一种燃气调压系统工艺及其关键设备设计研究-2017年10月.doc

一种燃气调压系统 工艺及其关键设备设计研究 南京工程学院 简介 燃气调压设备是城市燃气输配系统的重要设施之一。随着各类用户对用气质量的要求不断提高，燃气调压器更加安全、经济、可靠地运行将成为燃气安全工程中重要课题之一。如何保证供气的连续性，既是燃气企业效益连续性的保证，也是燃气供应方在签署了供气合同后履行合同的义务和职责，对一些供气要求较高的用户（尤其是工业企业）来说，短时间的停气将会给用户带来巨大的损失，会给供气和用气双方带来诸多矛盾甚至付诸法律。多数时候，我们只能依靠燃气调压设备自身的可靠性，缺乏主动的对燃气调压系统的针对性设计。不间断调压供气方案 一路完整的燃气调压器系统至少应该由进口截断阀、紧急切断阀、调压器和出口截断阀构成。当调压器发生故障时，紧急切断阀感应到超压或者失压并做出切断动作，该路调压系统停止工作。对于在生产中不允许停气的用户而言，这种供气方式形式单一、风险高，很难实现无人值守。不间断调压供气应具备以下要求：（1）当运行路发生故障或下游用气量突然增大，造成出口压力过低时，备用路能在自动不停气的情况下补上运作供气；（2）当运行路发生故障，若导致出口压力上升，并令运行路上的超压切断阀发生作用，将运行路关上时，备用路能自动投人(注：当出口压力上升时，备用路上的超压切断阀不可发生作用。)（3）以上（1）及（2）的工序不可用电子或电力装置或人手调控来实现，并必须在调压站电力供应中断时仍能运作。目前，国内外主要采用工作监视调压和一用一备两种调压流程来保证燃气调压系统的安全性，下面先就两种方案展开比较和讨论。 工作监视调压供气系统 工作监视调压系统设计已经被普遍接受和认同，并且被大量使用在一些关键的燃气输配系统中。工作监视调压顾名思义即是由工作调压器和监视调压器共同组成，监视调压器的位置位于工作调压器上游、紧急切断阀下游，它的出口压力设定点高于工作调压器的设定点，低于紧急切断阀超压切断的设定点，当调压系统正常工作时，监视调压器因为设定值高于工作出口压力，处于全开状态，不妨碍工作调压器正常工作；当工作调压器失效，下游压力升高，并达到监视调压器的设定值时，监视调压器开始工作，保持下游压力处于监视调压器的控制范围当中。工作监视调压的设计需要几个有效的前提，一是调压器的设计为 Fail Open结构，即失效全开，只有工作调压器失效全开，监视调压器才能够发挥作用；其次，监视调压器必须处于监视状态，意味着它的出口压力设计值必须高于工作调压器的设定值，具体的设定值依据不同的调压器性能有所不同，取决于调压器的调压精度和工作范围；同时，下游用户可以接受一定压力范围的波动。另一方面，调压器并非全通径设备，即使是轴流式调压器，也会在一定程度上阻碍流通的流量并带来一定的压损，所以在设计工作监视调压时，必须要考虑调压器串联所造成的流量损失和压损增大问题。这就使得工作监视调压的设计并不适合于低压差的调压系统和下游用户需要压力波动范围极小的调压系统。目前，天然气紧缺的情况时有发生，燃气供应初期入口压力往往较低，调压系统在某种程度上起到的是稳压的作用，这个时候如果采用监视工作调压，由于调压器的串联结构，势必在一定程度上牺牲流量和出口压力。 国内外背景 当今全球石油资源的日趋短缺以及世界环保呼声的日益高涨，天然气的优势日益突显，并越来越受到重视。海内外能源专家皆称，21世纪是天然气的时代。随着中国长期高速的经济增长对能源的需求，人们对生活的质量和生态环境的要求也越来越高。西气东输、川气东送以及引进俄罗斯天然气等世纪工程显示了天然气这一优质、洁净和环保的能源，正受到我国政府前所未有的高度重视。中国燃气在西气东输和川气东送沿线的十几个省份先后成立了几十家拥有天然气专营权的合资公司，投资五十多个天然气管网项目，而这一数字将随着中国燃气市场的迅猛扩张而不断递增。我国在天然气时代的发展路径变得越发清晰，其已成为新时代的发展主题。近5年来，工业方面越来越多的燃气加气站建立了起来，替代部分加油站；民用方面越来越多的管道燃气代替老式的瓶装液化气进入了百姓的家里。 液化天然气（LNG）在全球能源市场上正受到越来越多的重视。燃气调压系统站和城市门站是衔接天然气输配管网和城市燃气管网的重要纽带，即从天然气输配管网经过天然气分输站调压后进入城市门站，在门站再次调压后进行输送，该系统就是一种无论上游的燃气压力和流量如何变化都能保证下游的燃气压力和流量相对稳定的调节系统。目前在分输站和门站中燃气调压器一般分为两种：一种是电动式调压器； 另为一种是自立式调压器。根据GB 50251-1994输气管道工程设计规范第7.4 条的规定，同时由于自立式调压器有无需外在力量、调压稳定、调压精度高等特点在天然气站场得到了大量应用。 目前燃气调压系统站调压器主要有德国RMG