天然气输气工艺基础知识

1输气工艺基础知识2

天然气的物性

1.天然气的特点与组成

天然气泛指自然界的一切气体，狭义则指采自地层的可燃气体。石油工业中称采自气田或凝析气田的可燃气体为天然气，又称气田气；在油田中与石油一起开采出来的可燃气体称为石油伴生气。

天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷比例占绝对优势，例如我国四川气田天然气甲烷含量一般不低于90%，而陕甘宁气田则达95%左右。此外，还可能含有少量二氧化碳、硫化氢、氮气、水蒸气以及微量的氦、氖、氩等气体。在标准状况（0℃及101325Pa）下,甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液态。

3天然气的物性2.天然气的密度单位体积气体的质量称为密度。气体的体积和压力与温度有关，说明密度时就必须指明它的压力、温度状态。例如空气在P=101325pa，t=20℃时，密度ρ

＝1.206kg/m3；在P=101325pa，t=0℃时,ρ

＝1.2931kg/m3。如果不指明压力，温度状态，通常就是指标准状态下的参数。4天然气的物性标准状态下，甲烷的密度为0.717kg/m3

，空气的密度为1.2931kg/m3

，故甲烷的相对密度∆*CH4=0.7174/1.2931=0.5548

天然气的相对密度一般为0.58～0.62，石油伴生气为0.7～0.85。5天然气的物性3.天然气的粘度当两层气体相对运动时，气体的分子之间不仅具有与运动方向一致的相对运动而造成的内摩擦，而且由于气体分子无秩序的热运动，两层气体分子之间可以互相扩散和交换。当流动速度较快的气层分子跑到流速较慢的一层时，这些具有较大动能的气体分子，将使较慢的气层产生加速的作用，反之流动速度较慢的气层分子跑进较快的气层时，则对气层产生一种阻滞气层运动的作用，结果两层气体之间就产生了内摩擦。温度升高，气体的无秩序热运功增强，气层之间的加速和阻滞作用跟着增加，内摩擦也就增加。所以，气体的粘度随着温度的升高而加大。6天然气的物性4.天然气含水量(湿度)天然气在地层温度和压力条件下含有饱和水汽，天然气的水汽含水量取决于天然气的温度、压力和组成等条件。天然气含水量，通常用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。7天然气的物性天然气绝对湿度是指一立方米天然气中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。天然气的饱和含水量是指在一定温度和压力下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气于液态平衡时的含水汽量。天然气相对湿度是指在一定温度和压力下，天然气绝对湿度和饱和含水量之比。天然气水露点是指天然气在一定压力下析出第一滴水时的温度，即天然气饱和水汽量对应的温度。在GB50251-2003

《输气管道工程设计规范》中作了明确规定：进入输气管道的气体水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃8天然气的物性5.天然气的热值天然气作为燃料使用，热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。天然气主要组分烃类是由炭和氢构成，氢在燃烧时生成水并被汽化，由液态变为气态，于是一部分燃料热能消耗于水的汽化。消耗于水的汽化的热叫汽化热（或蒸汽潜热）。将汽化热计算在内的热值叫高热值（全热值），不计汽化的热值叫低热值（净热值）。由于天然气燃烧的汽化无法利用，工程上通常使用低热值即净热值。9天然气的物性每立方米天然气热值在8000-10000大卡。每立方米煤气的热值3000-4000大卡。每公斤液化气(丙烷）燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。每瓶液化气重14.5公斤,总计燃烧热值159500大卡,相当于20立方天然气的燃烧热值。10天然气的物性6.天然气的可燃性限和爆炸极限可燃气体与空气混合（空气中的氧为助燃物质），遇到火源，可以发生燃烧或爆炸。可燃气体与空气的混合物，对于敞开系统，遇明火进行稳定燃烧。可燃气体与空气的混合物进行稳定燃烧时，其可燃气体在混合气体中的最低浓度称为可燃下限，最高浓度称为可燃上限，可燃上限与可燃下限之间的浓度范围，称之可燃性界限，即可燃性限。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火可以发生剧烈燃烧，即发生爆炸。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火发生爆炸时，其可燃气在混合气体中的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限，爆炸下限与爆炸上限之间的可燃烧气体浓度范围，称之为爆炸限。11天然然气气的的物物性性有的可燃燃气体的的可燃性性限与爆爆炸限是是一致的的，有的的可燃气气体的爆爆炸限只只是可燃燃性限内内的更小小浓度范范围。一一般情况况下，可可将爆炸炸限与可可燃烧性性限混用用，即用用可燃烧烧性限代代替爆炸炸限，这这对于实实际工作作是适宜宜的，有有利于安安全生产产。压力对于于可燃烧烧气体的的爆炸限限有很大大影响，，例如当当压力低低于6665帕时，天天然气与与空气的的混合物物，遇明明火不会会发生爆爆炸，而在常温温常压下下，天然然气的爆爆炸限为为5％～15％，随随着压力力的升高高，爆炸炸限急剧剧上升，，压力为为1.5××107帕时,天然气的的爆炸上上限为58%。12天然气的的物性7.天然气输输送过程程中的节节流效应应假如降低低气体的的压力而而不释放放气体的的能量，，而且气气体是理理想的，，状态是是绝热的的，那么么系统的的总能量量保持不不变。也也就是说说，状态态变化属属于等焓焓变化，，气体的的温度也也保持不不变。然然而假如如上述变变化的气气体是真真实气体体，那么么其容积积变化将将不同于于理想气气体的情情况，其其内能和和温度将将发生变变化。气气体在流流道中经经过突然然缩小的的断面（（如管道道上的针针形阀、、孔板等等），产产生强烈烈的涡流流，使压压力下降降，这种种现象称称为节流流。13天然气的的物性节流效应应又称为为焦耳-汤姆逊效效应。温温度下降降的数值值与压力力下降数数值的比比值称为为节流效效应系数数，又称称焦耳-汤姆逊效效应系数数。节流效应应系数的的意义是是：下降降单位压压力时的的温度变变化值。。它随压压力、温温度而变变。在气田上上，压力力较高，，天然气气的节流流效应系系数一般般为3～4℃/MPa。干线输气气管道上上，压力力较低，，一般为为2.5～3.0℃℃/MPa。14天然气的的输送要要求从地层中中开采出出来的天天然气往往往含有有砂和混混入的铁铁锈等固固体杂质质，以及及水、水水蒸气、、硫化化物和二二氧化碳碳等有害害物质。。砂、铁等等尘粒随随气流运运动，磨磨损压缩缩机、管管道和仪仪表的部部件，甚甚至造成成破坏。。有时还还会积聚聚在某些些部位，，影响输输气的正正常进行行。水积聚在在管道低低洼处，，减少管管道输气气截面，，增加加输气阻阻力。水又能在在管内壁壁上形成成一层水水膜，遇遇酸性气气体（H2S、CO2）等形成成酸性性水溶液液，对管管内壁腐腐蚀极为为严重，，是造成成输气管管道破坏坏的重要要原因之之一。水在一定定温度度和压力力条件下下还能和和天然气气中的某某些组分分生成冰冰雪状水水合物（（如CH4.6H2O等），造造成管管路冰堵堵。15天然气的的输送要要求天然气中中的硫化化物分为为无机的的和有机机的两种种。无机机的主要要是硫化化氢，有有机的主主要是是二硫化化碳（CS2）、硫氧氧化碳(COS）等。硫硫化氢及及其燃烧烧产物二二氧化硫硫(SO2)都具有强强烈的刺刺鼻气味味，对眼眼粘膜和和呼吸道道有破坏坏作用。。空气中中硫化氢氢含量大大于910mg/m3（约0.06％体积比比）时人人呼吸一一小时就就会严重重中毒。。当空气气中含有有0.05％（体积积比）二二氧化硫硫时，呼呼吸短时时间就会会有生命命危险。。硫化氢氢和二氧氧化碳还还是一种种腐蚀剂剂，尤其其有水存存在时时更是如如此。含含有硫化化物的天天然气作作为化工工原料很很容易使使催化剂剂中毒，，生产无无法进行行，生生产的成成品质量量也不好好。另一一方面天天然气中中的硫化化氢又是是制造硫硫、硫酸酸、化肥肥的重要要原料料，不应应让它混混在天然然气中白白白浪费费掉。因因此，天天然气进进入输气气干管之之前必须须净化。。除去去尘粒、、凝析液液、水及及其它有有害组分分。16天然气的的输送要要求净化的指指标和要要求目前前各国不不同。北北美地区区输气管管道网大大致要求求为：每每标准立立方米气气体，含含水量不不超过95～125mg;硫化氢含含量不超超过2.3~5.8mg；有机硫硫含量不不超过250mg；二氧化化碳含量量，视热热值不同同而要求求，允许许含量为为2～5％。西欧欧地区，，如西德德和法国国要求较较严，硫硫化氢含含量不得得超过1.5～2mg/m3；含水量量，西德德要求低低于80mg/m3，法国要要求低于于58mg/m3。我国要求求有机硫硫总含量量不超过过200mg；硫化氢氢含量不不得超过过20mg/m3；二氧化化碳含量量不得超超过3％；水露露点在最最高操作作压力下下应比最最低输送送环境温温度低5℃。17天然气的的输送要要求上述要求求都是对对管道输输气而言言，从中中可以看看出：（1）对硫化化氢的限限制远比比生活用用气的卫卫生标准准高得多多，硫化化氢含量量大都在在15～30mg/m3之间，我我国生活活用气卫卫生标准准规定为为20mg/m3以下。管管道输气气标准这这样高，，是为了了保证管管道、设设备、和和仪表不不被腐蚀蚀。（2）供长输输的天然然气，其其脱水深深度以确确保在输输送过程程中水蒸蒸气不致致凝析和和形成水水合物物为原则则，所以以天然气气的露点点应比管管道输气气的最低低温度低低5～10℃。18天然气输输送简介介天然气从从气井开开采出来来后，经经过矿场场集输管管道集中中到净化化厂处理理后，由由长输管管道输送送至城市市管网，，供给工工业或民民用的用用户。由由气井至至用户，，天然气气都在密密闭状态态下输送送，形成成一个输输气系统统。19天然气输输送简介介输气管道道的类型型矿场输气气管道：：输送距距离短、、管径小小、未净净化气；；干线输气气管道：：输送距距离长、、管径大大、压力力高、干干气；城市输配配气管道道：输送送距离短短、管径径小、压压力低、、干气。。20天然气输输送简介介输气管道道是由输输气站场场、干线线线路工工程及其其附属设设施组成成。根据用户户情况和和管线距距离条件件，输气气管道设设有压气气站、分分输站、、计量站站及清管管站，通通过分输输站或计计量站将将天然气气调压后后输往城城镇配气气管网或或直接输输往用户户。21天然气输输送简介介首站是输输气干线线的起点点，它接接受气田田处理厂厂来的天天然气，，经过升升压、计计量后输输往下一一站。在在气田开开发初期期，地层层压力较较高而输输气量较较小，当当地层压压力足以以输气至至下一站站时，首首站可暂暂不设压压缩机组组。输气过程程中沿程程压力不不断下降降，一定定距离后后需设中中间压气气站增压压。末站站为终点点配气站站，将天天然气计计量、调调压后供供给城市市配气管管网及大大工业用用户。为为满足沿沿线地区区用气，，常在中中间压气气站或分分输站引引出支线线分气，，也可能能接受其其他气田田的进气气支线。。22天然气输送送简介由于天然气气的消费量量在一天、、一个月或或一年之内内有很大的的不均衡性性，特别是是城市居民民用气量更更是如此，，而干线的的输量却应应维持在其其设计输量量范围附近近才能安全全、经济地地运营。为为了季节性性调峰的需需要，常在在大城市附附近设有储储气库，夏夏季天然气气供应过剩剩时，管道道向储气库库充气，冬冬季用气高高峰时，再再抽出补充充供气。长长距离输气气干线连接接由多个地地下储气库库及一系列列输入、输输出支线，，形成统一一的供气系系统。23天然气输送送简介国外天然气气管道有近近120年的发展历历史，二十十世纪七、、八十年代代是全球输输气管道建建设高峰期期，世界上上几条最著著名的输气气管道几乎乎都是这一一时期建成成的。北美美、俄罗斯斯、欧洲天天然气管道道已形成地地区性、全全国性乃至至跨国性大大型供气系系统，全球球输气管道道总长度超超过140万公里，其其中直径1米以上的管管道超过12万公里。24天然气输送送简介我国天然气气管道基本本现状1963年年四川巴渝渝（重庆巴县石石油气田巴巴9井重庆孙空空湾）输气管道的的建成，拉拉开了我国国天然气管管道工程发发展的序幕幕。到20世纪80年代中期，，我国输气气管道主要要分布在川川渝地区。。从上世纪纪末开始，，我国输气气管道建设设进入快速速发展阶段段，近年已已建成陕京京输气管道道（见图1-1.1）、涩北—西宁—兰州输气管管道、西气气东输输气气管道、忠忠（县）—武（汉）输输气管道、、陕京二线线输气管道道等重要输输气管道。。同时我国先先后在大庆庆油田和大大港油田建建成4座地地下储气库库，目前正正在运行的的有4座。。其中，喇喇嘛甸北块块地下储气气库有效工工作气量1.2×108m3，大港油田大大张沱储气气库和板876储气气库的总有有效工作气气量为8.17×108m3，板中北高点点储气库3.3×108m3。大港油田三三座地下储储气库是陕陕京管道的的重要配套套设施，为为有效解决决京津地区区的冬季调调峰创造了了条件。2526陕京一线陕京一线起自陕西西省靖边县县长庆气田田天然气净净化厂首站站，终于北北京石景山山区衙门口口北京末站站，途经陕陕西、山西西、河北、、北京3省一市22个县，全线线穿越河流流230处、铁路21处，大型公公路131处，是国内第第一条长距距离、大口口径和高度度自动化的的输气管道道。陕京线线各项工程程采用了国国际公认的的先进标准准。由管道道设计院与与国外公司司合作设计计。1996年3月开开工，1997年年9月月10日建成成，全长918.42km，管径660mm,设计压力6.4MPa，年输气能能力不加压压13.2×108m3。27陕京一线投产后二期期加压站（（榆林压气气站）于1999年11月10日日建成，年年输气能力力达到22×108m3。三期加压压(黄黄河西及应应县压气站站)于于2000年11月月15日日建成，，四期加压压(灵灵丘压气站站)于于200３年11月月２5日日建成，，年输气能能力达到33××108m3。为了适应调调峰需要，，先后建成成大港油田大大张沱储气气库和板876储气气库（总有有效工作气气量为8.17×108m3），板中北高高点储气库库（3.3×108m3）。大港油田田三座地下下储气库是是陕京管道道的重要配配套设施，，为有效解解决京津地地区的冬季季调峰创造造了条件。。28靖边榆林压气站府谷压气站应县压气站灵丘压气站二站村阀室琉璃河石景山永清通州小卞庄大港储气库北京市天津沧化、沧淄线天津进气进气河北省燕山石化29西气东输管管道工程西气东输管管道工程横横贯我国东东西，起点点是新疆塔塔里木的轮轮南，终点点是上海市市西郊的白白鹤镇。管管道干线自自西向东途途经新疆、、甘肃、宁宁夏、陕西西、山西、、河南、安安徽、江苏苏和上海市市等9个省省、区、直直辖市。干线管道全全长约3900km，支线管道总总长近2000km，向我国东部部4省1市市供气。西西气东输管管道的大型型用户共有有40家，，涉及工业业、民用和和发电。30西气东输管管道工程干线管道的的设计输量量120××108m3/a，设计压力10MPa，管径1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材质X70钢。干线管管道穿跨越越长江1次次、黄河3次、淮河河1次，其其他大型河河流8次，，共需建设设陆上隧道道15条，，修建伴行行公路近1000km。管道干线共共设工艺站站场35座座，线路截截断阀室138座。。工程于2002年7月4日开开工，2003年底底建成靖边边到上海段段，先期输输送长庆气气田天然气气，2005年上半半年全线贯贯通，输送送新疆塔里里木气田天天然气。31陕京二线陕京二线输输气管道工工程是我国国继西气东东输管道工工程后又一一项国家重重点工程。。它是满足足北京对天天然气需求求的日益增增长，实现现还首都一一片蓝天，，迎2008绿色奥运任任务的重要要举措。同同时也兼顾顾了沿途山山西、河北北对天然气气的需要及及考虑山东东和津唐地地区的市场场发展。陕京二线输输气管道工工程于2002年10月开工，2005年７月建成成投产。32陕京二线陕京二线输输气管道西西起陕西省省靖边县西西气东输靖靖边压气站站，经内蒙蒙鄂尔多斯斯市乌审旗旗境内至陕陕西省榆林林市榆阳区区榆林压气气站。在榆榆林站接入入长庆、长长北气田及及中石化来来气，并与与陕京一线线连通，整整合成为陕陕京一、二二线的枢纽纽站。此后后，陕京二二线自西向向东途径陕陕西、山西西、河北三三省，沿线线依次设兴兴县清管站站，岚县分分输站，阳阳曲压气站站，盂县、、鹿泉、正正定分输站站，石家庄庄清管分输输站，安平平分输站，，永清清管管分输站，，直至北京京大兴县采采育末站。。陕京二线输输气管道全全长935.05km（其中靖边边－榆林段段112.95km），管径1016mm，设计压力力10MPa，设计输量量120×108m3/a。全线共设设11座站场，43座线路阀室室，其中预预留分输的的阀室有5座。33南海崖港海海底管线我国建成的的第一条大大口径、高高压长、长长距离的海海上输气管管线，这就就是南海崖崖13-1气田至香港港的输气管管道线，这这条管线由由美国阿科科公司负责责设计和建建造，设计计压力8.0MPa，管径711.2，长度800多公里，年年输时34×108m3。已于1996年初投产。。34液化天然气气(LNG)运输在常压下，，当温度降降至-163℃℃时，天然气气由气体转转化为液体体，即所谓谓LNG。LNG是一种无毒毒、无色、、无气味、、无口感的的液体，其在-163℃℃下的密度约约为425Kg/m3。LNG的最主要优优点是其体积缩小小到标准状状态下气态态体积的1/600左右，所以在某某些特定条条件下，以以LNG形式进行天天然气远距距离储运可可能比气态态天然气管管道输送更更经济。35液化天然气气(LNG)运输LNG供应应链链包包括括天天然然气气液液化化、、LNG储存存、、LNG运输输和和装装卸卸、、LNG再气气化化等等。。图1-1.2LNG供应应链链示示意意图图36液化化天天然然气气(LNG)运输输天然然气气液液化化厂厂包包括括两两种种类类型型：：基基本本负负荷荷型型及及调调峰峰型型。。基基本本负负荷荷型型目目的的是是将将天天然然气气以以液液态态形形式式运运输输到到消消费费地地，，突突出出特特点点是是全全年年连连续续运运行行且且产产量量较较均均衡衡。。调调峰峰型型的的目目的的是是为为天天然然气气供供气气系系统统提提供供一一种种储储气气调调峰峰方方式式。。LNG采用用低低温温、、常常压压储储存存方方式式，，储储存存温温度度在在-163℃℃以下下，，压压力力一一般般不不超超过过0.03MPa。LNG储罐罐包包括括地地上上金金属属储储罐罐、、地地上上金金属属/混凝凝土土储储罐罐、、地地下下储储罐罐三三类类，，大大型型LNG储罐罐的的日日蒸蒸发发率率一一般般在在0.04%～0.1%之间间。。37液化化天天然然气气(LNG)运输输LNG运输输方方式式包包括括海海运运、、陆陆上上运运输输。。当当海海底底管管道道和和陆陆上上管管道道运运距距分分别别超超过过1400Km和3800Km时，，其其输输送送天天然然气气的的成成本本将将高高于于采采用用LNG船运运方方式式的的综综合合运运输输成成本本（（包包括括天天然然气气液液化化、、储储存存、、装装卸卸及及再再气气化化的的费费用用））。。目目前前，，LNG海运运已已经经在在国国际际天天然然气气贸贸易易中中占占有有重重要要地地位位，，而而且且运运距距超超过过7000Km的天天然然气气运运输输几几乎乎都都采采用用这这种种方方式式。。2002年全全球球LNG贸易易总总量量约约为为10180万吨吨，，约约占占天天然然气气总总贸贸易易量量的的26%。海海运运是是LNG供应应链链中中的的重重要要环环节节，，据据统统计计，，海海运运费费用用约约占占LNG供应应链链总总费费用用的的20%～55%。LNG接收收站站主主要要承承担担LNG接收收、、储储存存和和再再气气化化。。某某些些接接收收站站还还具具有有LNG转运运功功能能，，即即通通过过专专用用小小型型船船舶舶或或槽槽车车将将LNG转运运到到LNG卫星星站站。。目目前前LNG接收收站站最最小小经经济济规规模模300万吨吨LNG/年。。38液化化天天然然气气(LNG)运输输LNG内陆陆运运输输包包括括槽槽车车运运输输和和内内河河航航运运，，主主要要承承担担由由LNG接收收站站向向LNG卫星星站站（（包包括括加加气气站站））转转运运的的任任务务。。河河南南绿绿能能高高科科有有限限责责任任公公司司根根据据我我国国国国情情实实施施了了一一种种新新的的LNG供气气方方式式。。该该公公司司在在中中原原油油田田建建设设了了一一个个日日液液化化能能力力为为15××104Nm3天然然气气的的小小型型基基本本负负荷荷型型液液化化厂厂，，其其生生产产的的LNG通过过专专用用汽汽车车槽槽车车运运输输到到全全国国各各地地的的多多个个LNG卫星星站站。。新疆疆广广汇汇实实业业股股份份有有限限公公司司于于2002年开开始始建建设设一一个个日日液液化化能能力力为为150××104Nm3的基基本本负负荷荷型型天天然然气气液液化化厂厂，，于于2003年底底已已经经投投产产运运行行。。该该公公司司采采用用专专用用集集装装箱箱装装运运LNG，其其运运输输工工具具也也可可以以是是汽汽车车或或火火车车。。39液化化天天然然气气(LNG)运输输从目目前前情情况况看看，，LNG内陆运输在我我国有较大的的市场空间，，它可以对长长距离输气管管道起到拾遗遗补缺的作用用。随着几个个进口LNG接收站、国内内新的基本负负荷型液化厂厂建成投产以以及市场范围围的扩大，预预计我国的LNG内陆运输将会会获得较快的的发展，而且且可能从目前前单一的汽车车运输发展到到汽车、火车车、内河航运运并举的局面面。LNG再气化就是将将液化天然气气重新转化为为气态以便向向用户供气。。再气化过程程是在专用蒸蒸发器中进行行的，它分为为开式管架蒸蒸发器（ORV）、淹没燃烧烧式蒸发器（（SCV）和空温式蒸蒸发器。再气化后的气气态天然气向向用户提供，，若距离较长长，同样需要要修建输气管管道。其输气气工艺和所用用的设备与常常规天然气输输气管道雷同同。40输气管道基本本参数对流量量的影响1.直径对流量的的影响当输气管道的的其它条件相相同，Q1/Q2=(D1/D2)2.5上式说明输气气管道的通过过能力与管径径的2.5次方成正比。。若直径增大一一倍D2=2D1，则Q2=22.5Q1=5.66Q1流量是原来的的5.66倍。由此可见，加加大直径是增增加输气管流流量的好办法法。也是输气气管向大口径径发展的主要要原因。41输气管道基本本参数对流量量的影响2.长度对流量的的影响当其它条件相相同时Q1/Q2=(L2/L1)0.5即输气量与长长度的0.5次方成反比。。若站间距缩缩小一半，例例如在两个压压气站之间增增设一个压气站站,L2=1/2L1,则流量Q2=20.5Q1 =1.41Q1即倍增压气站站，输气量只只能增加41％。42输气管道基本本参数对流量量的影响3.输气温度对流流量的影响Q1/Q2=(T2/T1)0.5流量与输气的的绝对温度的的0.5次方成反比。。输气温度越越低，输气能能力越大。目目前，国外已已提出在-70℃左右输气的设设想，认为在在解决低温管管材的基础上上，经济上是是可行的。温度从50℃降低至-70℃，流量增加59％。43输气管道基本本参数对流量量的影响4.起、终点压力力对流量的影影响输气量与起、、始压力的平平方差的0.5次方成正比,改变起、终点点压力都能影影响流量，但但提高起点压压力对流量增增大的影响大大于降低终点点压力的影响响。提高起点点压力比降低低终点有利。。

如果压压力差∆P不变，同时提提高起、终压压力，也能增增大输气量，，更进一步说说明高压输气气比低压输气气有利。因为为高压下，气气体的密度大大，流速低，，摩阻损失就就小。44输气管道基本本参数对流量量的影响５．管壁粗糙糙度对输量的的影响输气管加上了了内壁涂层后后，不但减少少了内腐蚀，，更主要的是是使粗糙度下下降了很多，，在同样的条条件下使输气气管输气量增增加5～8％，有的甚至至达10％。内壁涂层层的费用一般般只占钢管费费用的2～3％，只要输气气量能提高1％，就能很快快地收回其投投资。45输气管道的压压力分布沿线压力分布布设输气管道AB，长为L，起、终点压压力为PQ和PZ，其上一点M,压力为Px,AM段长为x,则Px=［PQ２－（PQ２－PZ２）x／L］0.5上二式说明输输气管道的压压力平方p2和x的关系为一直直线，压力P与x的关系为抛物物线。46输气管道压力力分布输气管道压降降曲线47输气管道的压压力分布由图看出，靠靠近起点压力力降落比较慢慢，距起点越越远，压力降降落越快，坡坡度越陡。在在前3/4的管段上，压压力损失约占占一半，另一一半消耗在后后面的1/4管段上，因为为随着压力力下降，流速速增大，单位位长度的摩阻阻损失也增加加。这也说明明高压输气节节省能量，经经济性好。48输气管道的压压力分布平均压力输气管道停止止输气时，管管内压力并不不象输油管那那样立刻消失失。而是高压压段的气体逐逐渐流向低压压端，起点压压力PQ逐渐下降，终终点压力PZ逐渐上升，最最后全线达到到某一压力值值，即平均压压力。这就是是输气管道的的压力平衡现现象。Ppj=2/3[PQ+PZ2/(PQ+PZ)]49水合物水合物及其形形成条件水合物又称水水化物，是天天然气中某些些组分与水分分在一定温度度、压力条件件下形成的白白色晶体，外外观类似密致致的冰雪，密密度为0.88～0.90g／cm3。形成水合物的的条件：必要条件：气体处于水汽汽的饱和或过过饱和状态并并存在游离水水；有足够高高的压力和足足够低的温度度。辅助条件如压压力的脉动，，气体的高速速流动，流向向突变产生的的搅动、弯头头、孔板、阀阀门、粗糙的的管壁等。50水合物由于水合物是是一晶状固体体物质，天然然气中一旦形形成水合物，，极易在阀门门、分离器入入口、管线弯弯头及三通等等处形成堵塞塞，严重时影影响天然气的的收集和输送送，因此必须须采取措施防防止水合生成。51水合物防止水合物形形成的方法防止水合物的的形成不外乎乎破坏水合物物形成的温度度、压力、和和水分条件，，使水合物失失去存在的可可能。这类方方法很多，主主要有：（1）加热给气体或输气气管道上可能能形成水合物物的地段加热热，使气体温温度高于水合合物形成的温温度。该法在在干线输气管管道上是不宜宜采用的，因因为它会降低低管道的输气气能力。在矿矿场集气站或或城市配气气站中，压降降主要消耗在在节流上，节节流前后，温温度下降很多多，加热就成成了这些地地方防止水合合物形成的主主要方法。52水合物（2）降压压力降低而温温度不降，也也可使水合物物不致形成。。很明显，这这个方法主要要用于暂时解解除某些管线线上形成的冰冰堵。此时，，将气体放空空，压力急剧剧下降，已形形成的水合物物将会分解解。干线输气气管道的最低低温度可能接接近0℃，而相应的水水合物形成压压力范围在1.0～1.5MPA，但输气管道道上最优输送送压力在5.0～7.0MPA，使用降压的的方法是无效效的。（3）添加抑制剂在被水饱和的的天然气中加加入抑制剂，，吸收部分水水蒸气，并将将其转移至抑抑制剂的水溶溶液中。天然然气中水蒸气气分压低于水水合物的蒸气气压后，就不不会形成水合合物。经常采采用的水合物物抑制剂（又又称防冻剂））有甲醇、、乙二醇、、二甘醇、、和三甘醇等等，也有用用氯化钙的。。53水合物（4）干燥脱水气体在长距离离输送前脱水水是防止水合合物形成最彻彻底、最有效效的方法，应应用也最多。。脱水后气气体的露点应应低于输气温温度5～10℃，使气体在输输送的压力、、温度条件下下，相对湿湿度保持在60～70％即可。。54清管工艺输气管道的输输送效率和使使用寿命很大大程度上取决决于管道内壁壁和内部的清清洁状况。对对气质和管管道有害的物物质：如凝析析油、水、硫硫分、机械杂杂质等，进入入输气管道后后引起管道内内壁腐蚀，，增大管壁粗粗糙度，大量量水和腐蚀产产物的聚积还还会局部堵塞塞和缩小管道道的流通截截面。在施工工过程中大气气环境也会使使无涂层的管管道生锈，并并难免有一些些焊渣、泥土土、石块等等有害物品遗遗落在管道内内。管线水试试压后，单纯纯利用管线高高差开口排水水很难排尽。。55清管工工艺为解决决以上上问题题，进进行管管道内内部和和内壁壁的清清扫是是十分分必要要的，，因此此清管管工艺艺一直直是管管道施施工工和生生产管管理的的重要要工艺艺措施施。清管的的目的的概括括起来来有以以下四四方面面：（1）清除除管内内积液液和杂杂物（（粉尘尘），，减少少摩阻阻损失失，提提高管管道的的输送送效率率；（2）避免免低洼洼处积积水（（因水水的来来回波波动不不仅因因存在在电解解液加加快电电化学学腐蚀蚀，而而且且产生生机械械冲刷刷，使使管壁壁减薄薄，造造成腐腐蚀破破裂））；（3）扫除除管壁壁的沉沉积物物、腐腐蚀产产物，，使其其不存存在附附加的的腐蚀蚀电极极，减减少垢垢下腐腐蚀；；56清管工工艺（4）进行行管道道内检检测等等许多多新的的用途途。①定定径径：与与清管管器探探测定定位仪仪器配配合，，查出出大于于设计计、施施工或或生产产规定定的管管径偏偏差差；②测测径径、测测厚和和检漏漏：与与测量量仪器器构成成一体体或作作为这这些仪仪器的的牵引引工具具，通通过管管道道内部部，检检测和和记录录管道道的情情况；；③灌灌注注和输输送试试压水水：往往管道道灌注注试压压水时时，为为避免免在管管道高高点留留下气气泡，，影响响试试验压压力的的稳定定，在在水柱柱前面面发送送一个个清管管器就就可以以把管管内空空气排排除干干净；；57清管工工艺④分分隔隔管内内介质质：用用天然然气置置换管管内空空气、、试压压水或或用空空气置置换管管内天天然气气时，，用清清管器器分隔隔两种种介质质，可可防止止形成成爆炸炸性混混合物物，减减少可可燃气气体的的排放放损失失，提提高工工作作效率率；⑤涂涂敷敷管道道内壁壁缓蚀蚀剂和和环氧氧树脂脂涂层层：液液体缓缓蚀剂剂可用用一个个清管管器推推顶或或用两两个清清管器器夹带带，在在沿线线运行行过程程中涂涂上管管道内内壁。。环氧氧树脂脂的内内涂施施工比比较复复杂，，其中中包包括：：管道道内壁壁的清清洗、、化学学处理理、环环氧树树脂涂涂敷和和涂敷敷质量量的控控制和和检查查等内内容，，这些些工序序都是是利用用专门门的清清管器器实现现的。。58清管器的分分类与特性性任何清管器器都要求具具有可靠的的通过性能能（通过弯弯头、三通通和管道变变形的能力力），足够够的机械强强度和良好好的清管效效果。清管球皮碗清管器器泡沫塑料清清管器智能清管器器59清管球1.概述清管球是用用耐磨的橡橡胶制成的的圆球，中中空（DN>100mm），壁厚为为30～50mm，球上有1个可以密封封的注水排排气孔。注水孔有加加压用的单单向阀，用用以控制打打入球内的的水量，调调节清管球球直径对管管道内径的的过盈量。。60清管球2.工作原理清管球的制制造过盈量量为2％～5％，其工作作原理是利利用气体压压力将清管管球从被清清扫管道的的始端推向向末端。由由于清管球球比管内径径大4％～5％，在管内内处于卡紧紧密封状态态，当压缩缩空气推动动清管球在在管道中前前进时，便便将管道内内的各种杂杂物清扫出出来。清管球不能能定向携带带检测仪器器，也不能能作为它们们的牵引工工具。613.密封条件清管球的密密封条件主主要是球体体的过盈量量，这要求求为清管球球注水时，，一定要把把球内的空空气排净，，保证注水水口的严密密性。否则则，清管球球进入管道道受压后的的过盈量是是不能保持持的。管道温度低低于0℃时，球内应应灌注低凝凝固点液体体（如甘醇醇），以防防冻结。624.运动状态清管球在管管道中的运运动状态，，周围阻力力均衡时为为滑动，不不均衡时为为滚动。因因此，表面面磨损均匀匀，磨损量量小。只要要注水口不不漏，壁厚厚偏差小，，它可以多多次重复使使用。保证证注水口的的制造质量量是延长清清管球使用用寿命的一一个关键，，清管球的的壁厚偏差差应限制在在10％以内。63皮碗清管器器皮碗清管器器有一个刚刚性骨架和和前后两节节或多节皮皮碗构成。。它在管内内运行时，，保持固定定的方向，，所以能够够携带各种种检测仪器器和装置。。清管器的的皮碗形状状是决定清清管器性能能的一个重重要因素，，皮碗的形形状必须与与各类清管管器的用途途相适应。。皮碗清清管器由橡橡胶皮碗、、压板法兰兰、导向器器及发讯器器护罩组成成。它是利利用皮碗边边裙对管道道的1％～4％左右过盈盈量与管壁壁紧贴而达达到密封，，清管器由由其前、后后天然气的的压差推推动前进。。皮碗清管器器密封性能能良好，它它不仅能推推出管道内内积液，而而且推出固固体杂质效效果远比清清管球好好。64皮碗清管器器65泡沫塑料清清管器泡沫塑料清清管器是表表面涂有聚聚氨酯外壳壳的圆柱形形塑料制品品。它是一一种经济的的清管工具具。与刚性清管管器比较，，有很好的的变形能力力与弹性。。在压力作作用下，它它可以与管管壁形成良良好的密封封，能顺利利通过各种种弯头、阀阀门和管道道变形。它不会对管管道造成损损伤，尤其其适用于清扫带有内内壁涂层的的管道。泡沫塑塑料清管管器的过过盈量一一般为24mm。66泡沫塑料料清管器器67收、发球球装置清管器收收、发装装置，包包括收、、发球筒筒，工艺艺管线，，阀门以以及装卸卸工具和和通过指指示器等等辅助设设备。陕陕京二线线永清站站收、发发球装置置见图68收、发球球装置收发球筒筒及其快快速开关关盲板是是收发装装置的主主要构成成部分。。筒径应应比公称称管径大大l~2级。发送筒的的长度应应能满足足发送最最长清管管装置的的需要，，一般不不应小于于筒径的的3～4倍。接收收筒应当当更长一一些，其其长度一一般不小小于筒径径4~6倍。因为为输气管管道常采采用清管管列车方方式，即即一次次清管中中，连续续发人管管道两个个或更多多的清管管器，管管道内检检测器的的尺寸也也比普通通的清管管器长长得多，，接收筒筒应能容容纳它们们，还需需要容纳纳不进入入排污管管的大块块清出物物。69收、发球球装置收发筒的的开口端端是一个个牙嵌式式或挡圈圈式快速速开关盲盲板，快快速开关关盲板上上应有防防自松安安全装装置。发送装置置的主管管三通之之后和接接收筒大大小头前前的直管管上，应应设通过过指示器器，以确确定清管管器是是否已经经发人管管道和进进入接收收筒。收收发筒上上必须安安装压力力表，面面向盲板板开关操操作者的的位置置。70清管流程程71清管流程程72结束谢谢！中石油北北京天然然气管道道有限公公司山西输气气管理处处赵子军9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。20:46:0920:46:0920:4612/28/20228:46:09PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2220:46:0920:46Dec-2228-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。20:46:0920:46:0920:46Wednesday,December28,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2220:46:0920:46:09December