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1、输气管道运行优化设计摘要本输气管道项目是新粤天然气管道设计，其中管道累积长度为737km,预计其每年年输气虽为380亿立方米。通过计算机编程确定最优方案,并以最优万案为例进行设计计算。最优方案为：末段管长74km.管径1422mm.壁厚22.2mm,有内涂层.其包含了压气站、清管站与截断阀室,三者的数量分别为2座,4座与22座。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、正常工作工况下的开机方案和相应的压降曲线；清管站的操
2、作流程。关键词：输气管道管道设计水力计算目录1引言-2-2设计概述-3-2.1 设计依据-3-2.2 长输管道设计原始资料-3-3管道工程工艺设计说明-5-3.1 管路工艺设计结果-5-3.2 站场工程工艺设计说明-5-4管蝇站万案计算书-9-4.1 设计思路-9-4.2 基本物性计算-9-4.3 水力及经济计算-10-4.4 管线应力校核-18-5站场工艺设计-20-5.1 清管站建设-20-5.2 清管站操作流程-20-53截断阀室建设-22-5.4 分离器设计-22-6结论-24-参考文献-25-1引言天然气作为一种清洁的优质能源,在燃烧过程中所产生的二氧化碳与其他化石燃料相比更低,所形
3、成的温室效应程度小,对于环境的污染较小。因此对于天然气的合理应用很有必要,这不仅有助于推动绿色生态环境保护,而且对我国可持续经济发展发挥若关键作用。输气管道是输送天然气重要的输送方式,而我国对于天然气资源的需求越来越大,因此天然气输气管道的建设尤为里要。当前在我国.现有的西气东输工程共有三线.并形成了三大供应发展格局,这种西气东输、海气登陆与就近供应的天然气管道,连接者中组、秦沈、中贵等诸多颁市，并在中贵与冀宁形成跨省工程合作,这两条重要的联络线主要用于重要区域的资源调配。天然气这种能源在管道系统中流动时，其工作的原理是通过压缩机组提供自身所需要的能量,然而由于压维机组需要消耗该能源的3%-5
4、%.所以不断优化输气管道是很有必要的，以此确保其正常运行。这样不仅可以提高输气管道输送效率,以及晚保管道运输安全问题,而且也可以缩小运输支出，以此将天然气资源发挥最大作用。如果没有对输气管道进行优化,一旦发生泄漏,天然作为易燃易爆的气体后果则不堪设想.或者天然气在输送过程发生损耗,势必会降低资源利用率，并带来一定的经济损耗，那么损失经济效益也是必然。2设计概述2.1 设计依据2.1.1 设计原则(I)谨通国家与相关行业标准，同时借鉴国际行业规范；(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)工程设计本若一次规划，分期实施的原则,做到工程建设近、远朗相结合.充分利用资金，节约
5、投资；(4)以气源为基础、市场为导向，处理好供给和利用之间的关系；(5)优选工艺方案,达到先进适用、经济合理，适应性演；(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窕,能保护环境、防止污染、节约能源、少占土地。2.1.2 S三设计三gffi规苑输气管道工程设计规览油气集输和矿场加工输气管道工程干线输气管道实用工艺计算方法石油地面工程设计手册天然气管道输送技术天然气工程手册输气管道设计和管理2.2 长输管道设计原始资料兰州到银川所建设的输气管道累枳长737km、可承受的压力为2MPa,整体运输量保持在
6、380*1.0smao天然气组分组成如下表所示：衷天然气f1.湖分组分C1C2iCsiC4I1.CiC5Mo1.%99.5910.0780.0220.0020.0020.001组分nC5CftCO2N2H2OMo1.%O(IO1I0.00)0.0530.2240.025表2天然气主期柱钥R物性名称高位发热值(Mbrn)密度(kgm3)相对空度(标准状态)数值37.050.67080.5569表3管建沿线地设分布表助目距离(km)冬季地表平均温度(C)夏季地表平均温度(C)年均平均地温(C)AB管战0-4004.217.811.4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
7、任务：(I)完成输气管道的工艺计算.确定出站压力，压缩机站数目,管径和壁后的选取.站场设备的计算和选取，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、设备选型和平面布造；(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。3管道工程工艺设计说明3.1管路工艺设计结果(I)本输气管道设计原目是新粤天然气管道工程,管道全长737km.设计输量每年380亿立方米。(2)最佳万案为：运输管道的压比为14设计的运输管道直径为1.422m.压力为2MPa,包含内涂层,管线末段长度为74km,储气能力为56.7%,全线管材采用X80钢。(3)全线
8、站场包括压气站、清管站与戳新阀室，三者数空各自为2座、4座与22座，共计28座。同时为减少茉独建站费用，合并了压气站与清管站，其中清管站合并数量为2座。(4)每一站的分高器总数为4台，直径1200mm,其他参数参考规范迸行选择，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NoI1.站燃气轮机型号为1.M6000PA,No1.2、No1.3站燃气轮机型号为1.M5st8O.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；当输至为50E方每年时.需要开启第I、6、11
9、三站；当输量为380亿方每年时.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通过观察压降曲线进行对比,从而为突发的事故工况提供判断依据,以此准魂找出事故发生点.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60x0(iNm力和管线一期设计输量50x1.0XNMa时,因输至相对小,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NoI到No1.3当输空为60XIOXNm/时.由公式/=|吧巴生浮.可算出IqA%/=1294737Aw,只启用NoI压气站；由于线路按照等强度原则设计，为了确保在
10、事故工况时管路的安全,压缩机出口压力控制在UMPa.此时压气站压比为,符合要求。布站方案:压比：2.68每年6亿方每年6亿方柩气轮机型号：1.M6000PA台数：1+1投产期相关计算表如下:4投产期相关计算管殷Mcm0-35(X)3500420042(X)-5550起点压力PMP1I.(XX)10.0769.916终点压力10.0769.9169.667起点压力平方121.000101.52698.327终点伍力平方101.52698.32793.451投产期压降曲线图如下:5050505022110099I*11I1.1*Ii、投产期压降曲线图100O20003000400050006000
11、距离1./km91投产期压降曲线图当输量为38()XIOxNmVaB.需要尼用所有压缩机站。布站方案；序号：1压比：2.927燃气轮机型号：1.M600OPA台数：1+1年输贵：380亿方序号：2压比：1.582燃气轮机型号:1.M60X)PA台效I1+1序号:3-10压比：1.4燃气轮机型号：1.Mft(XX)PA台数：1+110121313号、4型|I2I.4机1+SS轮S号比气数序压燃台1.M5-ST8O相关计算表:5相关计算管段1.-Im0-468I468-847I847-12261226-16051605-1984起点压力PMP1212121212终点压力P/MP7.5858.571
12、8.5718.5718.571起点压力平方144144144144144终点压力平方57.53273.46273.46273.46273.462管段1.Am1984-23632363-27422742-31213121-35003500-3870起点压力P1MP1212121212终点压力RMP8.5718.5718.5718.5719.404起点压力平方144144144144144终点压力平方73.46273.46273.46273,46288.435管段IAm387042004200-43794379-49764976-5550起点压力RMP129.7212128.6终点压力PMP9.7
13、28.5718.5718.62.1起点压力平方I44.(KK)94.47814414473.960终点压力平方94.47873.46273.46273.9604.410压降曲线图:SoO2OQIo42088dIxII1Zdm图2压降曲成图4管路布站方案计算书4.1 设计思路4.2 基本物性计算(1)天然气组成原始数据见表a寰6天然气组成组分C1CjgiC4nCiC5Mo1.%99.5910.0780.0220.20.0020.1.组分nC5aCOjN2H:0Moi%0.1.0.1.0.0530.2240.025(2)天然气物性参数计算i=MMt1.耳=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7:表7物性计算结果表组成摩尔百分另()摩尔质凄M,(QmoI)燃气低热值(MJZNm)N20.328.0134CO20.944.010CH49616.04335.9C21.030.0764.4CJ0.544.09793.24心0.458.124122.85nC0.558.124122.85Q0.172.151156.73nC50.172.156.73C60.286.1
