天然氣站場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范及工藝設(shè)計(jì)分析

梅玲玲

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，天然氣在人們的生活中發(fā)揮著重要的作用，天然氣站場(chǎng)在天然氣輸送以及供應(yīng)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它是一個(gè)非常重要的過渡場(chǎng)所，在接收到上游管道的來氣之后，經(jīng)過截?cái)嚅y、過濾、計(jì)量、調(diào)壓等一系列過程后再出站截?cái)嘟o下游供氣。只有天然氣站場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠確保下游用戶的用氣安全，因此在對(duì)于天然氣站場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須要確保設(shè)計(jì)的合理，使得天然氣站場(chǎng)各個(gè)部分都能夠滿足相關(guān)的要求，因此本文主要就天然氣站場(chǎng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行了相應(yīng)的探討。

【關(guān)鍵詞】天然氣站場(chǎng)；設(shè)計(jì)規(guī)范；工藝設(shè)計(jì)

引言

隨著我國天然氣的快速發(fā)展和輸氣管道建設(shè)，天然氣輸氣站場(chǎng)、下游門站和調(diào)壓站的建設(shè)也越來越多。天然氣站場(chǎng)的設(shè)計(jì)是保證管道安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，同時(shí)也是聯(lián)系上游起源管道和下游管網(wǎng)用戶的中間環(huán)節(jié)。天然氣站場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅減少業(yè)主的工程投資，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且能保障下游用戶用氣穩(wěn)定性。

1總平面布置

對(duì)于總平面的布置而言，首先需要了解規(guī)劃方案的整體情況，包括工藝流程、站場(chǎng)的使用、安全保障、衛(wèi)生保障等等，同時(shí)要綜合考慮周邊環(huán)境因素，充分利用有利自然條件，盡量避開綠地、建筑物。對(duì)于站場(chǎng)而言，應(yīng)當(dāng)在滿足基本要求的前提下盡量保持線路的平直，減少彎道。放空區(qū)應(yīng)當(dāng)盡量避開農(nóng)田和村莊。而污水區(qū)的規(guī)劃，通常安排在辦公區(qū)夏季風(fēng)頻的下風(fēng)側(cè)，并且地勢(shì)不宜過高。

2工藝設(shè)計(jì)

2.1過濾分離器設(shè)計(jì)

在過濾分離器設(shè)計(jì)開始之前，首先要明確幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。首先，由于天然氣管道當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)一些水分和雜質(zhì)，因而在分輸站進(jìn)站之后，先要進(jìn)行水分過濾，將水分和雜質(zhì)分離開來。通常情況下，常用的過濾設(shè)備是過濾分離器和旋風(fēng)分離器。如果遇到介質(zhì)中雜質(zhì)過多的情況，則需要同時(shí)使用過濾分離器和旋風(fēng)分離器。針對(duì)固體顆粒的直徑稍大而水分又較少的情況，可以優(yōu)先選擇采用旋風(fēng)分離器，然后再使用過濾分離器進(jìn)行雜質(zhì)的過濾。除此之外，如果介質(zhì)比較干凈，并且雜質(zhì)較少的情況下，可以考慮使用過濾分離器進(jìn)行雜質(zhì)過濾。

2.2調(diào)壓器設(shè)計(jì)

調(diào)壓器是天然氣站場(chǎng)設(shè)計(jì)必要設(shè)備類型，在選型中應(yīng)盡量選擇靈敏度高的設(shè)備，同時(shí)要求設(shè)備響應(yīng)速度快、安裝方便。調(diào)壓設(shè)備設(shè)計(jì)中需要結(jié)合當(dāng)?shù)厣嫌魏拖掠翁烊粴鈱?shí)際壓力情況進(jìn)行選擇，一般上調(diào)壓器很少使用。為保證供氣可靠性，多采用串聯(lián)監(jiān)控和并聯(lián)備用聯(lián)合的方式。排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，涵蓋設(shè)備較多，包括過濾器、匯管等設(shè)備，排污管應(yīng)重點(diǎn)考慮球閥和排污閥的安裝。加臭裝置主要采用四氫噻吩對(duì)天然氣加臭，劑量按照20mg/m3控制，同時(shí)配置計(jì)量裝置。

2.3計(jì)量

對(duì)于分輸站而言，貿(mào)易計(jì)量是最重要的一種計(jì)量方式，為了能夠保證貿(mào)易交接的順暢，需要確定合適的量程，同時(shí)關(guān)注投產(chǎn)前期的小流量。具體而言，在天然氣計(jì)量當(dāng)中，最常用的方式包括超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)。此外，由于長輸管道站場(chǎng)的進(jìn)站壓力和分輸壓力的差異很大，并且調(diào)壓前和調(diào)壓后的差異也很大，所以在焦耳——湯姆遜效應(yīng)的影響下，致使天然氣管道運(yùn)輸?shù)臏囟戎苯咏档奖c(diǎn)以下，從而使得管道周圍的土壤開始凍結(jié)，甚至出現(xiàn)地面裂痕，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致管道冰堵或者變形。

2.4放空設(shè)備

首先從放空設(shè)備的主要構(gòu)成內(nèi)容來看，放空設(shè)備包括放空火炬和放空管兩個(gè)主要板塊。具體從放空火炬的構(gòu)成部分來看，包括火炬筒體、火炬燃燒器、點(diǎn)火燃?xì)怆姶砰y組、過濾器閥組、阻火器、高空引火裝置、火炬點(diǎn)火系統(tǒng)等。其中，火炬點(diǎn)火系統(tǒng)的主要控制結(jié)構(gòu)又包括PLC可編程控制器、熱電偶溫度傳感器、壓力變送器、控制指示燈、按鈕開關(guān)、高空火炬點(diǎn)火器、燃?xì)怆姶砰y和火炬高空引火裝置，基于這些控制系統(tǒng)的運(yùn)作，火炬點(diǎn)火系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火或者手動(dòng)點(diǎn)火控制。除此之外，一般情況下，門站、調(diào)壓站以及分輸站都主要規(guī)劃在集中放空裝置上，而排放壓力不同的天然氣放空管線最終也會(huì)匯入到同一個(gè)排放系統(tǒng)當(dāng)中。此時(shí)，需要注意的是壓力不同的放空點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保持統(tǒng)一和暢通。不僅如此，還需要注意的是放空管頂管當(dāng)中不應(yīng)當(dāng)設(shè)置有彎管，避免出現(xiàn)管道不通暢的情況的發(fā)生。最后，針對(duì)放空立管，應(yīng)當(dāng)采取一定的措施來保障其穩(wěn)定性和牢固性。

2.5增壓設(shè)備

在天然氣站場(chǎng)中，增壓設(shè)備也是一種非常重要的設(shè)備，天然氣站場(chǎng)常常采用氣體驅(qū)動(dòng)的增壓泵，氣體驅(qū)動(dòng)的增壓泵屬于柱塞泵的范疇，在工作過程中，增壓泵會(huì)迅速地往復(fù)工作，而在輸出壓力不斷增加的過程中，泵的往復(fù)會(huì)逐漸減慢直至停止，所以其能量的消耗往往是最低的。同時(shí)其操作較為安全，能夠自動(dòng)地保壓，而且維護(hù)也更加簡單。所以氣驅(qū)增壓泵是天然氣站場(chǎng)中常用的一種增壓設(shè)備。

3自動(dòng)化控制

3.1自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于天然氣站場(chǎng)的輸送介質(zhì)屬于易燃易爆氣體，所以其是屬于危險(xiǎn)環(huán)境場(chǎng)所，通過對(duì)于先進(jìn)的天然氣站場(chǎng)自動(dòng)化控制技術(shù)加以引入，可以有效地應(yīng)對(duì)天然氣站場(chǎng)在運(yùn)行過程中的潛在危險(xiǎn)。在對(duì)于天然氣站場(chǎng)自控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須要滿足以下幾個(gè)方面的要求。首先必須要保證較高的安全性，必須要確保自控系統(tǒng)能夠確保天然氣站場(chǎng)在無人值守的狀態(tài)下確保整個(gè)站場(chǎng)的安全，通過配置智能安防監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)站場(chǎng)的監(jiān)控。其次，自控系統(tǒng)還必須要有良好的擴(kuò)充和擴(kuò)容性，系統(tǒng)必須要在天然氣輸配系統(tǒng)的運(yùn)行期內(nèi)具備一定的可擴(kuò)容性，比如說調(diào)壓設(shè)備的流通能力應(yīng)該滿足擴(kuò)容的要求，同時(shí)計(jì)量系統(tǒng)也應(yīng)該滿足可擴(kuò)容的要求，從而滿足不同用戶在近期以及遠(yuǎn)期對(duì)于氣量的需求。同時(shí)在工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上考慮工藝設(shè)備的擴(kuò)展性，以滿足將來工程設(shè)施擴(kuò)建以及增加的需求。再次，自控系統(tǒng)的控制通信系統(tǒng)必須要具備較高的可靠性和兼容性，對(duì)于天然氣站場(chǎng)而言，通信系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通信系統(tǒng)必須要兼容多種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，才能夠確保整個(gè)站場(chǎng)信息的有效傳輸。

3.2自控系統(tǒng)配置

在對(duì)于自控系統(tǒng)進(jìn)行配置的過程中，主要需要結(jié)合天然氣站場(chǎng)的具體功能，對(duì)于一般的天然氣站場(chǎng)而言，其應(yīng)該具備以下幾個(gè)子系統(tǒng)：計(jì)量及調(diào)壓系統(tǒng)、放空系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、加臭系統(tǒng)。其中，計(jì)量系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)管道傳輸過程中的測(cè)量，可以采用氣體渦輪流量計(jì)，而調(diào)壓系統(tǒng)則是確保系統(tǒng)下游壓力在工藝所需要的范圍之內(nèi)，確保下游壓力不超過允許壓力值。放空系統(tǒng)則是主要為了便于檢修工作的開展而設(shè)置的，便于手動(dòng)維修系統(tǒng)。排污系統(tǒng)則主要是為了排出站場(chǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的廢水。加臭系統(tǒng)則是依據(jù)規(guī)范必須要設(shè)置的一個(gè)系統(tǒng)。

結(jié)語

綜上所述，本文主要針對(duì)天然氣站場(chǎng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行了相應(yīng)探討，首先說明了天然氣站場(chǎng)選址應(yīng)該注意的問題，其次從總平面布置和交通組織兩個(gè)方面說明了天然氣站場(chǎng)的總圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)重點(diǎn)說明了天然氣站場(chǎng)的主要設(shè)備選型，主要包括管道、閥門、過濾分離器、計(jì)量裝置、調(diào)壓設(shè)備、增加設(shè)備以及放空設(shè)備，最后就天然氣站場(chǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置進(jìn)行了說明，以期能夠?yàn)樘烊粴庹緢?chǎng)設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考。

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（作者單位：中石化中原設(shè)計(jì)公司）