天然气输气管道毕业设计

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业本科毕业设计（论文）题目：新粤天然气管道工程工艺设计学生姓名：姜泉涛学号：专业班级：建筑环境与设备工程08-2班指导教师：王武昌（副教授）2012摘要本输气管道设计项目是新粤天然气管道工程，管道全长5550km，设计输量每年350亿立方米。通过计算机编程确定最优方案，并以最优方案为例进行设计计算。最优方案为：末段管长574km，管径1422mm，壁厚22.2mm，有内涂层，共有13座压气站，29座清管站和185座截断阀室，总投资817.41亿元。全线采用等强度设计原则，管道钢材材质为X80钢。本文阐述了干线输气管道设计的基本原理和一般方法，本文主要介绍了天然气的物性计算；输气管道的水力计算；储气能力计算；技术经济分析；管路布站方案计算；站场工艺设计计算；启动、一期、二期工况下的开机方案和相应的压降曲线；清管站的操作流程。关键词：长输管道；物性计算；水力计算；管道设计；布站方案

ABSTRACTThegaspipelineprojectisthexinjiang-GuangdongNaturalGasPipelineProject,thepipelengthof5550km,thedesigntransmissioncapacityof35billioncubicmetersperyear.Determinetheoptimalsolutionandtheoptimalsolutionforexample,bedesignedandcalculatedbycomputerprogramming.Theoptimalsolutionis:thelastparagraphoftubelength574km,diameter1422mm,wallthicknessof22.2mm,withtheinnercoating,with13compressorstations,29piggingstationsand185blockvalvechamber.Acrosstheboardwiththeprinciplesofstrengthdesign,pipelinesteelmaterialforX80steel.Thisarticlefocusesonthenaturalgaspropertiescalculation;Hydrauliccalculationofthegaspipeline;CalculationofStorageCapacity;Technicalandeconomicanalysis;Stationlayoutprogramcalculations;Stationprocessdesigncalculations;Start,one,twoconditionsbootprogramandthecorrespondingpressuredropcurve;Piggingstationoperatingprocedures.Keywords:Long-distancepipeline;Propertiescalculation;Hydrauliccalculation;Pipelinedesign;Stationlayoutprogram目录第1章TOC\h\z\t"zhaofeng标题1,1,zhaofeng标题2,2,zhaofeng标题3,3"前言随着西气东输管线一线、二线，陕京天然气管线一线、二线，川气东送天燃气管道，榆济天然气管道，中亚天然气管道等一大批长距离天然气管道的建设预投产，国内各区域天燃气管道也陆续开工建设，中国将迎来一次天然气管道建设的高潮。而最近中石化正在谋建新粤浙煤制气管道，这也将是天然气管道建设行业新的里程碑。在管线建设上，中石油目前的规划是：建设5条出疆管道、8座煤制天然气集气站、14条煤制天然气接入支线。其中疆内天然气管道总长度约6350公里，在疆管道建设投资超过1000亿元人民币。5条出疆管道包括西气东输三线、四线、五线、六线、七线，加上已建的西气东输一线、二线管道，预计中石油在新疆地区管道的外输能力约每年2570亿立方米，其中输送煤制天然气能力为每年1130亿立方米。中石化的规划包括两条管道：新粤浙管道和新鲁管道，设计输气规模均为每年300亿立方米。若这两条管道建成，新疆的煤制天然气将可以不用通过西气东输管线而直接输送到浙江市场。近日，中石化分别与中国华能、中国华电、中国国电及中电投等4家央企、万向及新疆广汇、新疆励晶煤业等公司落实了煤制气外输管道（管线）工程气源协定。中石化表现，“新疆煤制自然气（NG）外输管道工程”包含了新粤浙管道和新鲁管道，设计输气范围均为300亿立方米（m3）/年，这与二线的范围完整一致。此中，总高达1200多亿元的新粤浙管道估计总长度为7373公里，配建气库和LNG应急调峰站，目的市场为新疆、甘肃、浙江、两广等13个省（区、市）；新鲁管道估计总长度为4463公里，配套扶植储气库（与新粤浙管道共用），目的市场为河南、山东、河北、北京、天津、安徽、江苏共7省市。2011年12月中国石化投资建设的新疆煤制天然气外输管道工程包括新粤浙管道和新鲁管道。其中，新粤浙管道将建设一条干线、五条支线，预计总长度为7373公里。新鲁管道将建设一条干线、两条支线，预计总长度为4463公里。库热西·买合苏提强调，协议的签署，不仅对加快推进新疆煤制天然气产业发展，促进新疆跨越式发展和长治久安具有十分重要的意义，而且有利于缓解中东部地区天然气供需矛盾，优化能源消费结构，保障国家能源安全。希望中国石化加快推进新疆煤制天然气出疆管道工程前期建设；在疆煤制天然气项目企业要加大投资，坚持“资源开发可持续、生态环境可持续”原则，高起点、高水平、高效益地加快项目建设，争取项目早日建成投产，发挥效益。自治区党委、自治区人民政府将大力支持煤制天然气项目和中石化集团出疆煤制天然气管道工程建设，主动协调解决项目建设中的困难和问题，共同推动新疆煤制天然气产业发展。根据协议，提供气源的九家企业为中国华能集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司，以及河南煤业化工集团有限责任公司、徐州矿务集团有限公司、中国万向控股有限公司、新疆广汇实业股份有限公司和新疆励晶煤业有限公司。同时，中国石化正在继续落实其它气源。下一步，中石化可以采用收购新疆本地的多个煤制气公司资本，而且选择直接进入到各个省的省内支线扶植及参股，从而在的气源、管道输送及下流输送等环节实现全线获利，这对于中石化的气体板块收入及利润将带来利好。公然消息称，新疆现已做前期工作及开工的煤制气项目多达20个以上。这些项目建成投产后,年产能将到达767亿立方米。西气东输一线到四线都是为输送石油天然气以及进口气而建设的，新疆还没有一条煤制天然气的专属管道，而且西气东输一线供气价为每立方米0.5-0.6元，预计新疆煤制天然气生产成本每立方米超过1元，煤制天然气项目投产后并入西气东输管道输送到内地的难度较大。兴建新浙天然气管道，不仅能填补新疆没有一条煤制天然气专属管道的空白，而且将促进新疆煤制气产业的发展。第2章设计概述2.1设计依据2.1.1设计原则（1）严格执行国家、行业的有关规范和标准，并参照有关国际先进的标准和规范；（2）工程尽量采用先进的技术，努力吸取国内外的先进科技成果；（3）工程设计本着一次规划，分期实施的原则，做到工程建设近、远期相结合，充分利用资金，节约投资；（4）以气源为基础、市场为导向，处理好供给与利用之间的关系；（5）优选工艺方案，达到先进适用、经济合理、适应性强；（6）线路走向合理、贴近市场，尽量减少干线长度；（7）管道设计要确保能长期安全、平稳的运行；（8）适应线路的自然环境气候，确保生产运行安全可靠，能保护环境、防止污染、节约能源、少占土地。2.1.2管道设计依据和规范《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003，中国计划出版社）《油气集输与矿场加工》（冯叔初主编，中国石油大学出版社）《输气管道工程》（王志昌主编，石油工业出版社）《干线输气管道实用工艺计算方法》（苗承武主编，石油工业出版社）《石油地面工程设计手册》（第五册（天然气长输管道工程设计）石油大学出版社）《天然气管道输送技术》（黄春芳主编，中国石化出版社）《天然气工程手册》（四川石油管理局编，石油工业出版社）《输气管道设计与管理》（李玉星姚光镇主编，中国石油大学出版社） 2.2长输管道设计原始资料新粤管线，管道全长5550km。全线共设两个分输站（分输量各占输量的10％，位于3500km和4200km处）、末站。设计能力：一期设计输量150×108Nm3/a，二期输量350×108Nm3/a，投产启输量为60×108Nm3/a。2.2.1天然气的组成表2-1天然气成分组分N2CO2CH4C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C6Mol%0.30.9962.2.2管道设计参数设计年输送天数：350天管道埋深处地温：夏季29℃，冬季8℃，年平均地温：12℃首站进站压力：4.0MPa（表压）末站出站压力：2.0MPa（表压）管线调峰能力为日输量的20％2.2.3管线设计要求及内容设计要求：全线采用等强度设计，优选管径、站数以及管道内涂层主要设计任务：1、完成输气管道的工艺计算，确定出站压力，压缩机站数目，管径与壁后的选取，站场设备的计算与选取，涂层优化，管线调峰能力计算以及技术经济分析；2、完成各站场的工艺流程设计、设备选型与平面布置；3、完成首站平面布置图；4、完成压缩机站工艺流程图；5、完成首站分离器安装图。第3章管道工程工艺设计说明3.1管路工艺设计结果（1）本输气管道设计项目是新粤天然气管道工程，管道全长5550km，设计输量每年350亿立方米。（2）设计最优方案为：设计压力12MPa，压比1.4，管径1422mm，有内涂层，管线末段长度为574km，储气能力为56.7%，全线管材采用X80钢。（3）全线共有站场227座，其中压气站13座，清管站29座，截断阀室185座，并且有13座清管站与压气站合并，减少了单独建站费用。（4）每一站的分离器总数为4台，直径1200mm，其他参数参考规范进行选择，流量控制可以通过开启分离的个数来实现。（5）全线的压缩机采用燃气轮机驱动，燃气轮机型号有两种，从No1站到No11站燃气轮机型号为LM6000PA，No12、No13站燃气轮机型号为LM5-st80，并且每站燃气轮机都采用“一台工作一台备用”。（6）工况要求：当输量为60亿方每年时，只需开启首站压缩机就能满足要求；当输量为150亿方每年时，需要开启第1、6、11三站；当输量为350亿方每年时，需要开启全部站，施工时可以根据各期的开机要求进行站场的建设，各期的压降曲线可以作为判断事故工况的依据，通过与事故工况下压降曲线的对比，准确找出事故发生点，从而可以采取有效措施进行应对。3.2站场工程工艺设计说明采用最优方案，在投产输量60×108Nm3/a和管线一期设计输量150×108Nm3/a时，因输量相对小，气体输送所需压力较低，可以采用开启部分压缩机来实现。长输管线从首站到末站压气站编号为从No1到No13。3.2.1投产期计算当输量为60×108Nm3/a时，由公式，可算出，只启用No1压气站；由于线路按照等强度原则设计，为了确保在事故工况时管路的安全，压缩机出口压力控制在11MPa，此时压气站压比为，符合要求。布站方案：压比：2.68压比：2.68燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1每年6亿方每年6亿方1投产期相关计算表如下：表3-1投产期相关计算管段L/km0-35003500-42004200-5550起点压力P/MP11.00010.0769.916终点压力10.0769.9169.667起点压力平方121.000101.52698.327终点压力平方101.52698.32793.451投产期压降曲线图如下：图3-1投产期压降曲线图3.2.2一期计算当输量为80×108Nm3/a时，由公式可算出，需启用No1、No6、No11压气站，由于线路按照等强度原则设计，为了确保在事故工况时管路的安全，压缩机出口压力控制在11.5MPa,此时首站压比为，No6站压比为，No11站压比为，符合要求。布站方案：序号：1序号：1压比：2.8燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1序号：6压比：1.083燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1每年亿方每年亿方序号：11压比：1.083燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1161188一期相关计算表格如下：表3-2一期相关计算管段L/km0-19841984-35003500-38703870-42004200-5550起点压力P/MP11.511.510.83511.511.386终点压力10.62310.83510.69711.38611.009起点压力平方132.250132.250117.397132.250129.641终点压力平方112.848117.397114.426129.641121.198一期压降曲线图如下：图3-2一期压降曲线图3.2.3二期计算当输量为350×108Nm3/a时，需要启用所有压缩机站。布站方案：112345678910111213序号：1压比：2.927燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1年输量：350亿方序号：2压比：1.582燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1序号：3-10压比：1.4燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1序号：11压比：1.276燃气轮机型号：LM6000PA台数：1+1序号：12、13压比：1.4燃气轮机型号：LM5-ST80台数：1+1二期相关计算表：表3-3二期相关计算管段L/km0-468468-847847-12261226-16051605-1984起点压力P/MP1212121212终点压力P/MP7.5858.5718.5718.5718.571起点压力平方144144144144144终点压力平方57.53273.46273.46273.46273.462管段L/km1984-23632363-27422742-31213121-35003500-3870起点压力P/MP1212121212终点压力P/MP8.5718.5718.5718.5719.404起点压力平方144144144144144终点压力平方73.46273.46273.46273.46288.435管段L/km3870-42004200-43794379-49764976-5550起点压力P/MP129.7212128.6终点压力P/MP9.728.5718.5718.62.1起点压力平方144.00094.47814414473.960终点压力平方94.47873.46273.46273.9604.410二期压降曲线图：图3-3二期压降曲线图第4章管路布站方案计算书4.1设计思路根据压力等级、管径、压比、根据压力等级、管径、压比、内涂层求出最优末段长度，计算储气能力计算其他各管段的站间距，平均温度和压气站数计算单站压气站功率进行压缩机选型，进行燃气耗量计算费用计算管线应力校核4.2基本物性计算1、天然气组成原始数据见表4-1表4-1天然气组成组分N2CO2CH4C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C6Mol%0.30.9962、天然气物性参数计算根据天然气组成及物性计算公式，可以计算出天然气物性参数，计算结果见表4-2：

表4-2物性计算结果表组成摩尔百分（%）摩尔质量（g/mol）燃气低热值（MJ/Nm3）N20.328.0134——CO20.944.010——CH49616.04335.9C21.030.0764.4C30.544.09793.24i-C40.458.124122.85n-C40.558.124122.85i-C50.172.151156.73n-C50.172.151156.73C60.286.177187.15由上表可得：空气的相对分子质量为一常数=28.966g/mol；天然气的平均分子量=17.23477g/mol；天然气相对密度=0.595；燃气低热值kJ/Nm3。4.3水力及经济计算4.3.1水力计算本设计初选三个设计压力PH：8.5MPa、10MPa、12MPa；三个压比ε：1.3、1.4、1.5；三个管径DH：1118mm、1219mm、1422mm；有无内防腐层Κ：0.005mm、0.05mm；设定管材的钢种等级为X80，最小屈服强度σs=552MPa；总共组成54种输气工艺方案，满足10%储气能力要求的有30种方案。本例仅以最优方案（设计压力12MPa，压比1.4，管径1422mm，有内涂层0.005mm）为例。计算过程如下：计算输气管评估性通过能力、、：第一段：=100，106m3/d第二段：=90，106m3/d第三段：=80，106m3/d计算钢管的壁厚δ（初定地区等级为Ι类，设计系数F=0.72）：确定输气管内径DB：根据设计压力PH=12MPa（即压缩机出口压力）和压比1.4，计算压缩机入口压力PB：计算输气管计算段的平均压力：输气管末段终点压力=2.1MPa，计算末段平均压力：7）计算水力摩阻系数λ：计算压缩性系数：①末段压缩性系数：②计算段压缩性系数：计算最优末段长度Lkcp和末段平均温度Tkcp：a.已知PH=12MPa，=2.1MPa，=8.21MPa；b.初步设定Tkcp=290K；c.取总传热系数d.=285K，=299K；利用以下计算公式编写程序计算：定压比热容：其中=1.695，=1.838×10-3，=1.96×106（-0.1）节流系数：其中=0.98×106，=1.5平均温度：最优末端长度：Lkcp=求出末段平均温度Tkcp=282.2K；最优末段长度Lkcp=574km；计算末段储气Vs：储气能力为：同末段求法，可求出其他各段的平均温度和平均站间距：第一段：平均温度=289.3，站间距L1=379；第二段：平均温度=288.4，站间距L2=470；第三段：平均温度=287.5，站间距L3=597；12）确定第三段压气站数，并化整：13）计算第三段中离第二个分气点最近站的距离为：=1350-Lkcp-L3=1350-574-597=179km14）计算第二段中离第二个分气点最近站的距离：15）确定第二段压气站数，并化整：16）计算第二段中离第一个分气点最近站的距离为：=700-=700-330=370km17）计算第一段中离第一个分气点最近站的距离：18）考虑经济性要求，将该站并站，即=0，并计算第一个分气点后第一站压比：19）确定第一段压气站数，并化整：20）计算首站离起点的距离：21）将首站移至起点处，并计算压比：22）计算总的压气站数n：n=++=10+1+2=1323）计算一个压气站所需要的总功率（单站计算功率）：①按天然气组分计算天然气的平均分子量μ②计算气体常数R③把全站的通过能力换算成质量流量G④计算压缩机入口条件下天然气压缩性系数（）：⑤计算多变能头H（取k=1.5）：⑥计算各段一个压气站所需的总功率（单站计算功率）（取多变效率η=0.8）：24）选择燃气轮机，确定各段一个压气站所需的燃-压机组数：①根据压气站单站计算功率，初选燃气轮机型号为LM5-ST80，该机在ISO条件下的额定功率为；根据压气站单站计算功率，初选燃气轮机型号为LM6000PA，该机在ISO条件下的额定功率为；根据压气站单站计算功率，初选燃气轮机型号为LM6000PA，该机在ISO条件下的额定功率为；②计算在现场实际工作条件下该型号燃气轮机的可用功率：其中：Ft——现场实际环境温度修正系数，取1.04；Fa——现场实际大气压力或实际海拔高度修正系数，取0.952；Fin——现场实际进气系统压力损失修正系数，取0.985；Fex——现场实际排气系统压力损失修正系数，取0.995。③确定各段一个压气站所需的燃-压机组数及压缩机排量g： ④确定每台离心式压缩机实际的实际功率：⑤一台压缩机的功率利用系数：25）计算燃料气耗量：①把燃气轮机在ISO条件下的额定热耗率换算成现实实际工作条件下的热耗率：其中：——现场实际环境温度修正系数，取0.995；——现场实际进气系统压力损失修正系数，取1.0098；——现场实际排气系统压力损失修正系数，取1.018。②计算单位功率，单位时间的燃料气耗量（所输天然气的低发热值）：③计算各段一个压气站燃料气的年耗量：④计算输气管全线的燃料气的年总耗量：全线燃料气年耗量占年输气量的比例：此方案布站结果列表如下：表4-1所选方案布站结果压力Mpa压比外径mm壁厚mm内径m第一段第二段第三段末段总站数站间距km站数站间距km站数站间距km站数长度121.4142222.21377.63791047015972574134.3.2经济计算1）计算输气管线路部分的耗钢量：耗钢量包括两部分：按等强度设计耗钢量和设计压力下的耗钢量。①等强度设计壁厚值和耗钢量：②计算总的耗钢量：=+=其中：W——X70钢的钢材密度，取7t/m3；D——钢管外径，mm；——钢管壁厚，mm；L——-管线总长，km；2）内防腐层面积计算：3）计算总费用F：总费用包括：基础建设投资和运行管理维护费用。其中基础建设投资包括：管材费用、站场投资、内防腐层费用以及施工费用。运行管理费用包括：运行管理费用和燃气轮机能耗费用。管材价格：9000元/吨；站场投资：与功率有关7200元/KW，与功率无关20百万/座；内涂层价格：0.00005百万元/；施工费用：12179.4元/(cm·km)；运行管理费用：管道和压气站总投资的0.05倍；燃气轮机能耗费用：天然气价格为1.4元/m3；管道设计使用寿命：30年，基准折现率：12%；======此方案经济计算列表如下：表4-2所选方案的经济计算压力Mpa压比外径mm壁厚mm初始投资内防腐层维护管理及压气站能能耗总费用C1亿元C2亿元C3亿元C4亿元C5亿元C6亿元F亿元121.4142222.2366.042.112.096.1164.6113.58方案汇总其余各方案的计算结果列入“计算成果表”（见附表二）。4.4管线应力校核管线壁厚设计的计算公式只考虑了管线在内压作用下产生的环向应力，对于较大直径的管线或者是某些特殊的安全需要，还应该核算轴向应力。轴向应力的相关公式：式中：——管线的轴向应力，Mpa；——钢材弹性模量。取Mpa；——钢材的线性膨胀系数，取；——管线安装温度，℃；——管线工作温度，℃；——泊松比，取0.3；——管线的环向应力，Mpa；——钢材内径，cm；——钢材的公称壁厚，cm；埋地管线的当量应力可按最大剪应力破坏理论来计算和校核并满足以下条件：对于同一种规格的钢管，只需要对最小的壁厚进行稳定性校核即可，并且整条管线有两种壁厚，校核结果如下：表4-3应力数据结果壁厚/mm校核结果22.2372.32136.42496.8235.91合格20414.6149.1496.8265.5合格第5章站场工艺设计5.1辅助站场布置5.1.1清管站建设输气管线在施工过程中积存下来的污物和管道投产运行时所积存下来的腐蚀产物，都是影响气质、降低输气能力、堵塞仪表、影响计量精度和加剧管线内部腐蚀的主要因素。为此，应于管线投产前和运行过程中加以清除。新粤天然气管线总长5550km，清管站建设大约150~250km。取间距在该范围内即可，可以根据布站情况，考虑经济情况，计算出整个干线需要29座清管站。其中，第1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、24、27座清管站与压气站合并；第23站，与第二个分气站合并；剩下的15个清管站位于各管段之间。具体布站情况见下表：表5-1全线布站表站号12345678910距起点距离L/km0234468657.58471036.512261415.516051794.5站号11121314151617181920距起点距离L/km198421742363255327422931.531213310.535003685站号212223242526272829距起点距离L/km3870403542004379457847774976516653565.1.2清管站操作流程1）发球筒：图5-1发球筒流程操作流程如下：发送清管器前，将管道输气压力调整到方案要求压力；打开球筒放空阀5#，确认球筒无压，打开球筒快开盲板，把清管器送入球筒底部大小头处，将清管器在大小头处塞紧；关闭快开盲板，装好保安装置；关闭球筒放空阀5#；打开球筒发球进气阀4#，平衡筒压；全开3#阀；关闭输气管线进气阀1#，发送清管器；确认清管器发出后，打开输气管线进气阀1#，关闭3#关闭球筒发球进气阀4#；打开放空阀5#泄压至零，检查阀3#确实已关闭且不漏气，打开快开盲板，检查清管器是否发走。2）收球筒：图5-2收球筒流程操作流程如下：关闭接收球筒放空阀5#及排污阀6#、7#，打开接收球筒旁通阀4#，全开3#阀，关闭1#阀，接收筒处于接收状态；一般情况下，在清管器指示器发出球过信号后，关闭阀4#，打开排污阀6#、7#；如果遇到污水、污物较多时，应当在污水、污物到达接收站时，关闭4#阀，打开6#、7#阀；确认清管器进入接收球筒后，关闭6#、7#阀，关闭3#阀；打开阀1#，恢复正常输气；打开6#、7#排污阀，打开5#接收球筒放空阀，当接收球筒压力降为零，打开快开盲板，取出清管器；如果接收筒内硫化铁较多，打开快开盲板前，应先向接收球筒内注水，或打开快开盲板后立即向筒内注水，避免硫化铁粉末在空气中自然；清除接收筒内的污物，清洗后关闭快开盲板；关闭5#接收球筒放空阀，关闭6#、7#排污阀。5.1.3截断阀室建设根据《输气管道工程设计规范》的规定，截断阀位置应该选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。不同等级地区截断阀的设置间距不同，截断阀最大间距应符合下列规定：一级地区为主的管段不宜大于32km；二级地区为主的管段不大于24km；三级地区为主的管段不大于16km；四级地区为主的管段不大于8km。上述规定的阀门间距可以稍作调整，使阀门安装在更容易接近的地方。新粤天燃气管道全部位于一级地区。则需要建设的截断阀室为座；5.1.4分离器设计旋风分离器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气—固分离装置，对于捕集5~10微米以上的粉尘效率较高。（1）旋风分离器进口a、旋风分离器进口形式和出口形式：进口形式主要有切向和轴向两种。进口管有矩形和圆形两种。由于圆形进口管与旋风分离器只有一点相切，而矩形进口管在整个高度上均与筒壁相切，故一般采用矩形进口管。b、分离器进口管气流速度：在一定范围内，进口气速越高，除尘效率越高。但气速太高会使粗颗粒粉碎变成细粉尘的量增加，并增加旋风分离器的压力损失和加速分离器本体的磨损，降低其使用寿命。因此，在设计旋风分离器的进口截面时，必须使进口气速为一适宜的值，一般取10~25m/s。（2）旋风分离器的直径等圆筒结构尺寸a、直径D一般旋风分离器的圆筒直径很小，旋转半径越小，粉尘所受的离心力越大，旋风分离器除尘的效率就会越高。由于旋风分离器壁与排气管距离太近，过小的筒体直径，会造成直径较大的颗粒反弹至中心气流而被带走，从而使除尘效率降低。另外，筒体太小容易引起堵塞。工程上常用的旋风分离器筒体直径都在200mm以上。旋风分离器的筒体直径可以参考《天然气工程手册》中的公式来求取，公式如下：（5-1）式中：D——旋风分离器的筒体直径，m；Q——工作条件下的气体流量，m3/s；——阻力系数，由试验确定，一般取；——工作条件下的气体密度，kg/m3；——水力损失（即旋风分离器的压降），kg/m2。实验证明值在55~180米范围之内，旋风分离器的净化程度不低于95%，若小于55米，气体净化程度降低，当大于180米时净化程度趋于稳定，但分离气的压力降增大。b、筒体高度h通常，除尘效率较高的旋风分离器都有较大的长度比例，这不但使进入筒体的颗粒停留时间增长，有利于分离，且能使尚未达到排气管的颗粒有更多的机会从旋风分离器中分离出来，减少二次夹带，以提高除尘效率。设计计算结果：表5-2分离器计算表分离器台数台34567标况下流量值Nm3/s385.802289.352231.481192.901165.344运行压力下流量值m3/s4.8233.6172.8942.4112.067筒径m1.3631.1811.0560.9640.893筒体的高度及其他尺寸可以参考《天然气工程手册》（上）中的规格标准来选取。第6章结论（1）本输气管线全长5550km，设计输量为。（2）最优方案为：末段管长574km，管径1422mm，壁厚22.2mm，有内涂层，共有13座压气站，29座清管站和185座截断阀室。全线采用等强度设计原则，管道钢材材质为X80钢。（3）本文完成了天然气的物性计算；输气管道的水力计算；储气能力计算；技术经济分析；管路布站方案计算；站场工艺设计计算；启动、一期、二期工况下的开机方案和相应的压降曲线；清管站的操作流程等内容。（4）考虑经济原因，输气干线采用内涂防腐层，采用了强制电流保护为主，牺牲阳极保护为辅的阴极保护方式对干线进行防腐蚀控制。致谢本设计的题目是基于新粤浙天然气管道产生的，是王武昌老师精心为我设计的，做好本次设计为以后工作打下了坚实的基础。在此感谢王老师在整个设计过程中的悉心指导和谆谆教诲。在去参观胶南分输站时，针对我提问的问题，李玉星老师给了很好地解答，并在参观过程中给予了详细的讲解，非常感谢李老师。最后，非常感谢小组其他成员在设计过程中给我的帮助。本次设计涉及的知识点全面，需要查阅文献，规范才能完成，锻炼了多方面的能力，对输气管道设计有了系统的了解，为以后工作打下了坚实的基础。参考文献[1]苗承武主编.《干线输气管道实用工艺计算方法》.北京：石油工业出版社.2001.9[2]李玉星，姚光镇主编.《输气管道设计与管理》-2版.东营：中国石油大学出版社.2009.8[3]冯叔初主编.《油气集输与矿场加工》.东营：中国石油大学出版社[4]《输气管道工程设计规范（GB50251-2003）》.北京：中国计划出版社[5]四川石油管理局编.《天然气工程手册》.北京：石油工业出版社 [6]中国石油天然气总公司编.《石油地面工程设计手册》.第五册：天然气长输管道工程设计.石油大学出版社[7]黄春芳主编.《天然气管道输送技术》.北京：中石化出版社.2009[8]魏东平主编.《C程序设计语言》.北京：电子工业出版社.2009[9]J.A.Schouten,R.Janssen-vanRosmalen,J.P.J.Michels.Condensationingastransmissionpipelines.Phasebehaviorofmixtureofhydrogenwithnaturalgas.InternationalJournalofHydrongenEnegry30,2005:661-668.[10]A.Cosham,P.Hopkins,K.A.Macdonald.Bestpraticefortheassenmentofdefectsinpipelines-Corrision,February2007:1245-1265.附录一水力计算程序#include<stdio.h>#include"math.h"voidmain(){ FILE*fp; intn,i,j,d,y,nt[4]; charPGT[4][30]; floatp1,p2,p3,pQ,pk,pkcp,YB,YB1,q,z,zkcp,DB,DH,x,o,K,L,Lkcp,Tcp,Tkcp,Tcp1,Tkcp1,T0,TQ; floatQ,Kcp,Cp,Cpkcp,Cp1,Cp2,aL,aL1,aL2,aLkcp,Di,Dik,Di1,Di2,Vs,mm,C,a,b,c,p1min,p2max,pjmax,pjmin; floatQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,L1,L2,q1,q2,q3,q4,q6,q7,N,l,l1,l2,Tcp2,Tcp3,Tcp4,Tcp5,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9; floatR,k,A[4],G[4],zB,H,N0[4],Niso[4],Nsite[4],g[4],Ncomp[4],HRiso[4],HRsite[4],qF[4],Hl,QF[4],Qsumf,nn;printf("输入设计压力P1(Mp)\n");/*输入一系列参数值*/ scanf("%f",&p1); printf("输入压比YB\n"); scanf("%f",&YB); printf("输入管外径DH(mm)\n"); scanf("%f",&DH); a=p1*DH/2/552/0.72;/*计算壁厚*/ printf("输出壁厚为%.1f(mm)\n",a); printf("输入化整后的壁厚\n");scanf("%f",&b); K=0.005; DB=DH-2*b;/*计算内径*/ p2=p1/YB; p3=0.*(p1+p2*p2/(p1+p2));/*计算平均压力*/ c=p3*DH/2/552/0.72;/*计算等强度壁厚*/ printf("等强度设计壁厚为%.1f(mm)\n",c); pk=2.1;/*出站最小压力*/ pkcp=0.*(p1+pk*pk/(p1+pk));/*末段平均压力*/z=100.0/(100.0+0.113*pow(10.0*p3,1.15)); zkcp=100.0/(100.0+0.113*pow(10.0*pkcp,1.15));/*压缩因子*/x=1.05*0.077*pow(K,0.2)/(0.9025*pow(DB,0.2));/*水力摩阻系数*/ printf("水力摩阻系数x=%.3f\n",x); o=0.595;/*相对密度*/ Tcp=293; Tkcp=290; Q=280;/*末段输气量*/ q=Q/350*100; L=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*((p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp)); Lkcp=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*((p1*p1-pk*pk)/(o*x*zkcp*Tkcp))/2; /*0.计算末端平均温度和站间距*/ Kcp=1.75; T0=285; TQ=299; Cp=1.695+0.*Tcp+*(p3-0.1)/pow(Tcp,3); Cpkcp=1.695+0.*Tkcp+*(pkcp-0.1)/pow(Tkcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp); aLkcp=0.225*Kcp*DH*0.001*Lkcp/(q*o*Cpkcp); Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL))/aL)/2/aL/p3; Tkcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aLkcp))/aLkcp-Dik*(p1*p1-pk*pk)*(1-(1-exp(-aLkcp))/aLkcp)/2/aLkcp/pkcp; Di=1/Cp*(/Tcp1/Tcp1-1.5); Dik=1/Cpkcp*(/Tkcp1/Tkcp1-1.5); while(fabs(Tcp1-Tcp)>0.001&&fabs(Tkcp1-Tkcp)>0.001) { Tcp=Tcp1; Tkcp=Tkcp1; L=pow((105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q),2)*(p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp); Lkcp=pow((105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q),2)*(p1*p1-pk*pk)/(o*x*zkcp*Tkcp)/2; Cp=1.695+0.*Tcp+*(p3-0.1)/pow(Tcp,3); Cpkcp=1.695+0.*Tkcp+*(pkcp-0.1)/pow(Tkcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp); aLkcp=0.225*Kcp*DH*0.001*Lkcp/(q*o*Cpkcp); Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL))/aL)/2/aL/p3;Tkcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aLkcp))/aLkcp-Dik*(p1*p1-pk*pk)*(1-(1-exp(-aLkcp))/aLkcp)/2/aLkcp/pkcp; Di=1/Cp*(/Tcp1/Tcp1-1.5); Dik=1/Cpkcp*(/Tkcp/Tkcp-1.5); } Tcp=Tcp1; Tkcp=Tkcp1; printf("z=%.3f\n",z); printf("zkcp=%.3f\n",zkcp); printf("末段平均温度为%.1f(K)\n",Tkcp); printf("计算段平均温度为%.1f(K)\n",Tcp); printf("末段平均压力为Pkcp=%.2fMP\n",pkcp); printf("计算段平均压力为Pcp=%.2fMP\n",p3); printf("末段长度Lkcp=%.0fkm\n",Lkcp); printf("末端站间距L=%.0fkm\n",L); C=3./4*pow(DB/1000,2)*293*Lkcp/0./Tkcp/zkcp*pow(10,3); p2max=sqrt(p1*p1-o*Lkcp*x*zkcp*Tkcp*q*q/105.113/105.113/pow(DB/1000,5)); p1min=sqrt(pk*pk+o*Lkcp*x*zkcp*Tkcp*q*q/105.113/105.113/pow(DB/1000,5)); printf("末站最小压比=%.2f\n",p1min/p2); printf("p1min=%.1fMP\n",p1min); printf("p2min=%.1fMP\n",p2max); pjmax=0.*(p1+pow(p2max,2)/(p1+p2max));printf("pjmax=%.1fNm3\n",pjmax); pjmin=2.000/3.000*(p1min+pow(pk,2)/(pk+p1min));printf("pjmin=%.1fNm3\n",pjmin);Vs=C*(pjmax-pjmin);mm=Vs/q/10000;/*计算储气量，调峰量*/ printf("储气量Vs=%.1fNm3\n",Vs); printf("储气率mm=%.1f%%\n",mm);/*1.末端相关计算*/i=0; l=1350; while(l-Lkcp-i*L>L) {i=i+1; } L1=l-Lkcp-i*L;/*计算L1*/ printf("末段压气站数i=%d\n",i+1); printf("距后分气点距离为L1=%.0fkm\n",L1);Q3=35;Q1=Q; Q2=Q1+Q3;q1=Q1/350*100; q2=Q2/350*100; q3=Q3/350*100;N=o*x*z*Tcp/pow(105.113,2)/pow(DB/1000,5);L2=(p1*p1-p2*p2-L1*N*q1*q1)/N/q2/q2;/*计算L2*/printf("后分气点前一段管长L2=%.0f(km)\n",L2); /*2.中间段相关计算*/Q4=Q1+Q3; Tcp4=293; q4=Q4/350*100; L3=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q4)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q4)*((p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp4)); T0=285; TQ=299; Cp1=1.695+0.*Tcp4+*(p3-0.1)/pow(Tcp4,3); aL1=0.225*Kcp*DH*0.001*L3/(q4*o*Cp1); Di1=1/Cp1*(/Tcp4/Tcp4-1.5); Tcp5=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL1))/aL1-Di1*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL1))/aL1)/2/aL1/p3; while(fabs(Tcp4-Tcp5)>0.001)/*计算L4*/ { Tcp4=Tcp5; L4=pow((105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q4),2)*(p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp4); Cp1=1.695+0.*Tcp4+*(p3-0.1)/pow(Tcp4,3); aL1=0.225*Kcp*DH*0.001*L4/(q4*o*Cp1); Tcp5=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL1))/aL1-Di1*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL1))/aL1)/2/aL1/p3; Di1=1/Cp1*(/Tcp5/Tcp5-1.5); } printf("输出中间段站间距L4=%.0f(km)\n",L4);/*计算中间段站间距*/ j=0;l1=700; while(l1-L2-j*L4>L4) {j=j+1; } L5=l1-L2-j*L4;/*计算L5*/ printf("输出中间段温度Tcp4=%.1f(k)\n",Tcp4); printf("中间段压气站数j=%d\n",j+1);printf("输出中间段站间距L4=%.0f(km)\n",L4); printf("距离前分气点距离L5=%.0fkm\n",L5);Q5=35; Q6=Q4+Q5;q6=Q6/350*100; q4=Q4/350*100; N=o*x*z*Tcp4/pow(105.113,2)/pow(DB/1000,5);L6=(p1*p1-p2*p2-L5*N*q4*q4)/N/q6/q6;/*计算L6*/printf("输出前分气点前一段管长L6=%.0f(km)\n",L6); /*3.首段相关计算*/Q7=Q6; Tcp2=292; q7=Q7/350*100; L7=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q7)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q7)*((p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp2)); T0=285; TQ=299; Cp2=1.695+0.*Tcp2+*(p3-0.1)/pow(Tcp2,3); aL2=0.225*Kcp*DH*0.001*L7/(q7*o*Cp2); Di2=1/Cp2*(/Tcp2/Tcp2-1.5); Tcp3=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL2))/aL2-Di2*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL2))/aL2)/2/aL2/p3; while(fabs(Tcp2-Tcp3)>0.001)/*计算L8*/ { Tcp2=Tcp3; L8=pow((105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q7),2)*(p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp2); Cp2=1.695+0.*Tcp2+*(p3-0.1)/pow(Tcp2,3); aL2=0.225*Kcp*DH*0.001*L8/(q7*o*Cp2); Tcp3=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL2))/aL2-Di2*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL2))/aL2)/2/aL2/p3; Di2=1/Cp2*(/Tcp3/Tcp3-1.5); }/*计算首段平均温度和站间距*/ d=0;l2=3500; while(l2-L6-d*L8>L8) {d=d+1; } L9=l2-L6-d*L8;/*计算L9*/ printf("输出首段温度Tcp2=%.1f(k)\n",Tcp2); printf("首段压气站数d=%d\n",d+1);printf("输出首段站间距L8=%.0f(km)\n",L8); y=i+j+d+3;/*压气站总站数计算*/ printf("总压气站数y=%d\n",y); printf("首战距离起点距离L9=%.0fkm\n",L9);pQ=sqrt(p2*p2+o*L9*x*z*Tcp2*q7*q7/pow(105.113,2)/pow(DB/1000,5));/*起点压力计算*/YB1=pQ/4.1;/*起点压比*/ printf("起点升压YB1=%.2f\n",YB1);/*4.燃气耗量计算*/ R=848/17.241;/*基本参数*/ Hl=37484.3; k=1.5; A[1]=q;/*流量赋值*/ A[2]=q4; A[3]=q7; zB=100.0/(100.0+0.113*pow(10.0*p2,1.15));/*压缩机入口压缩因子*/ H=k/(k-1)*zB*R*293*(pow(YB,(k-1)/k)-1);/*计算多变能头*/for(n=1;n<=3;n++) { G[n]=A[n]*pow(10,10)*1.033/24/3600/R/293;/*计算质量流量*/N0[n]=G[n]*H/102/0.8;/*计算单站功率*/printf("输出第%d段的压气站计算功率为%.0f(kw)\n",n,N0[n]); printf("输入燃气轮机型号\n"