城市燃气管网系统门站的设计方案

城市燃气管网系统门站的设计方案1.1设计目的和作用1.1.1设计目的为向城市、居民点和工业区供应燃气，在输气干管的终端设置设燃气门站，在燃气门站将压力降至城市或工业区燃气供应系统所需的压力。1.1.2设计作用燃气门站是长距离输气干线的终点站，是城市、工业区的气源站，在该站内接收长输管线输送来的燃气经过除尘、调压、计量和加臭后送入城市或工业区的管网。1.2设计规模和参数1.2.1设计规模门站是为郊区供应不到的用户而设计的，考虑到城市将来的发展，该门站设计用气人数为19万人，天然气的人均用气指标定为2050MJ/人*年，该门站的设计规模为7774Nm3/h。1.2.2设计参数表1.1门站设计参数设计压力0.4Mpa进站压力0.2-0.4MP出站压力0.2MP1.3工艺流程城市门站的主要功能是对信丰县高压管网来气进行过滤、计量、加臭，经调压后送往城市中压管线。门站必须保证把来气可靠的送往城市输配系统，保证用户的正常用气。门站的工艺流程为：正常情况下来气以压力P1=0.4Mpa进入城市门站，经过滤器除去机械性杂质，由调压器调压至0.2Mpa计量后出站，非正常情况下，当来气压力P1≥1.6Mpa时调节管束区进气端电动蝶阀启动，保护后面的设备；当该动作有所迟缓，为设计压力的1.1倍时，即P1=1.76MPa时，进气端汇气管上安全放散阀自动打开，进行超压放散，压力正常后，各设备重新恢复工作。站内采用的调压器稳压精度高，带安全切断功能，当出气端超压P2=0.2MPa时，出气端汇气管上安全放散阀自动打开，进行超压放散，P2=0.2MPa时，调压器安全切断发挥作用，待压力回落后，再重新恢复各设备工作。本站设有过站总旁通管，站场事故时，关闭进出站阀门井内的手动阀，同时开启过站旁通管道上的节流阀，以保证事故情况下不中断城市供气。由于城市燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用的，当管道及设备材质和施工方面存在的问题和使用不当，容易造成漏气，有引起爆炸、着火和人身中毒的危险。因此，当发生漏气时能被人发觉进而消除漏气是很必要的。所以对于无色无味的天然气必须进行加臭，臭味级别为二级，加臭剂使用乙硫醇。1.4站址选择1.4.1站址选择原则1）应遵守安全放火距离的规定，并应考虑地形、地质条件及站厂对当地环境的影响，附近企业对站的影响。2）站址应符合城市规划的要求。3）在安全防火的允许范围内，站厂应尽可能靠近城市居民点，并位于下风向。4）用于站厂的站址，应有足够的面积，并为扩建留下必要的余地。但是也应少占农田、节约用地并应注意与城市景观等协调5）所选站址交通应方便，水电来源充足，有利于水处理。6）站址应结合长输管线位置确定。1.4.2站址选择根据应山县天然气公司供气气源位置和城市总体规划安排，选择天然气门站站址在城区东北侧。该地段处在城市规划用地控制区内，地势平坦无障碍物，交通方便，安全距离有保证，同时供水、供电都有保证，地质条件和施工条件都较好。站场总占地10000m²。1.5门站1.5.1过滤装置过滤病装置的功能是除去天然气中机械杂质、凝固物等固态物，以减少对设备、仪表与管道的磨损、腐蚀与堵塞，并保证计量与调压精度。由于门站接收的天然气径上游多个场站的净化、过滤处理，因此在门站一般采用单级过滤器，过滤精度为10m或20m。当设置粗、精两级过滤时，促过滤精度为50m、精过精度为5m或10m。过滤器的过滤效率为98%。过滤器一般为圆筒形，内置滤芯材质为不锈钢火聚酯纤维，也有此两种材料的复合型。过滤器仅、出口应设置压差计，当压差超过规定值时应更换滤芯。过滤器一般按进口压力与允许压差条件的流量选用，当无此资料时，可按进、出口流速在10-15m/s范围内选用。1.5.2计量装置门站计量装置设置在调压器前作为天然气贸易计量用，因此它的选型应和上游分输计量站选用的型号一致。调压器后出口管线上的计量装置是为了掌握用气归规律而设置。门站一般采用涡轮流量计计量，也有采用超声波流量计，当流量波动范围不打且压力较高时也可采用孔板流量计。1.5.3调压装置门站调压专职按门站出口压力需要可为高中压调压器或高高调压器，一般多采用自力式调压器，也有采用曲流式调压器。调压器宜在最大流量的20%-80%之间运行，稳压精度不超过额定出口压力的15%，关闭压力不超过额定出口流量Qj的1.2倍，即形成下述关系可按最大流量Q选用调压器。1.5.3.1调压器选型调压器选择的计算方法同调压站调压器的选择计算，根据计算结果选择及调压器的特点选择自力式调压器TZY-40K型，其能在-20摄式度到60摄式度之间工作。自力式调压器优点：1)结构简单2)操作维护方便3)不需要外来能源，只需天然气自身的压力调节。1.5.3.2涡轮流量计门站计量全部采用涡轮流量计，根据工作下的流量选择流量计，工作压力下燃气的流量为1926m3/h，选用MZ型涡轮气体流量计，流量为380—4100m3/h。根据工作压力下的流量选择MZ型涡轮气体流量计，其各项参数如下表表1.2涡轮气体流量计参数表项目接口管径（mm）计量范围（m3/h）法兰间距(mm)压力损失(Pa)润滑方式参数200160-2500200900永久自润滑Pg——流量计检测点处的表压（Kpa）Pa——高地大气压力（Kpa）Pn——标准大气压力（101.325Kpa）Tg——介质的绝对温度（273.15k）Tn——标准状态下的绝对压力（293.15k）Qg——体积流量（m3/h）Qn——标准体积流量（m3/h）1.5.4安全阀门站安全阀的功能是在超压状况下开启放散泄压，一般选用弹簧封闭全启式安全阀，其由指挥控制时灵敏较高。安全阀的泄放压力应等于或低于设计压力、高于设计运行压力，其按不同的运行压力由下列关系确定。式中P--------运行压力（绝压），；P0--------安全阀泄放压力（绝压），。为保证放散泄压可靠,所需最大泄放量应不小于超压流量.所需安全的通道面积由下式确定式中A------安全阀通道截面积，才cm2;G-------安全阀最大泄放量，可kg/hP1-------安全阀最大泄放量时的进口压力（绝压），，P1=P0+PaPa-------安全阀的聚积压力（绝压），，Pa=0.2P0K--------流量系数，由产品样本，当样本无此数据时，可取K=0.9—0.97；C--------与绝热指数有关的系数，对于天然气C=258.23;M--------燃气千克分子量，kg;-------安全阀进口燃气温度，K；Z-------燃气压缩因子。门站内手动放散阀一般采用截止阀，当压力过高时实行紧急手动放散。1.5.5管道门站管道除连接地上设备外一般埋地设置。按流速不大于20m/s确定管径。管材按管径与压力等级确定，一般公称直径大于或等于150mm的管道采用直缝电阻焊接钢管，小于150mm的管道采用无缝钢管；高压余次高压管道按“石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管GB/T9711.1”选用，中压管道按“低压流体输送用大直径电焊管材GB/T14980”选用，无缝钢管按“输送流体用无缝钢管GB/T8163”选用，均需由强度计算确定材质与壁厚。地下管道的直管部分采用三层聚乙烯加强级防腐层，管件采用冷喷涂环氧粉末外加聚乙烯冷缠带加强级防腐层，地上管道采用环氧底漆与聚氨酯面漆防腐。1.5.6监测与控制系统门站主要检测参数为进站天然气压力、温度、流量、成分，出站天然气压力、温度、流量，过滤器前、后压差，调压器前、后压力，加臭剂加入量，调压计量区天然气浓度。控制系统的控制对象主要为进、出门站管道上设置的电动阀。监测与控制系统采用微机可编程控制系统收集监测参数与巡行状态，实现画面显示、运算、记录、报警以及参数设定等功能，同时作为城市天然气输配系统SCADA系统的一格远端站（RTU），向监控中心发送运行参数与接收来自监控中心的调度指令。电动阀门即可在门站孔子操作，也可在监控中心远程控制。1.5.7燃气的加臭天然气属于易燃、易爆危险品。因此，要求其必须具有独特的、可以使人察觉的气味。使用中当天然气法生泄漏时，应能通过气味使人发现；在重要场合，还应设置检漏一起。对无臭或臭味不足的天然气应加臭。经长输管道输送的天然气，一般是在城镇的天然气门站进行加臭。1.5.1.1加臭剂量的标准对于有毒然气（指含有一氧化碳、氰化氢等有毒成分的燃气），如果泄漏到空气中，要求在达到对人体有害浓度之前，一般人应能察觉，例如，对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，其加臭浓度要求按燃气泄漏到空气中，当一氧化碳到0.02%（体积分数）时，能够察觉。对于无毒燃气（不指含有一氧化碳、氰化氢等有毒成分的燃气，，如天然气、液化石油气等）如果泄漏到空气中，在达到爆炸下限的20%浓度时，一般人能够察觉（天然气的爆炸下限为5%，因此加臭浓度要求按天然气泄漏到空气中达到1%时能够被察觉）当短期利用加臭剂寻找地下管道的漏气点时，加臭的加入凉可以增加至正常使用量的10倍。新管线投入使用最初阶段，加臭剂的加入量应比正菜使用量高2--3倍，直到管壁铁锈和沉积物等被加臭剂饱和。1.5.1.2加臭剂应有特性我国目前常用的加臭剂主要有四氢噻吩（THT）和乙硫醇（EM）等。燃气应具有可察觉，加臭剂的最小量应符合下列规定：无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；有毒燃气泄漏到空气中，达到人体允许的有害浓度时，应能察觉。加臭剂应符合下列要求：与燃气混合后应具特殊臭味，且与一般气味，如厨房油味、化妆品气味等，有明显区别；应具有在空气中能察觉的含量指标；在正常使用浓度范围内，加臭剂不应对人体、管道或其接触的材料有害；能完全燃烧，燃烧产物不应对人体呼吸系统有害，并不应腐蚀或伤害与燃烧常务经常接触的材料溶解于水的程度不应大于2.5%（质量成分）；具有一定的发挥，在管道运行温度下不冷凝；较高温度下不易分解；土壤透过性良好；价格低廉。1.5.1.3加臭方法加臭一般有滴入式和吸收式两种方法。1）直接滴入式使用滴人式加臭装置是将液态加臭剂的液滴或细液直接加入燃气管道，加臭剂蒸发后与燃气气流混合。这种装置体积小，结构简单，操作方便，一般可在室外露天或遮阳棚内放置，向管道中直接注入加臭剂的自动加臭装置有个模式诸塞计量泵、加臭剂罐、喷嘴于自动控制器件构成。通过流量传感器获得燃气流量信号，经自控系统实现燃气中稳定的加臭剂的浓度。装置可显示燃气流量、加臭剂耗量、加臭剂罐液位以及燃气温度