度。2.2.4.1清管装置清管装置包括清管器的接收和发送两种装置，并附设在站场上，便于管理。在大型的长输管道上，由于凝析水量较多，并且存在积水条件相对集中的管段，则应该考虑单独建立清管站，因为大量游离水长距离通过无积水的干燥管段，不但会增加清管消耗的费用造成浪费，而且造成干燥管段的污染引起不必要的腐蚀。清管装置包括快开盲板、收发筒、阀门、装卸工具和工艺管线以及清管球通过指示器等相关辅助设备。快开盲板及收发球筒是清管装置的主要部分。一般情况下，筒径大于公称管径12倍。发送筒长度应能发送最长的清管器，一般不小于发送筒径34倍。接收筒相对于发送筒更长一些，它要容纳不能进入排污管线的大块污物，和连续进入管道的两个甚至是更多的清管器，一般情况下其长度大于接收筒径46倍。排污管在收发筒的底部，放空管在收发筒的顶部，两者的接口都必须焊装挡条来阻挡大块污物，这样可以避免堵塞管道，否则将引起相当复杂