开题报告--某配气站的工艺设计审核通过

2021-04-25 13:17:58本页面

开题报告--某配气站的工艺设计审核通过


【正文】

某配气站的工艺设计 本科毕业设计(论文)开题报告 题目: 某配气站的工艺设计 学生姓名 学号 教学院系 石油工程学院 专业年级 油气储运工程2007级 指导教师 陈小榆 职称 副教授 单位 热工、流体力学教研室 9 1本论文选题背景、意义、国内外研究现状和前景 1.1论文选题背景和意义 目前我国天然气消费量仅占能源消费量的2.5%,远低于世界25%的平均水平,也低于亚洲平均水平。居民用气在天然气消费结构中所占比例也不到11%。专家预测,预计2011年,我国天然气需求量将达1000亿立方米,使我国加速进入石油天然气时代。

随着我国经济结构和能源结构的不断调整,天然气资源在我国一次能源消费总量中所占的比重日益增长,逐步成为国民生产和生活不可或缺的一部分。天然气消费需求的增加必然对天然气的勘探、开发、储运及利用技术提出了更高的要求。 首先,天然气对于环保有显著意义。天然气是较为安全的燃气之一,它不含一氧化碳,也比空气轻,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较高。采用天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,因而大大改善环境污染问题;天然气作为一种清洁能源,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。

其次,采用天然气能源对推动社会经济发展也有明显影响。当前,发展低碳经济和转变经济发展方式,已成为我国经济实现科学发展、可持续发展的必然要求,能源结构的调整也势在必行。在这一背景下,高热值、低排放、低污染的天然气,不论在民用、公用领域,还是在工业领域,都越来越受到关注。 天然气作为城市燃气,是现代城市人民生活和工业生产的一种主要能源。天然气是多组分的碳氢化合物,其某些组分是重要的化工原料。随着天然气资源的迅速开发,其作为化工工业原料的地位也越来越突出。以天然气为城市燃气,可以节约能源,减轻城市污染,提高人民生活质量,促进工业生产,提高产品质量,社会综合经济效益显著。发展城市配气是建设现代化城市必不可少的条件。

对加速实现高度物质文明和精神文明的现代化城市有重要意义 1.2国内外研究现状 1.2.1国内研究现状 我国天然气工业的发展现状表现为:①天然气勘探取得重要进展,储量进入增长高峰期,已基本形成八大天然气主要探区:即陆上的四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、松辽、准噶尔盆地和海上的南海、东海探区;②天然气开发取得长足进步,产量大幅度快速攀升,预计2006~2015年间年均增长100108m3以上,到2010年产量突破1000108m3,跻身天然气生产大国行列;③骨干输气管道建设发展迅速,截至2007年底全国天然气干支线管道约3104km,干线基本覆盖了主要产气区和绝大部分省会城市,全国天然气干线系统初具规模。

但储气库建设仍有待加快与完善;④天然气消费量快速增加,国内生产不能满足需求;⑤进口气工作进展顺利,利用国外天然气资源规模不断扩大。 同时,我国天然气资源比较丰富,基础设施逐步完善,市场需求前景广阔。根据美国、俄罗斯、加拿大等天然气工业发展成熟国家的经验来判断,中国已经具备加快天然气发展的基本条件。我国从能源结构调整、加强环保、构建和谐和可持续发展等基本国策出发,将大力发展天然气开发利用作为一项长期的战略,推出了一系列支持和鼓励发展国内天然气、进口国外天然气的政策,为天然气产业快速发展创造了良好的环境。例如,目前在天然气管道领域国外已广泛采用“监控与数据采集系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition。

简称SCADA系统)”来实现对运行管道的自动监控。西南油气田输气管网SCADA系统已经投入试运行,中国石油正在酝酿建设中国石油输气管网SCADA系统。 1.2.2国外研究现状 国外研究者在完善天然气运输、储存和利用等配套基础设施方面关注较多。例如,在天然气管道输送技术上,他们采取一系列措施:提高输气压力、采用高钢级管材、干线采用大口径管道、输气干线呈网络化发展、采用高压富气输送工艺、高度的自动化遥控和先进的通讯技术、采用先进快速的管道机械化施工技术和装备等等,这些经验和技术都是值得国内管道研究和施工人员学习和借鉴的。 由此可见,天然气的储存、运输技术正在全球飞速发展。但由于全球能源价格上涨以及国内天然气资源开采能力的限制。

国内天然气在市场需求猛增的的条件下,气源供应严重短缺,这是制约我国天然气产业发展的重大因素之一。我们可以加强国内天然气资源勘探开发力度,提高气田开发水平,保证生产和供气的稳定;充分利用国内外天然气资源,优化我国能源消费结构;统筹规划,尽快建设完善天然气储运设备;加强政府对天然气行业在政策、法规方面的支持与监督,保障天然气行业健康发展。 1.3发展前景 全球能源消费量持续增长,从1995年到2007年,世界能源消费量从86.65108t(油当量)增加到110.99108t(油当量),增长了28.09%,年均增长 率为2.2%。石油、天然气、煤炭继续主导着世界能源消费,2007年在全球能源消费结构中。

煤炭、石油、天然气所占比例分别为29%、35%、24%。全球第一大能源消费国———美国,三者的比例分别为24%、41%、25%;第二大能源消费国———中国,三者比例分别占70%、20%、3%。总体上全球能源结构朝着低碳化方向发展,煤炭、石油所占比例呈下降趋势;天然气、水电、核电以及可再生能源比例逐渐上升。 世界天然气发展趋势为: ①天然气储量、产量稳步增长——天然气的产量快速增长,但多数地区的储采比仍保持很高水平。截止到2007年底,世界平均储采比约为60,其中非洲为76.6,欧洲和欧亚地区为55.2,中南美洲为51.3,前苏联为67.7,中东的储采比超过了200,天然气仍有较大的上产空间。据美国能源署(EIA)预测。

2030年全球天然气产量将达到4.62411012m3,年均增长1.9%。 ②天然气消费量持续增长,区域性供需矛盾日益突出,竞争加剧——从全球范围看,天然气资源保障程度远高于石油,但资源分布不均,亚洲进口LNG大国日本、韩国进口量持续增加,能源消费大国中国、印度异军突起,进口量将迅速增加。中亚、俄罗斯的天然气和中东、亚太的LNG是欧洲、北美和亚洲市场的竞争对象,随进口国和进口量的增加,竞争将更加剧烈,价格也会随之上扬,将逐步与油价并轨。 ③天然气国际贸易快速发展,LNG地位更加突出——20世纪50年代,加拿大向美国出口管道天然气,1964年出现以液态方式进行的天然气贸易,天然气国际贸易得到了快速发展。

预计2007~2020年世界天然气贸易量年均增长4.4%。其中LNG贸易量年均增长7%以上,到2020年占全球天然气贸易量的比例近40%。 2主要研究内容 天然气从开采到使用要进过集气、净气、输气、储气、配气五大环节。这五大环节通过三套管网紧密的连接在一起,形成了一个统一的、连续的、密闭的天然气管路输送系统。矿区各气井的天然气通过矿场集气管网输送到集气站,再到天然气处理厂,经天然气处理厂净化后,输往输气干线管网,靠地层压力或压缩机站送至各输气干线的终点,进入配气站。天然气在配气站内经过除尘、调压、计量、添味后,然后通过各级配气管网和气体调压装置保质保量地根据用户要求直接向用户供气。 本课题主要内容如下: (1)收集相关资料。

了解相关情况; (2)确定输气干线相关工艺,包括线路走向、材质、防腐等; (3)根据工艺要求,确定站场的工艺流程,用CAD软件绘制站场工艺流程图; (4)对站场内主要设备进行计算和选型。 3拟采用的研究方法 3.1已知参数 表1.1已知量表 压力 (Mpa) 温度 (℃) 流量 (NM3/ d) 相对密度 管径 (mm) 备注 进 口 低压 0.4 25 3104 0.78 89 绝对压力 中压 0.9 25 8104 0.8 159 绝对压力 出 口 低压 0.2 3104 108 四个出口 中压 0。

3 8104 159 两个出口 3.2工艺流程 从干线输气管来的天然气以一定的压力进站,经加臭装置对天然气添味后,进入汇管1分两路进入旋风式分离器,分离出气体中的固体颗粒和粉尘。从分离器出来的天然气进入汇管2,分成三路,每一路上都安装有压力表、调压器、安全放空阀、温度计、流量计。采用这样的流程是为了使各路天然气能各自减压,保持不同的压力,以适应用户对压力的不同要求。设置旁通管是为了当站上发生故障或需要改装、扩建时不至于中断供气。 3.3主要计算公式 3.3.1站内管线 (1)站内管线管径 (4.1) 式中——气体流量,; T——气体温度,K P——气体压力,

MPa(绝); Z——气体压缩系数; d——管子内径,mm; v——气体速度,m/s (2)压缩因子的确定 美国加利福尼亚天然气协会(CNGA)公式 (4.2) 式中——气体压力,MPa(绝); ——气体温度,K; ——气体的相对密度。 国家标准《天然气发热量、密度和相对密度的计算方法》(GB1106289)和《天然气流量的标准孔板计量方法》(SY/T61431996)中给出了标准状态下的压缩系数的计算方法。计算公式为 (4.3) 式中——天然气i组分的求和因子,查《天然气管道输送》第15页的表18得; ——i组分的摩尔分数; ——天然气中氢气的摩尔分数。 美国每煤气协会(AGA)计算方法 美国煤气协会(AGA)压缩系数计算公式也为我国《天然气流量的标准计量方法》(SY/T61431996)中采用。

压缩系数Z按下式进行计算 (4.4) 3.3.2汇管 汇管壁厚: (4.5) 式中:δ—钢管壁厚,mmP—设计压力MPa D—钢管外径,mmσS—钢管最低屈服强度,245MPa, F—设计系数,站场内部管线取F=0.5 φ—焊缝系数,无缝钢管φ=1.0 C—腐蚀裕量附加值,中等腐蚀,C=1mm 3.3.3调压器 调压器通过能力C值计算: (4.6) 式中Q——计算流量,; ——阀前压力(绝对),Pa; ——阀后压力(绝对),Pa; ——标准状态下气体密度,; T——气体绝对温度,K; Z——压缩系数 当时, Z=1 当时, (4.7) 3.

3.4流量计 (1)流量计算的基本公式 (4.8) 式中——标准状态下气体的体积流量,; ——常数,取; C——流出系数; E——渐进速度系数; ——相对密度系数; ——压缩系数; ——流动温度系数; ——可膨胀系数; d——工作温度下流经孔板开孔直径,mm; ——孔板上游侧取压孔绝对静压,MPa; ——气体流经孔板时产生的静压,Pa; 相对密度系数 (4.9) 式中——天然气的真实密度 3.3.5卧式分离器 卧式分离器的直径计算公式: (4.10) 式中Q——操作条件下气体体积流量,; ——面积利用系数,取0.75; ——颗粒沉降速度,; A——分离器长径比。

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