【正文】 .............................................................45蘭州—銀川天然氣管道首站工藝設(shè)計(jì)引 言我國是世界上天然氣開采和利用最早的國家之一，也是最早用管道（竹管）輸送天然氣的國家。s standard of living and the protection of the environment has begun to play an increasingly important role. As a natural gas pipeline and the development and use of the link，has bee China39。本次設(shè)計(jì)根據(jù)地形地貌、地理位置、管道長度、管道的年輸量、天然氣組分、沿線年平均地溫及水文地質(zhì)等情況，運(yùn)用輸氣管道基本理論和基本原理，進(jìn)行水力計(jì)算、經(jīng)濟(jì)計(jì)算并加以分析，最終確定輸氣站布置的最優(yōu)方案。其主要內(nèi)容包括三部分：說明部分、計(jì)算部分和繪圖部分。但天然氣管道的建設(shè)投資越來越大，輸送距離越來越長，自動(dòng)化程度要求也越來越高，這就要求建立完善輸氣管網(wǎng)。摘 要天然氣是優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源和化工原料，在支持國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、改善人民生活水平和保護(hù)環(huán)境方面已開始發(fā)揮越來越重要的作用。作為天然氣開發(fā)和利用的紐帶，管道已成為中國天然氣輸送的主要方式之一。本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行蘭州到銀川輸氣管道首站工藝設(shè)計(jì)。在說明部分，主要介紹了工程概況、設(shè)計(jì)方案比較與選擇、壓氣站布置、管道材料選擇、輸氣管道運(yùn)行與管理、輔助生產(chǎn)設(shè)施和輸氣管道存在的問題及改進(jìn)意見；在計(jì)算部分，主要計(jì)算管徑、水力計(jì)算、布站計(jì)算、壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)選型、確定工作參數(shù)及校核、末端儲氣量計(jì)算、管道強(qiáng)度校核；在繪圖部分，繪制了沿程壓降圖、壓氣首站平面布置圖和壓氣首站流程圖。 關(guān)鍵詞：輸氣管道 ,設(shè)計(jì),天然氣,方案 ,末站 AbstractNatural gas as a clean，higheffect and highquality energy chemical raw materials，in support of sustainable economic development，improvement of the people39。s Natural gas transmission one of the main methods. However, investment of a natural gas pipeline construction is being much, the distance of transmission is being long, and it calls for higher automation system and constructs perfectly gas transmission pipeline system. The design is from Jingbian to Dezhou gas pipeline terminal station design process. The design includes three main parts : the narrative， some calculation and graphics part. In the notes，the major overview of the project, design，plan parison，pressor stations layout， piping material selection，Layout，auxiliary equipment，gas pipeline operation and management of gas pipelines and the problems and improvements； in the calculation，the major terms of diameter, hydraulic, pressor stations distance calculation, the gas turbine selection，technical and economic terms，part of thermodynamic calculation。在明末清初，竹木筧連成較長的管道用來輸送天然氣，成為最原始的輸氣管道。經(jīng)過 40 多年的努力，隨著中國在冶金、制造、通信、自控儀表等方面的技術(shù)進(jìn)步使管道工程技術(shù)水平有了很大的提高。近十多年來，我國管道事業(yè)有了很大的發(fā)展，我國現(xiàn)已建成或即將建成的輸氣干線有西氣東輸、陜京一線、陜京二線、忠武線等。這些管道構(gòu)成天然氣動(dòng)脈，已成為中國輸氣管網(wǎng)的主干線。節(jié)約能源已成為一項(xiàng)重要舉措。隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，天然氣的開發(fā)和利用又迎來了前所未有的大好時(shí)機(jī)。但天然氣管道的投資越來越大，輸送距離越來越長，自動(dòng)化程度要求也越來越高，這就要求建立完善輸氣管網(wǎng)。所以這對教育工作者提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括三部分，即說明部分、計(jì)算部分和繪圖部分。1 說明部分 工程概況 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)(1) 任務(wù)書設(shè)計(jì)對象：蘭州到銀川輸氣管道，,年輸量 Q=15 億 ，距首站 150 輸3/makm入氣體 5 億立方米/年,設(shè)計(jì)的最高操作壓力為 ,氣源進(jìn)站壓力為 ,進(jìn)配氣站壓力為 ,平均輸氣溫度為 21 ,各站自用氣系數(shù) %,沿線最大C?凍土厚度 ,全長 公里,介質(zhì)為天然氣。表 11 天然氣成分表天然氣成分 摩爾成分 摩爾質(zhì)量M摩爾容積 mol?3動(dòng)力黏度μ 1064CH 設(shè)計(jì)原則(1) 線路勘察勘查工作包括地形測量和水文地質(zhì)，工程地質(zhì)勘查?？辈旃ぷ髦饕獌?nèi)容1） 了解管道沿線的地形地貌；2） 線路工程的地質(zhì)調(diào)查和測繪；3） 測量沿線土壤的電阻率（每隔一至三公里） ；4） 穿越枯水期水面寬度在 以上的河流，在線路 左右各內(nèi)進(jìn)行地形m50m50測量，測出穿越處河深及河床縱斷面圖。線路走向選擇原則如下1） 力求平順取直和線路最短的原則。2） 線路工程建設(shè)投資最低的原則：，要合理利用地形條件，以降低工程建設(shè)投資；b. 線路應(yīng)盡可能避免發(fā)生大型的穿、跨越，以減少跨越工程的投資。取直縮短線路長度，同時(shí)線路也要盡可能靠近氣田、城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)；4） 、與國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃環(huán)境保護(hù)要求相一致。線路選擇應(yīng)盡可能利用沿線交通、通信、電力、水源、建筑材料、勞動(dòng)力以及職工的生活、醫(yī)療、衛(wèi)生等要依托就近的社會依托條件。線路選擇有利于天然氣新開發(fā)區(qū)開發(fā)和考慮今后天然氣市場的發(fā)展。線路盡量利用現(xiàn)有公路、鐵路、少建新公路，方便運(yùn)輸、管道施工和管道運(yùn)行中的維護(hù)管理。3）輸氣站應(yīng)設(shè)有生產(chǎn)操作和設(shè)備檢修的作業(yè)通道及行車通道，并應(yīng)有車行道與外界公路相通。 管道敷設(shè)方式(1)輸氣管道一般采用埋地方式敷設(shè)，特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷設(shè),并采用瀝青防腐層和陰極保護(hù)，管線使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料絕緣，線路凍土層深度為 。一般以不妨礙交通，便于檢修為原則，通常管底至地面凈空高度應(yīng)符合管底至地面凈空高度表的規(guī)定。一般以水下埋地敷設(shè)穿越較好，穿越點(diǎn)上下游各 50100 米內(nèi)無彎處，將管線埋于河水中沖刷層以下，主河道一般用鐵絲穩(wěn)定，穿越管段一般采用 12mm 的瀝青絕緣層。對于大型河流，可采用水面支架跨越。我們根據(jù)這五個(gè)參數(shù)來評價(jià)一條輸氣管道在技術(shù)上是否先行、在經(jīng)濟(jì)上是否合理。這些參數(shù)是相互聯(lián)系、相互制約的。由于鋼管的規(guī)格、壓縮機(jī)的型號、以及鋼管和壓縮機(jī)等設(shè)備在預(yù)定施工期內(nèi)的供應(yīng)等條件的限制，因此，可供競爭的方案數(shù)目一般是有限的幾個(gè)。 YTJS??式中S——年當(dāng)量費(fèi)用；T——抵償期 ，取 16 年；Y——年經(jīng)營費(fèi)用，萬元/年 J——總投資或總建設(shè)費(fèi)用；由以下幾部分組成：1）管線投資： =耗鋼量價(jià)格 （元）12）機(jī)組投資： =元/臺臺/站站數(shù) （元）23）壓氣站投資： =（n1）中間站投資+首站投資+末站投資 （元）3J4）管理費(fèi)用： =管線長度每千米管理費(fèi)用（元）45）年經(jīng)營費(fèi)用：Y=年供氣量 天然氣價(jià)格氣?6)總投資或總建設(shè)費(fèi)用為: 4321KK??采用方案比較法的基本步驟如下將任務(wù)輸量換算成計(jì)算數(shù)量；初設(shè)定三個(gè)輸送壓力等級；初設(shè)定三個(gè)壓比等級； 初算對應(yīng)的管徑；根據(jù)初定的設(shè)計(jì)壓力和壓比確定九種方案；根據(jù)鋼管規(guī)格，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選出與初算的管徑相近的一種管徑；根據(jù)初定輸送壓力和選出的管徑，求管道壁厚，然后計(jì)算管道的內(nèi)徑；確定輸氣管計(jì)算段的壓力；初設(shè)定壓縮機(jī)站站間距；計(jì)算壓縮機(jī)站站間距；1初設(shè)輸氣管道末段長度；1計(jì)算輸氣管道末段長度及全線壓縮機(jī)站站數(shù)；1計(jì)算末端儲氣量；1計(jì)算一個(gè)壓縮機(jī)站所需的總功率；1選擇壓縮機(jī)型號和驅(qū)動(dòng)機(jī)；1計(jì)算九種方案的基建投資和利潤費(fèi)，按微利管輸費(fèi)對九種方案進(jìn)行比較，微利管輸費(fèi)最大的方案將為最優(yōu)方案；1按最優(yōu)方案下的參數(shù)校核。為在輸氣管道中保持規(guī)定的天然氣流量，并保證天然氣在管道沿線的最優(yōu)壓力，就必須建造壓氣站。壓氣站是干線輸氣管道不可分割的組成部分，正是依靠安裝在壓氣站上的動(dòng)力設(shè)備，輸氣才得以保證。有了壓氣站，當(dāng)用氣量發(fā)生變化時(shí)，就可調(diào)節(jié)輸氣管道的工況，從而最大程度地利用輸氣管道的儲氣能力。首站壓氣站直接建在氣田之后，由于在氣田開采過程中地層壓力的下降，首站壓氣站的用途就是供天然氣保持必要的壓力，以便繼續(xù)在干線輸氣管道中輸送。在首站壓氣站上對天然氣處理（除塵、干燥脫水和脫冷凝液、脫硫和二氧化碳等）的質(zhì)量提出了更高的要求。增壓站建在有地下儲氣庫的地方，其用途是從干線輸氣管道中把天然氣壓送地下儲氣庫中和從地下儲氣庫中抽出天然氣（通常是在冬季）將其送入干線輸氣管道或直接將天然氣送給用戶。與中間壓氣站相比，增壓站的顯著特點(diǎn)是高壓比，對從地下儲氣庫出來的天然氣要進(jìn)行完善的處理（用干燥器、分離器、除塵器） ，以除去天然氣帶出來的機(jī)械雜質(zhì)和水分。通常，末站具有分離、計(jì)量、調(diào)壓、清管氣接收等功能。一座壓氣站的主要設(shè)備有：1)壓氣站與干線輸氣管道的連接樞紐；2)干線輸氣管道清管器收發(fā)室；3)天然氣凈化裝置；4)天然氣冷卻裝置；5)輸氣機(jī)組；6)壓氣機(jī)車間的工藝連接管網(wǎng)；7)機(jī)組工藝連接管網(wǎng)上的截流閥；8)啟動(dòng)用的天然氣和燃料氣的處理裝置；9)脈沖氣處理裝置；10)各種輔助設(shè)備（潤滑油設(shè)備、鍋爐房、空氣壓縮機(jī)、油料庫、配氣站、調(diào)節(jié)站） ；11)動(dòng)力設(shè)備（變電站、變壓器、配電裝置、備用發(fā)電站） ；12)總控制室和自控系統(tǒng)；13)壓氣站連接管網(wǎng)電化學(xué)保護(hù)設(shè)備。(2)壓氣站宜選用離心式壓縮機(jī)，單機(jī)以及壓縮的壓力比為 。(4)壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂┙o情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后進(jìn)行確定。(5)驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的軸功率應(yīng)與壓縮機(jī)相匹配。選型的正確與否直接影響設(shè)計(jì)的科學(xué)性，可操作和經(jīng)濟(jì)合理性。天然氣長輸管道的特點(diǎn)是日輸氣量大，而離心壓縮機(jī)具有適用于大流量中、低壓的特點(diǎn)，還有眾多優(yōu)點(diǎn)。因此，選用離心式壓縮機(jī)作為大型天然氣長輸管道的增壓設(shè)備，并配燃?xì)廨啓C(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)，以充分發(fā)揮燃汽輪機(jī)可用管輸介質(zhì)為動(dòng)力燃料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)余熱還可發(fā)電，也易于與離心式壓縮機(jī)相匹配。驅(qū)動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)兩類，其性能比較如下：a、電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性好，但是調(diào)速困難，操作不靈活；b、燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)點(diǎn)是:1 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕；2 轉(zhuǎn)速高；單機(jī)功率大 3 占地少；建設(shè)周期短；4 機(jī)組啟動(dòng)速度快；5 耗水量小；潤滑油耗油少；6 宜與離心壓縮機(jī)匹配。天然氣管道輸送的介質(zhì)本身是一種十分優(yōu)越的動(dòng)力燃料，而燃?xì)廨啓C(jī)除上述的特點(diǎn)外，均可以以天然氣為原料。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用燃?xì)廨啓C(jī)與離心式壓縮機(jī)相匹配。 管道材料選擇管道材料的選擇應(yīng)遵循下列原則1)輸氣管道所用的鋼管應(yīng)根據(jù)使用溫度、壓力、介質(zhì)特性、使用地區(qū)因素、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定后，采用鋼管和鋼材，應(yīng)具有良好的韌性和焊接性能；2)輸氣管道凡采用國家產(chǎn)的鋼管應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣輸送管道用螺旋風(fēng)埋焊鋼管》 《石油天然氣輸送直縫電阻縫鋼管》 《輸送流體用無縫鋼管》有關(guān)規(guī)定；3)當(dāng)輸氣管道采用設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定以外的鋼管時(shí)，其材質(zhì)應(yīng)是鎮(zhèn)靜鋼，并滿足下列基本要求：a） ；b) ；/??%,%,??4)輸氣管道所采用的鋼管應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度等級、管徑、壁厚、焊接方法及使用環(huán)境溫度等因素，對材料提出韌性要求；5)鋼管表面的鑿痕、刻痕和凹痕等有害缺陷應(yīng)按下列要求處理：a、鋼管在運(yùn)輸、安裝或修理中造成壁厚剪薄時(shí)，管壁上任一點(diǎn)的厚不應(yīng)小于公稱壁厚的 90%；b、鑿痕、槽痕應(yīng)打磨光滑；對被電弧燒痕所造成的冶金學(xué)上的刻痕應(yīng)打磨掉，打磨后的管壁后小于規(guī)范的規(guī)定時(shí)，應(yīng)將管子受損部分整段切除，嚴(yán)禁嵌外。平面布置時(shí)，還要確保各工藝設(shè)施的布局能取得最好的經(jīng)濟(jì)效益，并顧及到采光風(fēng)向、噪音等條件，以及可能采用的先導(dǎo)化的施工方法和最新的施工機(jī)械來完成建筑安裝工作。 生活建筑建筑地點(diǎn)的選擇應(yīng)合理，盡量靠近生產(chǎn)區(qū)，以便于工人上下班方便，又要注意房間距，減少生產(chǎn)區(qū)噪音、污水、煙霧等給工作生活上帶來的危害，要方便職工的文化生活。2)在管道施工或清管時(shí)，增加管道的吹掃與清管次數(shù)，以降低管內(nèi)沙粒、泥土等雜質(zhì)的殘余量。對于分離器排污，建議采用離線，濕法排污。定期排放輕烴和水；