天然氣輸配技術(shù)概況

420·煤氣與熱力第22卷第5期文章編號:1000-44142002)5-0420-04天然氣輸配技術(shù)概況黃葵周傳利張廣煜〔中國市政工程華北設計研究院天津300074)摘要對天然氣幾種儲氣方式進(jìn)行比較指出不同儲氣方式的特點(diǎn)及適用條件。對天然氣門(mén)站通常采用的幾種流量計進(jìn)行比較。指岀高頻直縫電阻焊鋼管在高壓天然氣管道上及聚乙烯管在中低壓天然氣管道上應用的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞撚氣輸配儲氣燃氣計量管材中圖分類(lèi)號:U996文獻標識碼B1引言偏低小于1.6MPa)城市的儲氣調峰規模適中的條件下。對用氣規模很大的城市,如果儲氣容積全近年來(lái)我國城市燃氣技術(shù)水平不斷提高在吸部通過(guò)高壓球罐解決需建造大量球罐投資大收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗的基礎上城市天然氣工程2.2高壓管束儲氣中采用了許多新技術(shù)、新設備、新材料并取得了良(1)高壓管束是一組或幾組埋在地下或架在地好的成效。本文對城市天然氣輸配工程常涉及的儲上的高壓管道具有直徑小、承壓高的特點(diǎn)2。高壓氣調峰、燃氣計量、管材選擇等方面進(jìn)行闡述和比管束儲氣利用天然氣本身的高壓或對天然氣進(jìn)行加較壓利用氣體的可壓縮性?xún)狻?)管束儲氣的應用2天然氣儲氣調峰技術(shù)管束儲氣在國外應用較早早在20世紀60年代初美國就有管束儲氣材質(zhì)為ⅹ-60釩鋼管直目前國內外普遍采用的天然氣儲存方式有地徑為1070mm總長(cháng)度5.28km操作壓力6.26MP上高壓儲罐儲氣、管束儲氣、城市高壓外環(huán)儲氣、低英國在肯特郡等地分別建造了儲氣規模為溫儲存、地下儲氣庫儲氣等方式。28×103m3及33×104m3的地下管束。2.1高壓儲罐儲氣2.3城市高壓外環(huán)儲氣1)高壓儲罐幾何容積固定不變靠?jì)拗械?)城市高壓外環(huán)儲氣是利用敷設在城市邊緣壓力改變來(lái)儲存燃氣1。高壓儲罐按形狀分為圓筒的超高壓城市管道進(jìn)行儲氣的方式利用長(cháng)輸管道形和球形兩種球形儲罐與圓筒形儲罐相比具有受末端壓力較高的特點(diǎn)進(jìn)行儲氣調峰。它和高壓管束力好、省鋼材、投資少的優(yōu)點(diǎn)因此應用較廣。樣具有管徑小、承壓高的特點(diǎn)。(2)近年來(lái)國外球罐向著(zhù)大型化發(fā)展直徑達(2)應用到47.3m容積達到5.55萬(wàn)m3。我國一些城市也般城市高壓外環(huán)應用在城市規模大、人口多相繼興建了不少大型天然氣球罐如北京、天津、上的特大型城市3用來(lái)盡量降低城市內部輸配管網(wǎng)海、重慶、西安等城市建造了3300m3~10000m3的的運行壓力同時(shí)也兼顧了儲氣的需要。因此設置天然氣球罐。超高壓外環(huán)不僅是儲氣的需要也是建立多級輸配3)高壓球罐一般適用于長(cháng)輸管道進(jìn)城市壓力管網(wǎng)壓力級制的要求。我國城市燃氣事業(yè)發(fā)展很2002年10月黃葵等天然氣輸配技術(shù)概況421快長(cháng)輸管道途經(jīng)的城市都迫切地提岀了使用天然地下儲存方式有利用枯竭油氣田儲氣利用含氣的要求導致長(cháng)輸管道開(kāi)口增加在目前條件下,水多孔地層儲氣利用鹽礦層建造儲氣庫儲氣利用城市上下游都很難對長(cháng)輸管道動(dòng)態(tài)儲氣量做出準確巖穴儲氣H。預測和計算同時(shí)長(cháng)輸管道分輸站采取了限流保壓(2)地下儲氣庫的應用的措施也給利用長(cháng)輸管道儲氣調峰造成了困難。國外地下儲氣庫發(fā)展較早數量較多。20世紀因此利用城市高壓外環(huán)儲氣既利用了長(cháng)輸管道較80年代末全世界已有地下儲氣庫500多座其中有高的壓力又解決了利用長(cháng)輸管道儲氣調峰很難實(shí)313座屬枯竭油氣田儲氣庫。我國于1975年在大慶現的問(wèn)題油田利用枯竭氣田建設了薩爾圖中區一號地下儲氣2.4天然氣液化儲存庫儲氣面積1.05km2儲氣量達0.39×10m3。為1)天然氣液化儲存采用低溫常壓的儲存方解決北京及天津地區天然氣冬季采暖調峰及事故供法將天然氣冷至-160℃以下在其飽和蒸氣壓接氣需要在天津大港地區建造的地下儲氣庫于2000近于常壓的情況下進(jìn)行儲存46。天然氣由氣態(tài)變年10月正式投產(chǎn)總儲存量16×10m3,可調度儲成液態(tài)時(shí)體積縮小約600倍。因為采用天然氣液化量6×103m3儲存壓力為25MPa總投資約13億元可以大大提高天然氣的儲存量所以天然氣液化儲人民幣。地下儲氣庫建成后在調節北京市冬季采存是用于季節調峰和事故氣源的手段之一許多國暖不均勻用氣中發(fā)揮了重要作用。家都建造了液化天然氣的運輸和儲存設施。(2)液化天然氣的儲存方式3天然氣的計量天然氣液化儲存方式有地面金屬儲罐、預應力鋼筋混凝土儲罐、地下凍穴及礦穴儲氣庫等。金屬天然氣的計量是天然氣結算的重要任務(wù)。天然儲罐使用最廣分為雙頂、雙壁、雙底罐其中在真空氣流量大價(jià)格較高合理地選擇高質(zhì)量的流量計,絕熱雙壁金屬罐基礎上發(fā)展起來(lái)的懸頂儲罐的結構并進(jìn)行準確的流量計量使買(mǎi)賣(mài)雙方的費用結算爭比較先進(jìn)是目前使用較多的一種議減少到雙方都能接受的程度是流量計選擇的重3)天然氣液化儲存的經(jīng)濟性要問(wèn)題據國外有關(guān)資料,一座容積為15萬(wàn)m3液化天對于流量大、壓力高的燃氣流量計常用的有速然氣儲罐投資約為2.27億元人民幣整個(gè)罐站包度流量計和差壓流量計兩類(lèi)。速度流量計的代表為括附屬設備投資約為4.53億元人民幣。渦輪流量計,差壓流量計的代表為孔板流量2.5地下儲氣庫儲氣計5。門(mén)站中常用的流量計比較見(jiàn)表1。(1)地下儲氣的方式表1門(mén)站中常用流量計的比較孔板流量計腰輪流量計渦輪流量計咼街流量計超聲波流量計法能流量計最大流量(mh1)000量程比1:31:50l:101:100l:100驗室精度/%流速分布影響敏感不敏感不敏感敏感敏感敏感流量計前直管段要求10-30倍直徑2~5倍直徑10-30倍直徑10~30倍直徑10~30倍直徑介質(zhì)溫度影響介質(zhì)濕度影響運行成本大大高小小中小小低大中中煤氣與熱力第22卷第5期流量計因涉及到貿易計量必須定期進(jìn)行檢定,和熱影響區是ERW鋼管的1.4倍:③SAW鋼管的定期檢定不僅與買(mǎi)賣(mài)雙方的經(jīng)濟利益密切相關(guān)而幾何尺寸精度差影響現場(chǎng)環(huán)焊縫的對接:SAW且也增加了設備的運行成本因此是一個(gè)值得關(guān)注鋼管的外表面焊道突出給防腐帶來(lái)一定困難的問(wèn)題。SAW鋼管的生產(chǎn)效率低,般為1.5mmin而ERW燃氣計量的準確度最終反映在購銷(xiāo)差上而購鋼管為15~30m/min⑥ERW鋼管采用無(wú)縫化處銷(xiāo)差是由設備的精度及介質(zhì)的狀態(tài)、測量條件決定理焊縫很難辨別,減少了管內的摩阻焊縫系數達的因此計量正確度和精度應綜合考慮。提高天然到1實(shí)現了焊縫區域組織與母材的匹配氣的測量準確度除采用高精度的流量計外還須配在高壓管道D610以下使用ERW鋼管,D610以用壓力溫度補償儀經(jīng)計算后自動(dòng)記錄并顯示標準上可使用直縫雙面埋弧焊鋼LSAW)也可以采用狀態(tài)下體積流量23進(jìn)口ERW鋼管。4.2小口徑中低壓天然氣管道管材4天然氣管材的選擇(1)PE管的優(yōu)點(diǎn)1)抗腐蝕性能好目前城市燃氣管道的管材主要有鋼管、鑄鐵管PE管的使用壽命一般為50年不需防腐而埋和聚乙爔PE)管α。合理地選擇管材是確保工地鋼管抗腐蝕性能較差,一般涂層防腐鋼管使用壽程質(zhì)量、安全供氣和降低工程造價(jià)的要求。下面對命為20年采用陰極保護措施后使用壽命可以適高壓管道及DN≤150m中低壓管道的管材選擇進(jìn)當延長(cháng)。行分析。2)施工方便4.1高壓管道管材PE管具有很好的柔韌性口徑63mm以下的管目前國內使用的大口徑鋼管有螺旋埋弧焊鋼管材可以盤(pán)成卷允許以一定的彎曲半徑敷設從而減(SAW廂高頻直縫電阻焊鋼管ERW少管道接頭數量而且質(zhì)量輕施工簡(jiǎn)單土方量少。(1)螺旋埋弧焊鋼管3)施工質(zhì)量易于保證此技術(shù)是20世紀50年代由前蘇聯(lián)引進(jìn)的具巸E管采用電熔或熱熔焊接等自動(dòng)控制焊接質(zhì)有很高的市場(chǎng)占有率。但是從國際上看20世紀70量穩定可靠。年代以來(lái)SAW鋼管受到UOE鋼管及ERW鋼管的4)維修量少便于搶修。搶修時(shí)可以用斷氣夾嚴重挑戰目前世界上已很少用SAW作為高壓天然扁機截斷供氣安全可靠。氣輸送管道。(2)產(chǎn)品規格執行標準為GB/T9711.1-97API5LISO3183目前國產(chǎn)PE管的規格為D20-D450有兩個(gè)系96。鋼管規格為D323.9—D1220,鋼級為A,B,列對應兩個(gè)壓力等級。SDR1系列工作壓力為0.4X42-X70最高試驗壓力為20.7MPMPa,SDR16系列工作壓力為0.2MPao(2)高頻直縫電阻焊鋼管3)技術(shù)經(jīng)濟比較高頻電阻焊焊接方法于20世紀50年代開(kāi)始應鋼管質(zhì)量大需吊裝設備,鋼管的施工費用比用于焊接生產(chǎn)。它利用高頻電流使熱軋板管坯邊緣PE管高鋼管的使用壽命也比P管短。對DN160烙化在擠壓輥的作用下進(jìn)行壓力焊接。我國大中m以下庭院管道比較P管和鋼管兩種管材P口徑ERW鋼管出現于20世紀90年代初生產(chǎn)過(guò)程管的經(jīng)濟性非常明顯x1實(shí)現了計算機自動(dòng)控制。鑒于上述比較,建議在壓力<0.2MPa,DN≤執行標準為GB9711.1-97,GB/T13793,150m的中低壓天然氣管道上采用P管AP5LJSO3183:96。鋼管規格為D88.9—D610,鋼級為ABⅩ42-X70最高試驗壓力為20.7MPao參考文獻(3)兩種鋼管的技術(shù)性能比較2002年10月黃葵等天然氣輸配技術(shù)概況423[2]李光.管束儲氣與高壓球罐儲氣的比較J]煤氣與熱力,煤氣與熱力1989(3)41-491991(2)23-27[16]邱思進(jìn),大流量城市煤氣的計J].煤氣與熱力,1995(3)[3]李永威戚大明李華琴等,城鎮超高壓天然氣管線(xiàn)設計中有關(guān)問(wèn)題的探訶J]煤氣與熱力,200(2)164-167l7117]聶曉華張逸芳曹茂永.容積式流量計在大流量計量中的應[4]沈惠康.液化天然氣的工藝與設備[J].煤氣與熱力,1996,用J].煤氣與熱力2000(1)26-28(6)25-28[18]錢(qián)信培,孔板流量計在煤氣計量中的應用J]煤氣與熱力[5]徐正康吳洪松.液化天然氣在燃氣工業(yè)中的應用J].煤氣與990(4):l8-23熱力998(5)27-29[19]時(shí)文平.煤氣計量過(guò)程的密度補J1煤氣與熱力,1996,[6]周偉國阮應君藤汜穎.液化天然氣儲罐中的翻滾現象及預(6)29-30防措施J].煤氣與熱力,2002(4)294-296[20]董峰狳苓安楊克家等.脈動(dòng)流條件下煤氣計量的誤差[7]王紹文,關(guān)于地下煤氣貯氣庫滲漏問(wèn)題的探試J]煤氣與熱估J].煤氣與熱力998(1)27-31力1988(4)29-3121]鄧建文.提高燃氣計量準確性的探試J]煤氣與熱力1999[8]王紹文,地下煤氣貯庫滲漏問(wèn)題探J].煤氣與熱力,1990(5)0-41(2)20-21[2]姜念董幼學(xué),劉建民等.城市燃氣區域計量的探討[J][9]嚴銘卿廉樂(lè )明,譚羽飛,枯竭油氣田天然氣地下儲氣庫研究煤氣與熱力2001(2):122-123導論J].城市煤氣997(1)5-10,1423]周偉國,胡海軍,金穎.超聲波流量計的應用與誤差分析[10]孫祖亮.北京天然氣地下儲氣庫建設的探試J].煤氣與熱J]煤氣與熱力2001(4)337-39l999(1)32-33[24]袁銀海,淺談PE管在人工煤氣輸配系統中的應用J]煤氣[I1]譚羽飛廉樂(lè )明嚴銘卿.天然氣枯竭氣藏地下儲氣庫注采動(dòng)與熱力,1993,(6):28-31態(tài)數值模撕J]煤氣與熱力99(3)18-22.25]白春貴.聚乙烯管在煤氣管道更新的應刖J]煤氣與熱力[12]譚羽飛慊樂(lè )明嚴銘卿.鹽穴儲氣庫動(dòng)態(tài)注采過(guò)程效學(xué)模型1994,(4):27-30及應瓶J]煤氣與熱力,99(3)18-226]于海君,李書(shū)君,聚乙烯燃氣管對接熔接工藝J].煤氣與熱[3]譚羽非陳家新嚴銘卿,等.天然氣地下儲氣庫季節性最大力,1996,(2):24-25調峰量的確冠J]煤氣與熱力,2000(5):31-33[27]賀百艷鄒仲學(xué)于海君.低溫對聚乙烯管道熔接口機械性能[14]展長(cháng)虹嚴銘卿廉樂(lè )明.含水層型天然氣地下儲氣庫的有限的影呵J]煤氣與熱力,2001,(1):64-65元數值模J煤氣與熱力2001(4)294-298[28]孫錦杰吳明波李大興.聚乙烯管與鋼管、鑄鐵菅的比較[15]姜慶汶施振利孫建勛.大流量城市燃氣計量技術(shù)探訓J][J].煤氣與熱力2001(2):142-1Review of Technology in Natural Gas DistributionHUANG Kui, ZHOU Chuan-li, ZHANG Guang-yuNorth China Municipal Engineering Design and Research Institute Tianjin 300074, ChinaAbstract: By comparison of several storage methods of natural gas the feature and applicable conditions of different storage methods are presented. Some flowmeters adopted commonly in city gate station are compared the advantage of ERWsteel pipe in high- pressure natural gas and polyethelene pipe in medium- low-pressure pipeline is pointed out