某天然气长输管道输气站工艺流程改造探讨.doc

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1、某天然气长输管道输气站工艺流程改造探讨　　摘要：本文中改造的输气站原设计为清管站，根据最新的用气市场变化，增加规模为0.5亿方/年的分输流程。本次改造中的分输流程搬移自同一项目另一分输清管站，搬移后的流程改为“先计量后调压”，并在计量前增加水套炉加热流程。　　关键词：流程改造；加热；计量；调压　　一.前言　　本次改造站场原设计为清管站，已建成并投入运行；本次工艺流程改造根据最新的用气市场变化，增加规模为0.5亿方/年的分输流程。　　搬移站分输流程为“先调压后计量”，尚未投入使用，根据其他站场分输流程运行情况，由于调压前后的温差

2、大，涡轮流量计处的操作温度较低，流量计容易损坏，且影响计量精度。因此，本次改造中，搬移后的流程改为“先计量后调压”。　　另外为防止下游管线发生冰堵、冻胀等危害，本次改造中，分输流程中需增加加热系统。　　二.改造流程的设置　　本次站场需改造的分输流程包括过滤分离流程、计量流程、调压流程和加热流程。原已建搬移站分输流程如下：　　本文主要针对计量、调压及加热流程设置的顺序进行探讨分析：　　本站分输用户用气需求温度不低于5℃，根据HYSYS软件计算分析，进站天然气温度在27℃及以下时，调压后的温度将低于5℃，此种工况下加热系统需一直运

3、行。长输管道埋深处地温最高约为20℃，即进站天然气最高温度约为20℃。因此，本次改造需增设加热流程，且加热流程需一直运行。　　根据站场材料等级表，主流程管线设计压力为10MPa，设计温度为-20℃～70℃，根据HYSYS软件计算分析，当进站温度低于6℃时，调压后温度将低于-20℃，管材不能满足低温工况。因此，调压流程必须设置在加热流程之后。　　1流程设置：　　流程1、分输流程为加热后先调压后计量　　流程2、分输流程为加热后先计量后调压　　流程3、分输流程为计量后先加热后调压　　2流程探讨分析：　　（1）流程1　　流程1对原分输

4、流程改动最小，安装过程中对材料的浪费最少；但加热流程不设备用时存在较大风险：天然气进站温度较低时，若加热流程发生故障，导致短时间内调压后的温度最低可能降到-28℃，对下游的计量系统造成较大损害且影响计量的精度。　　但流量计放于调压之后，由于调压后的压力波动问题往往容易造成调压后的流速不稳定，很容易导致流量计计量不准确，也会影响流量计的使用寿命。　　（2）流程2　　根据行业经验，天然气流量计属于精密仪表，价格昂贵，若流量计口径增大，相应的投资增加十分明显；而一般调压流程中，因压降较大，调压后管径都会增大，这也是目前天然气计量中“

5、先计量后调压”流程占据主流的重要原因。　　流程2与流程1相比，不存在低温对流量计叶片造成损害的风险，也不会因压力波动导致计量不准确，但存在调压后温度低于设计压力的风险。　　（3）流程3　　流程3对原分输流程的改动最大，改造安装中需增加汇气管等相关材料。同时，与流程2相比，流程3流量计的工作温度范围较大，苛刻工况下为0℃～20℃。　　（4）结论　　综合以上分析，原“先调压后计量”流程调整为“先计量后调压”，并在计量前增设加热流程。　　（5）建议　　考虑到加热流程可能发生故障，导致短时间内调压后的温度降到管线的最低设计温度之下，下

6、游可能发生冰堵、冻胀等危害，并对下游管线造成一定损害，建议加热流程设置备用。　　三.加热方式的选择　　常用的天然气加热设备包括水套炉、真空炉、热媒炉及电加热器等。上述加热设备特点如下：　　1）水套炉是将天然气加热盘管置于水浴中，将盘管中的天然气直接加热，水浴温度可在50～100℃范围内变化。一般适用于负荷150kW～2000kW工况。　　2）真空炉是将加热盘管置于温度90～99℃的气相空间中，利用微负压状态的水蒸气通过盘管将热量传递给被加热介质。主要适用于加热负荷2000kW以上，变化范围较小的工况。　　3）热媒炉先将热媒加热

7、到200～350℃，再通过换热器实现热媒与盘管中的天然气换热。主要适用于原油及天然气处理厂等需要较大热负荷的工况（负荷3000kW左右）。　　4）电加热器的加热元件先将热媒油加热，再将热量传递给换热管，换热管将热量传递给进入到壳体内介质将介质加热，容易实现温度控制。一般适用于负荷较小的工况（300kW以下）。　　根据计算分析，环境温度在27℃及以下时，调压后的温度将低于5℃，因此加热系统必须满足出口温度不低于27℃。假定加热系统进口温度为0℃，出口温度为30℃，加热系统功率为3.942×105kJ/h，约为110kW。　　推荐

8、方案分别采用水套炉及电加热器作为主要加热设备进行比选。　　1电加热器方案　　综合考虑电加热器热效率、加热器出口至调压橇间的热损失等因素，确定本方案中电加热器选型为：设计压力10.0MPa，电压380V，功率150kW，一用。　　2水套加热炉方案　　综合考虑水套加热炉热效率、加