【正文】 境、有害于人體。最后， 西吉 站為中間清管站，不必要將 5μm以下 的 雜質(zhì)除盡，使用過濾式分離器經(jīng)濟性差。首先， 中貴 輸氣管道 西吉 段氣體中雜質(zhì)主要 是 固體雜質(zhì)，不適于使用組合離心式分離器，其次， 固體雜質(zhì)的直徑 大 約為515μm，不適宜使用重力式分離器和循環(huán)分離器。它的缺點是當(dāng) 分離 粒徑大部分小于 5μm時，分離 效率急劇下降，分離精度沒有過濾式分離器高。它的 分離 效率 可以 達 到 91%～ 95%左右， 分離 效率 比較 穩(wěn)定，操作彈性大，噪音小，存壓外殼磨損小。其原理與旋風(fēng) 分離 器基本相同。 (6) 多管 式 旋風(fēng) 分離 器 多管旋風(fēng) 分離 器是由若干個并聯(lián)的旋風(fēng) 分離 器單元（旋風(fēng)子）組成的 分離 設(shè)備。 組合離心式分離器 的優(yōu)點是 :結(jié)構(gòu)緊湊，分離效率高、彈性范圍大，能較好滿足現(xiàn)場使用 的 要求。一、二級分離出的液體 分段積聚和排出，避免了因兩級的壓差而 產(chǎn)生 的液體串流飛濺。 這種分離器的分離效率為 99％，能 夠 在較寬的操作壓力和流量范圍內(nèi)進行有效地分離。分離出的液沫在器壁處積聚并 且 下流至二級儲液室。液滴在 其 重力作用和氣體向下運動的帶動下，流入一級儲液室，然后氣體沿環(huán)形空間向上流，進入螺道 后 進入二級分離。從循環(huán)管線 進 來的液體 以及 側(cè)流氣體進人旋流室以后，立即與快速旋轉(zhuǎn)著 的 氣體相混合，液體再次被拋向管壁，此時已 經(jīng) 脫液的主氣流繼續(xù)向上，越過縫口從排氣管排出。然后 這個 液體連同總氣量約10％的氣體支流，通過管壁上的空隙被吸出，進入循環(huán)管線后由擋板的中心孔返回進入旋流室。仍在旋轉(zhuǎn)的氣體經(jīng)過 折流檔板向管中心會聚，其速度增加 后 進入排氣管。流體通過切向 的 接管進入分離器，氣流沿著入口室旋轉(zhuǎn)， 之 后 流體 沿著光滑 的 套筒與外 殼之間下移進入旋流室。第二段，夾 帶 在氣體中的少量液體采用加大離心力的方法使其 甩 出。 圖 循環(huán)分離器原理示意圖 常用的旋風(fēng)分離器經(jīng) 過 改進 以 后發(fā)展成循環(huán)分離器，它分兩個有效 的 分離段。大直徑低阻力最少也要大 5 倍。粒子所受到的離心力比重力要 大得多。因為氣流 先 下降后又上升，所以這種旋風(fēng)分離器稱 之 為回流式。從進氣口進入的氣體沿 著 圓筒壁旋轉(zhuǎn)下降，向著圓錐 的 頂點流動。 (4) 循環(huán) 式 分離器 循環(huán) 式 分離器是屬于旋風(fēng)分離器的 一種 形式 。由于除霧器是氣、液兩相以一定的流 動速度 而得到分離的方法，所以不管操作壓力多大，設(shè)計的除霧元件均能 夠 保持一個相當(dāng)穩(wěn)定的壓力降。因此當(dāng)氣體速度 明顯 地降低時，就不能產(chǎn)生必西吉清管站工藝設(shè)計 15 要的慣性作用，其結(jié)果 將會 導(dǎo)致氣體的霧沫漂浮在空間，而不 是 撞擊金屬絲網(wǎng)，于是得不到分離。 氣體經(jīng)過 過 濾元件后，進入不銹鋼金屬絲網(wǎng)除霧器， 從而 進一步脫除微小液滴，來達到高的脫除效率。只是玻璃纖維過濾元件 還 須進行處理，使液滴不能浸潤纖維， 從 而讓分離出的液體以液珠的形式附著在過濾元件上。這種過濾元件不是根據(jù)一定的流量和流速來達到對 氣體 脫除微粒的目的，因此該種過濾分離器的操作彈性范圍大，在 50％負(fù)荷時仍 然 能 夠 達到滿意的分離效果。一般說來，隨著 氣體中 更多的液滴被分離，液滴因其表面 有 相互吸引 的作用 而凝聚和結(jié)合成大的液滴，當(dāng)這些集聚起來的液滴比進入過濾層前增大100～ 200 倍時， 其自身 重力與氣體通過過濾層的摩擦阻力使這些液滴流出過濾層，進入濾芯的中心， 從 而被帶進容器的第二級。每次 的 碰撞都要 消耗 其動能，當(dāng)動能 消耗 到一定值時，所有大于或等于 1μm的固體 顆 粒就 會 粘附在玻璃纖維的過濾層中， 停 留在玻璃纖維中的固體 顆 粒的粒徑隨著過濾層的深度 而 逐漸減小。 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 圖 過濾式分離器結(jié)構(gòu)原理示意圖 玻璃纖維過濾元件 是 屬于深 (厚 )層過濾 的一種 。儲液罐也分成兩個 獨立 的分離室，以防止兩級間的氣體流串。 西吉清管站工藝設(shè)計 13 圖 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)示意圖 (3) 過濾式分離器 過濾 式 分離器是一 種 分成兩級的壓力容器。除塵效率可達 到 80％以上，近年來經(jīng) 過 改進后的特制旋風(fēng) 分離 器，其除塵效率可達 到 95％以上。 旋風(fēng)分離器具有 的優(yōu)點是 結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，不需 要 特殊的附屬設(shè)備，造價較低，阻力中等，器內(nèi) 沒有 運動 的 部件， 操作維修方便等。 旋轉(zhuǎn) 下降的氣流到達圓錐體 的 底部后，沿 著分離 器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上。在分離器下部應(yīng) 該 有足夠的儲液容積，并 且 設(shè)有液位檢測計和排液裝置。為了增進沉降分離 的 效果，有 些 分離器在結(jié)構(gòu)上 增 加了 “ 百葉窗 ” 式導(dǎo)流板等， 用來 促進液 體的 凝聚和沉降。 (1) 重力式分離器 帶 有液滴和固體 顆粒 的氣流進入分離器后，由于氣流 的 突然減速，并同時改變氣流 的流動 方向，在慣性、離心 力和 重力的綜合作用下， 可以 對大量的液滴及固體 顆粒進行初級分離。分離器的種類很多，最 常 見 的 分離器 有旋風(fēng) 分離 器、循環(huán)分離器、重力分離器和分離過濾器等。 管道壁厚計算 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》 GB502512021 的 有關(guān) 規(guī)定，鋼管 的 壁厚與 其 設(shè)計壓力、鋼管 的 外徑、鋼 管的強度等級、強度設(shè)計 的 系數(shù)及溫度 的 折減系數(shù)有關(guān)，鋼管壁厚按下式計算： 西吉清管站工藝設(shè)計 11 t2 FPDs?? ?? () 式中： Φ – 焊縫系數(shù)，取 ； δ – 鋼管 的 計算壁厚， mm； P – 設(shè)計壓力， MPa； σs – 鋼管 最小屈服強度， MPa； D – 鋼管外徑， mm； F – 強度設(shè)計系數(shù)，站場管道設(shè)計系數(shù)均取 ； t – 溫度 的 折減系數(shù)，當(dāng)溫度小于 120℃ ， 溫度折減系數(shù)取 。 當(dāng)管道沿線的相對高差在 Δh 或 =200m 時，管線流量計算根據(jù)《氣田集氣工程設(shè)計規(guī)范》 SY/T001096，可得： LTZ PPdq V ???? ???? () 式中： qv— 管線計算流量， m3/d； d— 管線內(nèi)徑， cm； P1— 管線起點壓力（絕對壓力）， MPa； P2— 管線終點壓力（絕對壓力）， MPa； Δ — 氣體的相對密度（對空氣）； Z— 氣體在計算管段平均壓力下的壓縮因子； T— 氣體的平均熱力學(xué)溫度， K； L— 管線計算長度， km。 3) 西吉清管站 豎向布置 所在地地勢 平坦，豎向布置采用連續(xù)平坡方式，場地坡度為 %，地面雨水通過排水明溝集中收集后排放。在西吉清管站北側(cè)新建圍墻設(shè)置 1 處 寬小門，便于緊急情況下人員盡快疏散。 2）總平面布置 西吉清管站站內(nèi)設(shè)置工藝設(shè)備區(qū)、清管區(qū)和設(shè)備間等。 （ 7） 根據(jù)用氣規(guī)模，考慮今后的發(fā)展，本設(shè)計應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟亍? （ 5） 在滿足安全和工藝技術(shù)要求的情況下，力爭節(jié)約投資，提高經(jīng)濟效應(yīng)。 （ 3） 站址選擇 應(yīng) 在遵循城市規(guī)劃要求的前提下，盡量節(jié)約工程投資。 工程設(shè)計 及建設(shè)過程中應(yīng)充分的考慮QHSE 因素，優(yōu)化設(shè)計和施工。 設(shè)計溫度： 293KT= 氣質(zhì) ： 表 所輸天然氣氣質(zhì)分析表 組分 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 異丁烷 正戊烷 異戊烷 己烷 氮氣 CO2 體積 % 設(shè)計規(guī)范 （ 1） 《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》（ GB502512021） （ 2）《氣田集氣工程設(shè)計規(guī)范》（ SY/T00101996） （ 3） 《輸送流體用無縫鋼管》（ GB/T81631999） （ 4）《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工及驗收規(guī)范》（ SY04202021） （ 5）《天然氣長輸管道工程設(shè)計》 （ 6） 《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》（ GB501832021） （ 7）《石油天然氣制圖標(biāo)準(zhǔn)》（ SY/T00032021） （ 8） 《石油地面工程設(shè)計文件編制規(guī)程》（ SY/T00091993） （ 9） 《鋼制對焊管件規(guī)范》（ SYT05101998） （ 10）《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規(guī)范》（ SY04011998） 工藝流程設(shè)計 工藝流程概述 西吉清管站工藝流程 ： （ 1）管線清管時接收上游來氣，經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵后輸送至下游； （ 2）無需清管時，來氣經(jīng)越站旁通直接進入下游； （ 3）清管器接收與發(fā)送； 西吉清管站工藝設(shè)計 9 （ 4）事故狀態(tài)及維修時的放空和排污； 工藝管道儀表流程圖見附錄 1：西吉清管站工藝流程圖。 (3) 確定清管 站流程和 設(shè)計參數(shù)； (4) 畫出清管站站的工藝流程圖、平面布置圖和平面安裝圖； (5) 寫出設(shè)計說明書、計算書。 設(shè)計內(nèi)容 西吉清管站工藝流程設(shè)計，主要設(shè)計內(nèi)容： (1) 查閱資料，了解清管站設(shè)計的最新方法與技術(shù)。應(yīng)用航天技術(shù)以及電子計算機技術(shù) ,對管內(nèi)壓力、溫度 , 管內(nèi)變形及清管器運行加速度等參數(shù)進行測量。同時 ,向國家專利局申請了“軟質(zhì)可載清管器”專利。管道科學(xué)研究院開展了清管專用裝備分流器（通稱清管道岔）的研究 ,在完成小管徑樣機后 ,開始了較大管徑的研制 , 進而達到系列化。 1984 年后勤部營房設(shè)計院召開了成品油清管技術(shù)鑒定會。 1982 北戴河對Φ 159 供水管清管成功 ,是一條廢棄的管線重新運行。清管技術(shù)已 經(jīng) 在我國輸油、輸氣、供排水管道 ,成品油以及液化氣管道上應(yīng)用。 西吉清管站工藝設(shè)計 7 國內(nèi)清管技術(shù)現(xiàn)狀 60 年代初 的 清管技術(shù) ,就在我國的第一條原油長輸管道上 初步應(yīng)用 ,但由于多種原因 ,之后發(fā)展 的 很慢。 1987 年美國 AMF 公司在我國任京輸油管線上進行管道內(nèi)腐蝕情況檢測的表演。它可測出管道的沉陷、管徑的變形以及管內(nèi)的壓力、溫度及彎曲度等參數(shù) , 并且有較高的解析能力 ,在一定范圍內(nèi)代表著國際清管的技術(shù)水平。在管道正常運行時 ,投放大型的綜合檢測清管器。該清管器帶有音響 , 并可帶跟蹤發(fā)射器以便于尋找。 70年代末投產(chǎn)運行的阿拉斯加原油管道 ,從施工、投產(chǎn)到運行都廣泛應(yīng)用了清管技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步與發(fā)展 ,目前 該 項技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“清除垢物”的概念。 國外清管技術(shù)現(xiàn)狀 世界上用清管器進行水力清管源于 1885 年 ,第一次使一條小口徑接近報廢的原油管道恢復(fù)正常工作。 2021年，天然氣化工、城市燃?xì)夂凸I(yè)燃料行業(yè)的天然氣需求量分別為 108 m 108 m3 和108 m3，占沿線市場需求總量的比例分別為 %、 %和 %。 2021年，四川和重慶的天然氣需求量分別超過 200108 m3和 100108 m3，分 別達到 108 m108 m3， 分別占沿線市場需求總量的 %、 %。 2021年～ 2020年年均增長西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 速度為 %。隨著天然氣工業(yè)的進一步發(fā)展，天然氣需求仍將快速增長。基于此，確定市場研究范圍為管道沿線途徑的甘肅天水、隴南，陜西漢中，四川、重慶和貴州。對 充分發(fā)揮西部進口天然氣大通道的作用、進一步完善全國天然氣骨干管網(wǎng)和滿足西南地區(qū)大幅度增長的天然氣需求，均具有重要意義。除了本國天然氣生產(chǎn)外，我國還將從國外引進大量 的 天然氣。與此同時， 我國也加快了天然氣勘探開發(fā)力度， 2021年完成的新一輪全國石油、天然氣資源評估結(jié)果顯示我國天然氣遠(yuǎn)景資源量 56萬億立方米，地質(zhì)資源量 35萬億立方米，可采資源量 22萬億立方米，在世界上名列前茅。就 像 其他發(fā)達國家一樣，我 國必 然 會經(jīng)歷一場能源結(jié)構(gòu)的改變，即以煤為主逐步轉(zhuǎn)向以石油、天然氣為主。本論文對中貴管線中西吉清管站的站址確定、確定工藝流程圖和工藝管道平面布置圖，進行站內(nèi)設(shè)備的選型及計算、確定自動控制方案等進行說明和計算。 清管的主要設(shè)備包括： (1)清管器收發(fā)筒和盲板； (2)清管器收發(fā)筒隔斷閥； (3)清管器收發(fā)筒旁通平衡閥和平衡管線 ； (4)連接在裝置上的導(dǎo)向彎頭； (5)線路主閥； (6)錨固墩和支座。西吉清管站工藝設(shè)計 3 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................. 5 背景及設(shè)計意義 .................................................................................................. 5 國外清管技術(shù)現(xiàn)狀 .............................................................................................. 6 國內(nèi)清管技術(shù)現(xiàn)狀 .......................................................................................