天然气站场设计规范及工艺设计分析

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　　【摘 要】随着经济的发展和社会的进步，天然气在人们的生活中发挥着重要的作用，天然气站场在天然气输送以及供应过程中发挥着至关重要的作用，它是一个非常重要的过渡场所，在接收到上游管道的来气之后，经过截断阀、过滤、计量、调压等一系列过程后再出站截断给下游供气。只有天然气站场安全稳定运行，才能够确保下游用户的用气安全，因此在对于天然气站场进行设计的过程中，必须要确保设计的合理，使得天然气站场各个部分都能够满足相关的要求，因此本文主要就天然气站场设计的相关问题进行了相应的探讨。
　　【关键词】天然气站场；设计规范；工艺设计
　　引言
　　随着我国天然气的快速发展和输气管道建设，天然气输气站场、下游门站和调压站的建设也越来越多。天然气站场的设计是保证管道安全稳定运行的关键，同时也是联系上游起源管道和下游管网用户的中间环节。天然气站场的优化设计，不仅减少业主的工程投资，保证系统的稳定运行，而且能保障下游用户用气稳定性。
　　1总平面布置
　　对于总平面的布置而言，首先需要了解规划方案的整体情况，包括工艺流程、站场的使用、安全保障、卫生保障等等，同时要综合考虑周边环境因素，充分利用有利自然条件，尽量避开绿地、建筑物。对于站场而言，应当在满足基本要求的前提下尽量保持线路的平直，减少弯道。放空区应当尽量避开农田和村庄。而污水区的规划，通常安排在办公区夏季风频的下风侧，并且地势不宜过高。
　　2工艺设计
　　2.1过滤分离器设计
　　在过滤分离器设计开始之前，首先要明确几个设计要点。首先，由于天然气管道当中难免会出现一些水分和杂质，因而在分输站进站之后，先要进行水分过滤，将水分和杂质分离开来。通常情况下，常用的过滤设备是过滤分离器和旋风分离器。如果遇到介质中杂质过多的情况，则需要同时使用过滤分离器和旋风分离器。针对固体颗粒的直径稍大而水分又较少的情况，可以优先选择采用旋风分离器，然后再使用过滤分离器进行杂质的过滤。除此之外，如果介质比较干净，并且杂质较少的情况下，可以考虑使用过滤分离器进行杂质过滤。
　　2.2調压器设计
　　调压器是天然气站场设计必要设备类型，在选型中应尽量选择灵敏度高的设备，同时要求设备响应速度快、安装方便。调压设备设计中需要结合当地上游和下游天然气实际压力情况进行选择，一般上调压器很少使用。为保证供气可靠性，多采用串联监控和并联备用联合的方式。排污系统设计中，涵盖设备较多，包括过滤器、汇管等设备，排污管应重点考虑球阀和排污阀的安装。加臭装置主要采用四氢噻吩对天然气加臭，剂量按照20mg/m3控制，同时配置计量装置。
　　2.3计量
　　对于分输站而言，贸易计量是最重要的一种计量方式，为了能够保证贸易交接的顺畅，需要确定合适的量程，同时关注投产前期的小流量。具体而言，在天然气计量当中，最常用的方式包括超声波流量计、涡轮流量计、孔板流量计。此外，由于长输管道站场的进站压力和分输压力的差异很大，并且调压前和调压后的差异也很大，所以在焦耳——汤姆逊效应的影响下，致使天然气管道运输的温度直接降到冰点以下，从而使得管道周围的土壤开始冻结，甚至出现地面裂痕，严重时可能会导致管道冰堵或者变形。
　　2.4放空设备
　　首先从放空设备的主要构成内容来看，放空设备包括放空火炬和放空管两个主要板块。具体从放空火炬的构成部分来看，包括火炬筒体、火炬燃烧器、点火燃气电磁阀组、过滤器阀组、阻火器、高空引火装置、火炬点火系统等。其中，火炬点火系统的主要控制结构又包括PLC可编程控制器、热电偶温度传感器、压力变送器、控制指示灯、按钮开关、高空火炬点火器、燃气电磁阀和火炬高空引火装置，基于这些控制系统的运作，火炬点火系统能够实现自动点火或者手动点火控制。除此之外，一般情况下，门站、调压站以及分输站都主要规划在集中放空装置上，而排放压力不同的天然气放空管线最终也会汇入到同一个排放系统当中。此时，需要注意的是压力不同的放空点应当保持统一和畅通。不仅如此，还需要注意的是放空管顶管当中不应当设置有弯管，避免出现管道不通畅的情况的发生。最后，针对放空立管，应当采取一定的措施来保障其稳定性和牢固性。
　　2.5增压设备
　　在天然气站场中，增压设备也是一种非常重要的设备，天然气站场常常采用气体驱动的增压泵，气体驱动的增压泵属于柱塞泵的范畴，在工作过程中，增压泵会迅速地往复工作，而在输出压力不断增加的过程中，泵的往复会逐渐减慢直至停止，所以其能量的消耗往往是最低的。同时其操作较为安全，能够自动地保压，而且维护也更加简单。所以气驱增压泵是天然气站场中常用的一种增压设备。
　　3自动化控制
　　3.1自控系统设计
　　由于天然气站场的输送介质属于易燃易爆气体，所以其是属于危险环境场所，通过对于先进的天然气站场自动化控制技术加以引入，可以有效地应对天然气站场在运行过程中的潜在危险。在对于天然气站场自控系统进行设计的过程中，必须要满足以下几个方面的要求。首先必须要保证较高的安全性，必须要确保自控系统能够确保天然气站场在无人值守的状态下确保整个站场的安全，通过配置智能安防监控系统来实现对于整个站场的监控。其次，自控系统还必须要有良好的扩充和扩容性，系统必须要在天然气输配系统的运行期内具备一定的可扩容性，比如说调压设备的流通能力应该满足扩容的要求，同时计量系统也应该满足可扩容的要求，从而满足不同用户在近期以及远期对于气量的需求。同时在工艺系统的设计上考虑工艺设备的扩展性，以满足将来工程设施扩建以及增加的需求。再次，自控系统的控制通信系统必须要具备较高的可靠性和兼容性，对于天然气站场而言，通信系统发挥着至关重要的作用，通信系统必须要兼容多种数据通信网络，才能够确保整个站场信息的有效传输。
　　3.2自控系统配置
　　在对于自控系统进行配置的过程中，主要需要结合天然气站场的具体功能，对于一般的天然气站场而言，其应该具备以下几个子系统：计量及调压系统、放空系统、排污系统、加臭系统。其中，计量系统主要是负责管道传输过程中的测量，可以采用气体涡轮流量计，而调压系统则是确保系统下游压力在工艺所需要的范围之内，确保下游压力不超过允许压力值。放空系统则是主要为了便于检修工作的开展而设置的，便于手动维修系统。排污系统则主要是为了排出站场运行过程中产生的废水。加臭系统则是依据规范必须要设置的一个系统。
　　结语
　　综上所述，本文主要针对天然气站场设计的相关问题进行了相应探讨，首先说明了天然气站场选址应该注意的问题，其次从总平面布置和交通组织两个方面说明了天然气站场的总图设计要点，同时重点说明了天然气站场的主要设备选型，主要包括管道、阀门、过滤分离器、计量装置、调压设备、增加设备以及放空设备，最后就天然气站场的自动化控制系统设计以及自动控制系统的配置进行了说明，以期能够为天然气站场设计提供相应的参考。
　　参考文献：
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　　（作者单位：中石化中原设计公司）
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