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第一篇 输气工艺基础知识 PAGE PAGE 10 第一篇 输气工艺基础知识 天然气是一种易燃易爆的混合气体，其主要成分为甲烷。在进入长输管道输送之前，必须对天然气进行脱水、脱硫等净化处理，以达到管输和下游用户的需求。在管道运行期间，需要进行清管、天然气加压、储存等工作，并应做好工艺设备、仪表、自控、计量、电气、通讯、线路、防腐等各专业的设备和设施的检查、维护工作，以确保输气管道安全、平稳运行。本篇主要介绍天然气的物性与净化、清管工艺、压缩机、地下储气库以及液化天然气（LNG）。 第一章 天然气输送简介 1. 天然气输送方式 正常状态下的天然气以气体状态存在于自然界中，对于气态物质而言，管道输送是最有效的输送方式。自从天然气被开采利用以来，一直是利用管道从开采地输送到用户。由于天然气的广泛使用以及开采地与用户距离越来越远，有的甚至要越洋过海才能将天然气送到用户，这样就给管道建造带来了极大的困难。20世纪70年代以后，由于深冷技术的发展，天然气的液化输送得以实现，这就是把天然气在低温和一定压力下变成液体，然后用特殊的船舶或槽车进行运输。因此，到目前为止，大量的天然气的主要运输方式有两种，即管道运输和液化气船（车）运输。 从运输的地理环境分，天然气运输又可分为陆上运输和水路运输。陆上运输主要采用管道运输，这是最大量、最普遍的运输方式；此外，也采用压缩天然气槽罐车运输，这是少量的、短距离的运输。压缩天然气并无严格的定义，通常指高压的天然气（最高压力达25MPa）。陆上运输还可以采用液化运输方式。 天然气水路运输主要指海路运输，有两种运输方式： 液化气船运，这是长距离海路运输的主要方式，如从中东、东南亚运送到欧洲、亚洲各地均用此方式； 海底管道，这是海上气田和近海大陆架气田输送到陆上的最主要方式，如我国从崖-13气田到香港、从东海春晓气田到上海等。 天然气管道可分为矿场集输管道、长输管道和城市输配管网。本书主要介绍天然气长输管道和城市输配管网的各种技术。 2. 天然气长距离管道输送 2.1 天然气长输管道的概念和特点 天然气从地层开采出来，经过矿场集输管道集中输送到净化厂处理后，由长输管道输送至城市管网，供给工业用户或民用。由气井至用户，天然气都在密闭状态下输送，形成一个输送系统。 天然气长输管道是连接气田净化处理厂与城市门站之间的干线输气管道。它在我国压力管道分类中属GA类，它的设计应遵循国标《输气管道工程设计规范》（GB50251）。 天然气长输管道具有口径大、压力高、输气量大、运距长等特点。以西气东输管道为例，从新疆轮南至上海市，全长4000多公里，管径Φ1016mm，最高设计输送压力10MPa，年设计输量120亿立方米，相当于我国目前天然气总输量的40%左右。 2.2 天然气长输管道的组成和功能 输气管道工程由输气管道、输气站场、管道穿（跨）越及辅助生产设施组成。根据用户情况和管线距离，输气管道设有压气站、分输站、计量站及清管站等，通过分输站（计量站）将天然气调压后输往城镇配气管网或直接输往用户。 输气首站是输气管道的起点站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。它接受气田净化厂来气，经过升压、计量后输往下一站。在气田开发初期，由于地层压力较高而输气量较小，地层压力足以输送至下一站，因此，首站一般不设压缩机组。 输气过程中沿程压力会不断下降，为了提高输气量，必须在一定距离后设置中间压气站增压。输气末站为输气管道的终点站，一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。输气末站将天然气计量、调压后供给城市配气管网及大工业用户。为满足沿线地区用气，常在中间压气站或分输站引出支线分输，也可以接受其它气田（或管道）的进气。 天然气的消耗在一天、一个月或一年之内有很大的不均衡性，特别是城市居民用气量更是如此，如北京市日高峰用气量是低谷用气量的几倍至十几倍。而干线的输量应维持在其设计输量范围附近才能安全、经济地运营。为了季节性调峰的需要，常在大城市附近设有储气库，夏季天然气供应过剩时，管道向储气库注气，冬季用气高峰时，再采出用以调峰。长距离输气干线和一个或多个地下储气库及一系列输入、输出支线，形成一个统一的供气系统。 2.3 天然气长输管道的发展 国外天然气管道有近120年的发展历史。二十世纪七、八十年代是全球输气管道建设高峰期，世界上几条最著名的输气管道几乎都是这一时期建成的。北美、俄罗斯、欧洲天然气管道已形成地区性、全国性乃至跨国性大型供气系统。目前，全球输气管道总长度超过140万公里，其中直径1米以上的管道超过12万公里。 1963年，我国建成第一条现代输气管线—巴渝线。到20世纪80年代中期，我国输气管道主要分布在川渝地区。从上世纪末开始，我国输气管道建设进入快速发展阶段，近年已建成陕京输气管道（见图1-1.1）、涩北