天然气输配技术概况

420·煤气与热力第22卷第5期文章编号:1000-44142002)5-0420-04天然气输配技术概况黄葵周传利张广煜〔中国市政工程华北设计研究院天津300074)摘要对天然气几种储气方式进行比较指出不同储气方式的特点及适用条件。对天然气门站通常采用的几种流量计进行比较。指岀高频直缝电阻焊钢管在高压天然气管道上及聚乙烯管在中低压天然气管道上应用的优势。关键词撚气输配储气燃气计量管材中图分类号:U996文献标识码B1引言偏低小于1.6MPa)城市的储气调峰规模适中的条件下。对用气规模很大的城市,如果储气容积全近年来我国城市燃气技术水平不断提高在吸部通过高压球罐解决需建造大量球罐投资大收国外先进技术和经验的基础上城市天然气工程2.2高压管束储气中采用了许多新技术、新设备、新材料并取得了良(1)高压管束是一组或几组埋在地下或架在地好的成效。本文对城市天然气输配工程常涉及的储上的高压管道具有直径小、承压高的特点2。高压气调峰、燃气计量、管材选择等方面进行阐述和比管束储气利用天然气本身的高压或对天然气进行加较压利用气体的可压缩性储气。2)管束储气的应用2天然气储气调峰技术管束储气在国外应用较早早在20世纪60年代初美国就有管束储气材质为ⅹ-60钒钢管直目前国内外普遍采用的天然气储存方式有地径为1070mm总长度5.28km操作压力6.26MP上高压储罐储气、管束储气、城市高压外环储气、低英国在肯特郡等地分别建造了储气规模为温储存、地下储气库储气等方式。28×103m3及33×104m3的地下管束。2.1高压储罐储气2.3城市高压外环储气1)高压储罐几何容积固定不变靠储罐中的1)城市高压外环储气是利用敷设在城市边缘压力改变来储存燃气1。高压储罐按形状分为圆筒的超高压城市管道进行储气的方式利用长输管道形和球形两种球形储罐与圆筒形储罐相比具有受末端压力较高的特点进行储气调峰。它和高压管束力好、省钢材、投资少的优点因此应用较广。样具有管径小、承压高的特点。(2)近年来国外球罐向着大型化发展直径达(2)应用到47.3m容积达到5.55万m3。我国一些城市也般城市高压外环应用在城市规模大、人口多相继兴建了不少大型天然气球罐如北京、天津、上的特大型城市3用来尽量降低城市内部输配管网海、重庆、西安等城市建造了3300m3~10000m3的的运行压力同时也兼顾了储气的需要。因此设置天然气球罐。超高压外环不仅是储气的需要也是建立多级输配3)高压球罐一般适用于长输管道进城市压力管网压力级制的要求。我国城市燃气事业发展很2002年10月黄葵等天然气输配技术概况421快长输管道途经的城市都迫切地提岀了使用天然地下储存方式有利用枯竭油气田储气利用含气的要求导致长输管道开口增加在目前条件下,水多孔地层储气利用盐矿层建造储气库储气利用城市上下游都很难对长输管道动态储气量做出准确岩穴储气H。预测和计算同时长输管道分输站采取了限流保压(2)地下储气库的应用的措施也给利用长输管道储气调峰造成了困难。国外地下储气库发展较早数量较多。20世纪因此利用城市高压外环储气既利用了长输管道较80年代末全世界已有地下储气库500多座其中有高的压力又解决了利用长输管道储气调峰很难实313座属枯竭油气田储气库。我国于1975年在大庆现的问题油田利用枯竭气田建设了萨尔图中区一号地下储气2.4天然气液化储存库储气面积1.05km2储气量达0.39×10m3。为1)天然气液化储存采用低温常压的储存方解决北京及天津地区天然气冬季采暖调峰及事故供法将天然气冷至-160℃以下在其饱和蒸气压接气需要在天津大港地区建造的地下储气库于2000近于常压的情况下进行储存46。天然气由气态变年10月正式投产总储存量16×10m3,可调度储成液态时体积缩小约600倍。因为采用天然气液化量6×103m3储存压力为25MPa总投资约13亿元可以大大提高天然气的储存量所以天然气液化储人民币。地下储气库建成后在调节北京市冬季采存是用于季节调峰和事故气源的手段之一许多国暖不均匀用气中发挥了重要作用。家都建造了液化天然气的运输和储存设施。(2)液化天然气的储存方式3天然气的计量天然气液化储存方式有地面金属储罐、预应力钢筋混凝土储罐、地下冻穴及矿穴储气库等。金属天然气的计量是天然气结算的重要任务。天然储罐使用最广分为双顶、双壁、双底罐其中在真空气流量大价格较高合理地选择高质量的流量计,绝热双壁金属罐基础上发展起来的悬顶储罐的结构并进行准确的流量计量使买卖双方的费用结算争比较先进是目前使用较多的一种议减少到双方都能接受的程度是流量计选择的重3)天然气液化储存的经济性要问题据国外有关资料,一座容积为15万m3液化天对于流量大、压力高的燃气流量计常用的有速然气储罐投资约为2.27亿元人民币整个罐站包度流量计和差压流量计两类。速度流量计的代表为括附属设备投资约为4.53亿元人民币。涡轮流量计,差压流量计的代表为孔板流量2.5地下储气库储气计5。门站中常用的流量计比较见表1。(1)地下储气的方式表1门站中常用流量计的比较孔板流量计腰轮流量计涡轮流量计呙街流量计超声波流量计法能流量计最大流量(mh1)000量程比1:31:50l:101:100l:100验室精度/%流速分布影响敏感不敏感不敏感敏感敏感敏感流量计前直管段要求10-30倍直径2~5倍直径10-30倍直径10~30倍直径10~30倍直径介质温度影响介质湿度影响运行成本大大高小小中小小低大中中煤气与热力第22卷第5期流量计因涉及到贸易计量必须定期进行检定,和热影响区是ERW钢管的1.4倍:③SAW钢管的定期检定不仅与买卖双方的经济利益密切相关而几何尺寸精度差影响现场环焊缝的对接:SAW且也增加了设备的运行成本因此是一个值得关注钢管的外表面焊道突出给防腐带来一定困难的问题。SAW钢管的生产效率低,般为1.5mmin而ERW燃气计量的准确度最终反映在购销差上而购钢管为15~30m/min⑥ERW钢管采用无缝化处销差是由设备的精度及介质的状态、测量条件决定理焊缝很难辨别,减少了管内的摩阻焊缝系数达的因此计量正确度和精度应综合考虑。提高天然到1实现了焊缝区域组织与母材的匹配气的测量准确度除采用高精度的流量计外还须配在高压管道D610以下使用ERW钢管,D610以用压力温度补偿仪经计算后自动记录并显示标准上可使用直缝双面埋弧焊钢LSAW)也可以采用状态下体积流量23进口ERW钢管。4.2小口径中低压天然气管道管材4天然气管材的选择(1)PE管的优点1)抗腐蚀性能好目前城市燃气管道的管材主要有钢管、铸铁管PE管的使用寿命一般为50年不需防腐而埋和聚乙爔PE)管α。合理地选择管材是确保工地钢管抗腐蚀性能较差,一般涂层防腐钢管使用寿程质量、安全供气和降低工程造价的要求。下面对命为20年采用阴极保护措施后使用寿命可以适高压管道及DN≤150m中低压管道的管材选择进当延长。行分析。2)施工方便4.1高压管道管材PE管具有很好的柔韧性口径63mm以下的管目前国内使用的大口径钢管有螺旋埋弧焊钢管材可以盘成卷允许以一定的弯曲半径敷设从而减(SAW厢高频直缝电阻焊钢管ERW少管道接头数量而且质量轻施工简单土方量少。(1)螺旋埋弧焊钢管3)施工质量易于保证此技术是20世纪50年代由前苏联引进的具巸E管采用电熔或热熔焊接等自动控制焊接质有很高的市场占有率。但是从国际上看20世纪70量稳定可靠。年代以来SAW钢管受到UOE钢管及ERW钢管的4)维修量少便于抢修。抢修时可以用断气夹严重挑战目前世界上已很少用SAW作为高压天然扁机截断供气安全可靠。气输送管道。(2)产品规格执行标准为GB/T9711.1-97API5LISO3183目前国产PE管的规格为D20-D450有两个系96。钢管规格为D323.9—D1220,钢级为A,B,列对应两个压力等级。SDR1系列工作压力为0.4X42-X70最高试验压力为20.7MPMPa,SDR16系列工作压力为0.2MPao(2)高频直缝电阻焊钢管3)技术经济比较高频电阻焊焊接方法于20世纪50年代开始应钢管质量大需吊装设备,钢管的施工费用比用于焊接生产。它利用高频电流使热轧板管坯边缘PE管高钢管的使用寿命也比P管短。对DN160烙化在挤压辊的作用下进行压力焊接。我国大中m以下庭院管道比较P管和钢管两种管材P口径ERW钢管出现于20世纪90年代初生产过程管的经济性非常明显x1实现了计算机自动控制。鉴于上述比较,建议在压力<0.2MPa,DN≤执行标准为GB9711.1-97,GB/T13793,150m的中低压天然气管道上采用P管AP5LJSO3183:96。钢管规格为D88.9—D610,钢级为ABⅩ42-X70最高试验压力为20.7MPao参考文献(3)两种钢管的技术性能比较2002年10月黄葵等天然气输配技术概况423[2]李光.管束储气与高压球罐储气的比较J]煤气与热力,煤气与热力1989(3)41-491991(2)23-27[16]邱思进,大流量城市煤气的计J].煤气与热力,1995(3)[3]李永威戚大明李华琴等,城镇超高压天然气管线设计中有关问题的探诃J]煤气与热力,200(2)164-167l7117]聂晓华张逸芳曹茂永.容积式流量计在大流量计量中的应[4]沈惠康.液化天然气的工艺与设备[J].煤气与热力,1996,用J].煤气与热力2000(1)26-28(6)25-28[18]钱信培,孔板流量计在煤气计量中的应用J]煤气与热力[5]徐正康吴洪松.液化天然气在燃气工业中的应用J].煤气与990(4):l8-23热力998(5)27-29[19]时文平.煤气计量过程的密度补J1煤气与热力,1996,[6]周伟国阮应君藤汜颖.液化天然气储罐中的翻滚现象及预(6)29-30防措施J].煤气与热力,2002(4)294-296[20]董峰狳苓安杨克家等.脉动流条件下煤气计量的误差[7]王绍文,关于地下煤气贮气库渗漏问题的探试J]煤气与热估J].煤气与热力998(1)27-31力1988(4)29-3121]邓建文.提高燃气计量准确性的探试J]煤气与热力1999[8]王绍文,地下煤气贮库渗漏问题探J].煤气与热力,1990(5)0-41(2)20-21[2]姜念董幼学,刘建民等.城市燃气区域计量的探讨[J][9]严铭卿廉乐明,谭羽飞,枯竭油气田天然气地下储气库研究煤气与热力2001(2):122-123导论J].城市煤气997(1)5-10,1423]周伟国,胡海军,金颖.超声波流量计的应用与误差分析[10]孙祖亮.北京天然气地下储气库建设的探试J].煤气与热J]煤气与热力2001(4)337-39l999(1)32-33[24]袁银海,浅谈PE管在人工煤气输配系统中的应用J]煤气[I1]谭羽飞廉乐明严铭卿.天然气枯竭气藏地下储气库注采动与热力,1993,(6):28-31态数值模撕J]煤气与热力99(3)18-22.25]白春贵.聚乙烯管在煤气管道更新的应刖J]煤气与热力[12]谭羽飞慊乐明严铭卿.盐穴储气库动态注采过程效学模型1994,(4):27-30及应瓶J]煤气与热力,99(3)18-226]于海君,李书君,聚乙烯燃气管对接熔接工艺J].煤气与热[3]谭羽非陈家新严铭卿,等.天然气地下储气库季节性最大力,1996,(2):24-25调峰量的确冠J]煤气与热力,2000(5):31-33[27]贺百艳邹仲学于海君.低温对聚乙烯管道熔接口机械性能[14]展长虹严铭卿廉乐明.含水层型天然气地下储气库的有限的影呵J]煤气与热力,2001,(1):64-65元数值模J煤气与热力2001(4)294-298[28]孙锦杰吴明波李大兴.聚乙烯管与钢管、铸铁菅的比较[15]姜庆汶施振利孙建勋.大流量城市燃气计量技术探训J][J].煤气与热力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