天然气工艺设计方案3篇

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天然气工艺设计方案篇1

一、LNG储备概述

天然气作为清洁能源随着使用量规模的不断扩大，国家相关部门和相应加工生产企业要有长远意识，增加天然气储备量，政府要起到主导地位，从做好战略天然气储备，引导企业加强技术改进，积极参与天然气加工储备，储备规模可远可近，储备方式以LNG为主，在地面接收站进行处理，输送至用户或加工企业。目前在我国已经形成一个完整的LNG生产运输销售整个体系。对工艺设备要求最高的是储存和气化工程中的气化这一环节，目前国产尚不能达到要求。所以气化厂的工艺设备对整个项目有着关键的影响。300×104t／a规模的LNG接收站在国内是比较常见的。本人结合自身多年从事相关工作的经验，对LNG接收站主工艺设备的方案进行探讨。

二、LNG接收站流程与设计

LNG接收站的组织结构主要包括：接收港、站场。接收站包括卸船、储运、气化、蒸发器处理、补气、放空等几个工艺流程构成，在LNG接收站主要根据用户的压力需求对天然气的再处理主要有两种方式：再冷凝或直接输出，在运输过程中，转运必须通过控制系统保证其压力正常，在蒸发器处理环节如果蒸发气量不足，可以通过引入外部气增压来保证系统的稳定性。国内气化厂LNG主要设备包括低压泵、高压泵、气化器以及蒸发气压缩机等设备。LNG工艺流程：低压泵作用将LNG压入通过冷凝器，之后再用高压泵加压送至气化器气化，气化后的的天然气进入输气管道。气化器由海水泵提供海水作为热源，加热LNG，使之气化。设计原则如下：（1）将高、低压泵和气化器启停数量保持一致，这样做的目的是为了保证有效的调节和自动控制。（2）主设备应该考虑增加备用设备，防止意外，保证正常工作。（3）备用设备应注意采用相同型号类型设备，保证其兼容性。（4）首期工程应注意控制工程造价尽可能降低造价。

三、LNG接收站设备的确定

1低压泵方案确定

储罐内应该设置低压泵，因此，抵压泵的数量应与储罐数量一致。出于经济性的考虑，在LNG接收站的首期工程中，应当建设两到三个储罐。建设低压泵的数量应该是储存罐数量的倍数。同时，结合高压泵及气化器等设备地数量确定低压泵的具体数量。如果每个储罐仅仅有一个低压泵与之相配套，那么就会备用不足。因此，每个储罐所对应的抵压泵数量应该不低于两台。在一期工程中，如果建设两个储罐，那么与之配套的低压泵数量应该不低于四台。

2气化器、高压泵确定

低压泵、高压泵、气化器、海水泵的数量应该做到互相对应，这是正常运行的必然条件。海水泵与气化器之间的管道，可以通过设置母管制总管运行，以应对数量巨大的管道以及系统。将设备数量控制在不高于六台的水平，从而保证较低的设备数目。结合上述低压泵为储罐倍数的初步选择，则泵及气化器的数量可以有2个方案：低压泵、高压泵、气化器各设四个或六个。考虑备用设备各一个，则得到n+l方案为：3+1方案，5+1方案。如果在一期工程中安装三个储罐，并且各泵及气化器初选数量较大时，就没有必要设置备用，直接按照三的倍数进行设计。

3LNG气化器调整

接收站储罐升压得目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。增压过程中低温储罐的LNG从储罐出液口流出，经过工艺管线流到增压汽化器中，通过汽化器与大气换热。升温气化后的天然气在经过储罐的下进液口进入储罐。在此过程中升温后的天然气与储罐中LNG充分混合达到对LNG增压升温的目的。考虑到环保节能，主气化器选用空浴式高压气化器。通过低温LNG与大气换热，实现LNG的气化、升温（LNG温度不小于0℃）。

4BOG处理方案

BOG就是闪蒸气，是LNG气化后的产物，在一定的时间内一般温度很低可以对人造成低温灼伤，LNG储罐日蒸发率大约为0.15％，这部分蒸发了的BOG如果不及时排出，将造成储罐压力升高，为此设置了降压调节阀，可根据压力自动排出BOG。具体BOG的处理方式是在蒸发气量不足时，需要外输到总管前，要对外输气加压，通过冷却压缩后与其他气体混合压入总管。还有就是没有进行加压处理直接外输，这种处理方式经济性差，适合小型接收站，大型接收站为了安全经济一般不采取此措施。单台蒸发气压缩机运行容量至少应为整个LNG接收站不卸船时正常的蒸发气产生量。蒸发气量最大值应该小于所有蒸发气压缩机的运行容量总和。

结语

为了有效利用天然气这一清洁资源，天然气液化与储运技术需要不果断改进，提高效率，这样才能够给天然气工业的发展应用打下坚实的基础。

作者：林娜 单位：吉林油田公用事业管理公司燃料服务队

天然气工艺设计方案篇2

天然气管线承担了周边地区天然气的运输供应工作，是实现天然气区域调度的重要载体。随着我国经济的发展，城市的建设越来越深入、越来越复杂，导致了天然气管线布局不合理问题日渐突出。同时，其他管线和地下工程的开展也给天然气管线的建设带来了巨大的困难[1]。在这样的大环境下，如何通过合理的施工方法避免管线上的各种障碍是人们普遍关心的问题。目前，在工程建设中横向方向钻井技术是当下最常用的技术手段，主要是在不破坏现有地基的情况下进行穿越作业，使其在工程建设中发挥更大的作用。顶管技术作为管道穿越施工的方法之一，可以有效减少外部环境对顶管的干扰，保证管线在障碍中顺利通过。但想要达到这一目标，必须保证方案设计的有效性，需要在方案设计时通过计算确定主要参数，即总顶力值在完成相关参数的基础上进行顶管施工[2-3]。为保证天然气管线能够顺利通过障碍，本文对煤气管线穿墙顶管技术进行了探讨，并且在研究过程中对其有效性进行试验，以此验证设计方法的应用价值。

1顶管方案的设计和确定

为了确保顶管能够满足燃气管道穿越障碍物的需求，首先结合实际施工环境对顶管进行设计。顶管的总顶力强度不仅要能承担障碍物的外力作用，同时也要适应周围地质结构土层的挤压作用[4]。考虑到现有的顶管大多是采用注浆工艺制造的，因此本文设计顶管的总顶力值可以表示为：其中，F—设计顶管的总顶力值，kN；D—燃气管道的外部直径，cm；L—管道穿越障碍时顶管施工的顶进距离，m；f—燃气管道的外部与周围地质环境的摩擦力，N；fn—顶管大刀盘切削泥水平衡时迎面受到的阻力，N。一般而言，总顶力值主要与顶管本身的直径和周围土壤的容重直接相关，且距地表的距离越大，该值越大，对应土层的作用力越明显。

2顶管设计关键内容及参数设计

统计不同地质环境的作用参数，其结果见表1。根据表1并结合实际施工环境的地质信息以及障碍物位置与地表之间的距离关系，首先对顶管的应力强度进行个性化设计，再对顶管大刀盘削切泥水平衡式迎面最佳阻力值进行设计。顶管在不进行其他处理、自主安装的条件下，与周围地质土壤之间的摩擦阻力是固定的。但在穿越障碍物时，顶管会在这种摩擦力的作用下出现下滑趋势，最终影响施工效果。为此，最佳阻力值需与摩擦力大小相等，方向相反，其计算方式可以表示为：其中，“—”—方向相反，—最佳阻力值，N。结合摩擦力的计算方式，进一步计算表示为：其中，—顶管表面的摩擦系数，c—周围地质土体的重度，单位：N/m3；H—土层的厚度，cm；顶管自身也会受到重力的作用进而影响穿越障碍物时的效果，重力的大小与顶管的重量以及其作用力的大小直接相关，其计算方式可以表示为：其中，—顶管受到的向下作用力，N；m—顶管的质量，kg；g—重力系数，—顶管受到的向下的作用力，N。综上，顶管大刀盘削切泥水平衡式迎面最佳阻力值可以表示为：通过这样的方式，即可完成对燃气管道穿越障碍物顶管的设计。需要注意的是，不同穿越要求对于顶管与障碍物之间的距离要求也不同，要结合目标距离对的值进行调节，具体的调节标准见表2。按照表2设置的方式，实现对顶管的大刀盘削切泥水平衡式迎面最佳阻力值设计。在此基础上，对于顶管施工工作面的尺寸要以障碍物的长度为基础进行设计。一般情况下，要求矩形工作面的最小内径长度不小于顶管机穿越障碍物时的最小长度。同时施工过程中要留出千斤顶最小安装的长度，即留在顶管内的管道长度不得小于后座和顶铁的厚度及安装富余量的最小值。对燃气管道穿越障碍物顶管施工的基础条件作出充分准备，为后续的施工提供可靠保障。

3应用测试

3.1测试环境

以某市新建的市政管道铺设安装工程为测试对象，在建筑设计初期，预计目标是天然气管道要穿越现有建筑，实现对周围建筑的输气。其中，燃气管道的外部直径为1124mm，内部直径为1106mm，管道所采用的材料为X70，属于特种钢，管道设计阶段的应力强度为12.50MPa。在实际运行过程中，其输气能力可以达到1.0×109m3/h。

3.2测试方法

已知铺设阶段对管道的埋深基本均值为2.58m。其对应的地表道路为南北走向，作为一条6车道的次干路，其宽度达到了22.0m，天然气管道分布于道路两侧，共计4根，并与道路成25.5°夹角，道路有基础的燃气管道保护设施，挡墙基础底在燃气管道下方1.50m的位置处。以此为基础，实施燃气管道穿越障碍物顶管的施工，以满足城市基础设施使用要求。在上述基础上，使用本文设计方法对管道穿越障碍物顶管进行施工，并统计施工后的效果，评价穿越效果的指标主要是以管道的状态为基础，因此本文以管道承载值、管道重度值、管道压缩形变量以及与障碍物间土层的厚度为测试数据。

3.3测试结果

具体结果见表3。从表3中可以看出，本文设计的施工方法，可以满足燃气管道的铺设施工要求，不仅有效规避了障碍物，也未造成管道负载异常问题。管道承载为104.23kN，远低于设计目标阈值125.00kN，因此相应的重度值和形变量也都在合理范围内。由此可以认为，本文设计的施工方法可以确保燃气管道顺利安全地穿越障碍物。

4施工实施技术要点

（1）首先，对燃气管道穿越障碍物顶管进行施工前要准备好施工的设计图纸，利用水平定向钻在导向仪的辅助下对障碍物实施开钻处理，以此确保此时的钻进方向在横、纵坐标上与设计保持一致。（2）导向孔钻进施工时要检查是否出现返浆情况，一旦出现，则表明穿越孔已经迁移到原有的设计曲线，测试对应的出土点的坐标信息也会发生相应变化。（3）传统施工方法需要对横向偏差和纵向偏差进行规范化处理后再实施后续的打孔工作[5-6]。但是本文对顶管总顶力强度的设计考虑到了周围外力的作用，因此可以将这种偏差带来的影响控制在合理范围内。为了便于燃气管道穿越障碍物顶管施工，将工作井平面设置为矩形，工作井最小内净长度一般不会超过顶管的外径，因此顶管机下井的长度按照实际施工时穿越管道的长度进行。（4）顶管安装时需要千斤顶装置，设置留在井内的管道调节距离，该距离要确保后座和顶铁的厚度能够满足安装设备施工所需的富余量。（5）工作井宽度需要设置为管道宽度的2倍。因此，当导向孔实际穿越曲线与设计穿越曲线的偏移量不大于1.0%时，无须对其进行纠偏。在扩孔阶段将管道在地面以下面临障碍物的位置进行一次洗孔。在此基础上，将设计的顶管安装到定向钻孔中，并穿越障碍物。对于顶进深度的设置，以井底面最小深度与管顶覆土层厚度之间的差值为基准，确保顶管在使用过程中不会出现脱落或者管道被破坏的情况。（6）在出土侧开挖发送沟，使用吊车和钻机向前推进至完全穿越障碍物，直至达到预定位置，完成燃气管道穿越障碍物顶管施工。

5结语

天然气管线穿障碍顶管技术具有系统性，涉及的范围非常广，顶管施工技术方案设计与工程建设的实际情况有很大关联。根据工程的具体条件进行相应的顶管方案优化，确保了通过障碍的安全性。

作者：田国涛 单位：泰山燃气集团

天然气工艺设计方案篇3

1综合评价系统在天然气长输管线设计方案的选择中的应用

在天然气输送工程中，天然气长输管线的设计方案越来越多，而在多种设计方案中，如何选择科学、合理的管线设计方案，对于天然气的长距离输送至关重要。我们在总结各天然气系统对于长输管线设计方案的优选方法中，经过多种研究实践的结果表明，应用于对天然气长输管线设计方案的综合评价系统能够优选出既能满足天然气工程技术的工艺要求，又经济合理的长输管线设计最佳方案，可以说非常实用。这种输气管道设计方案的综合评价系统，结合层次分析法（即AHP）的研究成果，解决了模糊综合评价中工艺参数和经济指标的权重取值问题，有效地改进了模糊综合评价法，然后在综合研究现有评价方法的基础上，提出适用于天然气长输管线多种设计方案综合评价的效用函数法和密切值法，并成功引入最大兼容概念对评价方法进行综合评判，并采用最大兼容度模型来得到兼容多种评价方法的排序结果，然后评选出最终的、科学的输气管线的设计方案。

2建立长输管线设计方案优选模型并运用综合评价系统对其进行模糊评价

长输管线设计方案优选模型表示为：长输管线最优设计方案属于目标层，管道工艺参数和管道经济参数属于参数层，管道工艺参数中的各指标包括压缩机站的数量、管径大小、输送压力、首站压比、中间站压比等；管道经济参数中的的各指标包括管道建设费、建站费、运行费、折合费等。

在对长输管线设计方案的最优选择中，需要对管道的工艺参数和经济参数分别对应的各自的指标进行权重分析，而经济指标和工艺参数的重要程度本身就是一个模糊的概念，加上各指标之间的相互作用关系较复杂，所以采用模糊综合评价对长输管线指标进行权重分析，在一定程度上能够解决其中的权重取值问题。现对各参数及指标进行权重分析如下：

2.1管道设计参数和其下的指标权重分析

在天然气长输管道的施工建设过程中，管道和压缩机站的投资在整个工程建设中所占的份额较大，所以相对于其他参数指标，管道和压缩机站的数量非常重要。管道直径决定了管道投资的大小，而压缩机站的数量会对工程建设的影响很大而且直接决定了管道建成后的运行费用。

2.2经济技术参数和其下的指标的权重分析

总折算费相对于其他经济参数指标来说所占的比例较多，直接影响了管线建设的投资力度，所以需要对总折算费进行全面的分析评价。

2.3按照层次分析法构建的权重矩阵选出最优设计方案

在实际的管线工程建设中，按照层次分析法中的步骤构建各目标层和其下的各项指标的权重矩阵，然后得出目标层“最优设计方案的确定”和指标层的权重，然后得出模糊综合评价的从优隶属度计算公式，（注：这里不再介绍具体计算公式，详见相关专业资料）最终根据所得的隶属度值得出管线设计的最优方案。

3将效用函数法和密切值法用于长输管线设计方案的选择

3.1效用函数法用于天然气长输管线设计方案的选择

效用函数法的概念是将目标值转换为效用值之后再进行加权，然后构成一个新的综合的单目标函数，直接利用效用函数来获取目标的等价效用值的方法。效用函数法类似于线性加权法，不同之处在于效用函数法不直接对目标进行加权。对天然气长输管线设计方案评价的各项指标为：工艺参数指标包括压缩机站的数量、管径大小、输送压力、首站压比、中间站压比，经济参数指标包括管道投资费、建站投资费、运行费、年折合费等。将各指标进行无量纲化处理，并综合工程的实际情况，经过公示计算表明：工艺参数指标在管道强度约束、水力约束满足的条件下，输送压力是越高越好，其他工艺参数的指标则是越小越好。在效用函数中效用函数值越大，设计方案越优。（注：本文中不再对效用函数法的公示计算方法进行详述，具体参见相关专业资料，以下同）

3.2密切值法对于天然气长输管线设计方案的选择

密切值法的基本思路是：先找出关于方案决策的“最优点”和“最劣点”，然后找出尽可能接近“最优点”而远离“最劣点”的决策点，即所求的最优方案。密切值法的指标体系与效用函数法的指标体系在管道设计方案的选择中的应用相同，不同的是在密切值的定义下，密切值越小，设计方案越佳。

4将兼容度法用于长输管线设计方案的选择

对于某个评价方案的兼容度是指该评价方案与其他评价方案的等级相关系数的加权平均值。兼容度法的应用方法是：先对天然气长输管线各种设计方案的工艺参数、经济参数的计算方案采用单一评价方法进行评价，得到多个排序结果，再引入兼容度概念对各评价方法进行综合评价，根据所得的兼容度值，并采用最大兼容度评价模型计算，得到最终的兼容多种评价方法的最佳天然气长输管线设计方案的排序结果。

5结论

本文介绍的用于选择天然气长输管线设计方案的综合评价系统，包括了模糊评价法、效用函数法和密切值法、兼容度法等。经过天然气长输管道建设的实践经验表明，对于最佳设计方案的选择只用单一的评价比较法进行评价的效果并不太理想，而采用多种评价方法进行综合比较分析才能真正选择出适合工程实际的长输管线设计方案，所以天然气的综合评价系统在对长输管线的设计方案的选择中具有很好的实用效果。事实证明，在天然气的长距离输送事业中，对长输管线的设计方案的选择势在必行，而在各种各样的设计方案中，选出最佳的设计方案使管道施工具经济又可靠，并在天然气的运输中具有很重要的作用。

作者：李民民