某天然气长输管道输气站工艺流程改造探讨.doc

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

2、，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

3、表，主流程管线设计压力为 10MPa，设计温度为-2070，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。

4、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“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，

5、流程 3 流量计的工作温度范围较大，苛刻工况下为 020。 （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 50100范围内变化。一般适用于负荷150kW2000 kW 工况。 2）真空炉是将

6、加热盘管置于温度 9099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 2000 kW 以上，变化范围较小的工况。 3）热媒炉先将热媒加热到 200350，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 3000 kW 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 2

7、7。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 3.942105 kJ/h，约为110kW。 推荐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、加热炉出口至调压橇间的热损失等因素，确定本方案中水套加热炉选型为：设计压力 10.0MPa，功率 150kW，耗气量 18 方/小时，一用。 3 方案比选 经向厂家咨询及以往工程经验：电加热器价格约为 40 万

8、/台，检修费用约为 2 万/年，使用寿命为 10 年，当地电价为 0.91 元/度；水套加热炉价格约为 60 万/台，检修费用约为 3 万/台，使用寿命为 20 年，天然气分输气价为 1.8 元/方。 按 20 年进行比对，电加热器方案费用现值远高于水套加热炉。且电加热器方案需对站场电力系统进行全面改造，相应的外电线路也需要改造，费用远超加热炉方案。 因此，最终确定加热流程为水套加热炉加热。 四.注意事项 1.本站的改造是拆除其他站已建流程，因此必须考虑搬移站内的设备拆除后管线的封堵，过滤器入口处用法兰盖封堵，放空、排污管线用管帽封堵，并应将相应的封堵用料进行设计采购。 2.设备的拆除及安装均在已建站场进行改造，保证实施中的安全性是本工程的首要问题。 五.结论 站场改造工程相对较复杂，工程实施前，应进行充分的方案分析及对比，推选最优方案，结合现场实际情况完成相关设计，防止后期不必要的变更，并应尽量减少对材料的浪费，减少与已建设施的相互影响，保证工程的经济性和合理性。 参考文献 1 袁献忠、薛光、黄明军、张继亮 天然气分输站的计量调压设计。油气储运，2011； 2 郭韵、曹伟武、严平、钱尚源 天然气加热炉的发展现状与改进探索。 天然气工业，2009， 29（12：）：97-100