1、山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司煤层气基础知识与运用煤层气基础知识与运用技术管理部技术管理部贺立国贺立国山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 一、煤层气基本特性一、煤层气基本特性o 二、燃气输配管网系统二、燃气输配管网系统o 三、三、CNG/LNG站介绍站介绍o 四、煤层气常识问答四、煤层气常识问答山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 一、煤层气简介一、煤层气简介o 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规煤层气。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份
2、有限公司天然气常规天然气非常规天然气非伴生气伴生气煤层气页岩气纯气田气凝析气天然气凝析油山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 1标准立方米煤层气相当于1.08升汽油或者0.94升柴油。其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上等的工业原料和生活燃料。热值93#汽油7877.63大卡/L32.96MJ/L柴油9063大卡/L37.92MJ/L标准煤7000大卡/KG29.288MJ/KG煤层气8484.7大卡/NM335.5MJ/NM3山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 基本特性：1、煤层气是一种混合
3、气，主要成分甲烷（CH4），含量在95%以上，本身是一种无色无味、易燃易爆气体，比空气轻，不溶于水。2、甲烷的分子量为16.04M，在标（101325Pa，00C）下，其密度为0.71Kg/m3,相对空气密度为0.55，热值为一般35.9MJ/m3-39.8 MJ/m3之间；3、天然气可液化，液化后其体积将缩小为气态的六百分之一。每立方米天然气完全燃烧需要大约十立方米空气助燃。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 4、甲烷本身是无毒的，但空气中的甲烷含量达到10%以上时，人就会因氧气不足而呼吸困难，眩晕虚弱而失去知觉、昏迷甚至死亡；天然气中如含有一定量的硫化氢时，也具有
4、毒性。硫化氢是一种具有强烈臭鸡蛋味的无色气味，当空气中的硫化氢浓度达到0.31毫克/升时，人的眼、口、鼻就会受到强烈的刺激而造成流泪、怕光、头痛、呕吐；当空气中的硫化氢含量达到1.54毫克/升时，人就会死亡。因此，国家规定：对供应城市民用的天然气，每立方米中硫化氢含量要控制在20毫克以下；山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o爆炸极限爆炸极限 定义：当可燃气体、可燃液体的蒸气（或可燃粉尘）与空气混合并达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。这个能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸极限，通常用可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分比来表示。甲烷的爆炸极限为5%-15%，当可燃物
5、浓度低于爆炸下限时，遇到明火，既不会爆炸，也不会燃烧；高于爆炸上限时，遇到明火，虽然不会爆炸，但能够正常燃烧，若在浓度在5%-15%范围遇明火即可发生爆炸；在爆炸极限浓度范围内，当可燃气体和助燃物恰好反应时，此时爆炸最强烈，其破坏性最大，下面以甲烷为例进行说明：燃烧反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，可以看出甲烷与氧气的体积比为1:2时恰好完全反应，此时爆炸最为强烈，假设：混合气体的体积为100L，甲烷体积为VL，消耗O2的体积为2VL；空气体积（100-V）L；则（100-V）21%（空气中氧气的含量理论上占21%）=2V；解得V9.5L；因此甲烷在空气中所占的体积分数为9.5%时，爆炸
6、最强烈；山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o天然气浓度测量中的单位换算天然气浓度测量中的单位换算 可燃气体检测中所涉及的单位分别有ppm、lel以及vol他们分别表示百万分之一、爆炸下限和体积浓度，单位表示是从小到大；ppm：指的是百万分之一。如5ppm一氧化碳指的是空气中含有百万分之5的一氧化碳。LEL：指的是气体爆炸下限的浓度。如10%LEL指的是达到了气体爆炸下限浓度的10%VOL：指的是气体体积百分比。如5%VOL指的是特定气体在空气中的体积占5%。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o相互之间的关系：一般来说ppm用在较为精确的测量；
7、LEL用于测爆的场合；VOL的数量级是它们三个中最大的。我们举个例子：如甲烷的爆炸下限是5%VOL，所以10%LEL的甲烷气体有以下对应关系：10%LEL=5000ppm=0.5%VOLo相互之间关系：10000ppm=1Vol%，而lel是把爆炸下限5Vol%均分为一百分，一份为1%LEL，o平时我们所使用的测量LEL值得可燃气体浓度检测仪器，所测量的值表示的是达到爆炸下限的百分数，也就是接近程度。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 粘度粘度 天然气的粘度 通常用甲烷粘度代替天然气的粘度。天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组分、温度及压力有关。高压条件下，气体粘
8、度随压力的增大而增大；气体粘度随温度的增高而降低；气体 粘度随相对分子质量的增大而降低。低压压力变化对气体粘度的影响不明显；气体粘度 随温度的增高而增大；气体粘度随相对分子质量的增大而减少。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 燃烧热值 热值又称发热量，是单位质量或单位体积的可燃物质在完全烧尽时生成最简单最稳 定的化合物时所放出的热量，单位是 kJ/m或 kJ/kg。热值分为高热值和低热值。高热值：如果燃气和燃烧产物处于相同的基准温度和压力下，燃烧生成的水全部冷 凝为液体，此时测定的热值为高热值，或称全热值。低热值：如果燃烧产物中的水保持气相，这时测定的热值为低热值，
9、或称净热值。我们说天然气的热值都是低热值，大约为 37.62 兆焦（9000 大卡）/标准立方米。含烃气体比例越高，热值越高；含非烃气，尤其是含 CO2、N2 等气体比例越高，热值越低。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 水露点水露点 水露点是指在一定压力下与天然气的饱和水汽量对应的温度。此项要求是用来防止 在输气管道中有液态水析出。液态水在存在会加速天然气中酸性组分（H2S，CO2）对 钢材的腐蚀，还会形成固态天然气水合物，堵塞管道和设备。此外，液态水聚集要管道 低洼处，也会减少管道的流通面积，影响输送效率。冬季水会结冰，也会堵塞管道和设备。因此，在天然气外输前，
10、必须对之进行处理，以降低水露点。在我国，对于管输天 然气，要求其水露点应比可能达到的最低环境温度低 5摄氏度。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 二氧化碳含量二氧化碳含量 二氧化碳也是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，对管道和设备也有腐蚀性。尤其是当有硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化 碳还是天然气中的不可燃组分。因此，天然气中二氧化碳含量不应高于 2-4%。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 硫含量硫含量 常用 H2S 和总 硫含量来表示。我国规定天然气的硫化氢含量应低于 6、20 mg/m3（一、二
11、类气），对总硫含量一般要求低于 150、270、480mg/m3（一、二、三类气），煤层气含硫量很低。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 天然气加臭天然气加臭 天然气是易燃、易爆气体，本身无色、无味、无毒；使用的天然气中的臭味，是为了便于察觉天然气泄漏而 添加的一种臭剂。燃气加臭就是给燃气混入警觉性气味的过程，也就是通过加臭设备将气味输送到燃气管道，使其与燃气按一定比例混合，一旦燃气泄露，引起人们嗅觉刺激从而报警，以及时维修燃气设施。目前一般使 用的加臭剂是四氢噻酚，加入量按照相关规范规定，不会对人体有任何危害。加臭量的有关计算1、小时加臭量计算：小时流量加臭标准2
12、、每分钟加臭次数计算：小时加臭量单次加臭量60 3、单次加臭量计算：日最大小时流量加臭标准60分钟50次，然后将计算结 果圆整至十分位小数（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5等）或整数1，注意圆整时一般进行进位。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 例题：已知现阶段城南门站中压供气流量最大为35000Nm3/h，请计算设定单次加臭量和每分钟加臭频次？解：小时最大加臭量为：350000.02=700（g）每分钟最大加臭量：70060=11.67（g）=11.67（ml）按加臭泵最大50次频率，单次加臭量为：11.6750=0.23（ml）可取整为单次0.25 ml，因
13、一格为1ml,所以一格需要1ml0.25 ml=4次，即为每格4次打完。11.670.25=46.68（次）山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o气体体积工况标况换算、气态方程的应用气体体积工况标况换算、气态方程的应用o1、气体方程式 恒量C与气体的质量和种类有关。o其中：P0-标准状态下的气体压力10l.325kPa，单位KPa；T0-标准状态下的气体温度273.15K,，单位K；V0-标准状态下的气体体积,单位（m3）。P1-工作状态下的气体压力，单位KPa；T1-工作状态下的气体温度，单位K；V1-工作状态下的气体体积,单位（m3）。111000TVPTVP CT
14、PV山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。o适用条件:一定质量的某种理想气体。o该公式可用于工况流量转标况计算，也可用于计算管存量中；o2、相对压力、绝对压力以及摄氏温度、绝对温度单位换算o1、P=P0+P1 2、K=K0+to1式中P表示绝对压力；P0表示当地大气压；P1表示相对压力；o2式中K表示绝度温度；K0表示开尔文温度273.15；t表示摄氏温度；山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o例题：某场站流量计修正仪发生故障，天然气输送量按照字轮计量数值进行计算转换，已知8:00
15、时的字轮数为75829m3，9:00时的字轮数为76873 m3，期间天然气平均压力为350Kpa，天然气平均温度为5，请计算标准状况下的小时流量？o解：期间工况流量为：76873-75828=1045m3o按气态方程 =4650.11(Nm3)111000TVPTVP011001TPTVPV)5273(325.101)20273(1045)8.77350(1V山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 常见气体压力单位换算常见气体压力单位换算 1标准大气压（atm）=0.101325兆帕(MPa)1Mpa=1000 KPa=10 bar=10 kgf/cm2（公斤力/平方
16、厘米）=145psi（磅/平方英寸）1KPa=1000Pa=0.145 psi（磅/平方英寸）山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 煤层气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。山西省煤层气资源量约占全国煤层气资源量的27%。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司晋煤集团提出“先采气、后采煤，采煤采气一体化”山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 煤层气的开
17、发利用具有一举多得的功效：1.提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应 2.有效减排温室气体，产生良好的环保效应 3.作为一种高效、洁净能源，商业化能产生 巨大的经济效益。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 16个国家重大专项个国家重大专项o 1.大型飞机、2.载人航天与探月工程 3.高分辨率对地观测系统 4.核心电子器件 5.高端通用芯片及基础软件 6.极大规模集成电路制造技术及成套工艺 7.新一代宽带无线移动通信 8.高档数控机床与基础制造技术 9.大型油气田及煤层气开发大型油气田及煤层气开发 10.大型先进压水堆及高温气冷堆核电站 11.水体污染控制与治理 12.转
18、基因生物新品种培育 13.重大新药创制 14.艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治煤层气焦炉煤气天然气煤制天然气主要成分CH4 大于97.8%少量CO2、N2H2 55%60%CH4 23%27%CO 5%8%N2 3%7%少量H2SCH4、少量H2SH2 38%CO 17%CH4 13%CO2 29%热值8263-9299千卡/立方米 4000-4300千卡/立方米 7700-9310千卡/立方米 8500-9000千卡/立方米毒性无毒CO有毒H2S有毒CO有毒燃烧产物H2OCO2H2OCO2H2OCO2H2OCO2山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o“气化山西气化山
19、西”之之“四气四气”2010年7月29日，时任山西省委书记袁纯清提出“气化山西”，加快“四气”产业一体化。“四气”煤层气、焦炉煤气、天然气和煤制天然气 省内主要从事天然气（煤层气）业务的单位：山西国新能源公司、山西国化公司、晋能集团山西燃气产业集团、晋煤集团（太原煤气化（托管）、集团公司煤层气事业部）山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司煤层气焦炉煤气天然气煤制天然气来源 煤层，有煤就有气炼焦过程的副产物陕京一线陕京二线西气东输尚无产能，但与中海油在大同有合作应用情况目前，190亿M3,利用率仅27%已利用110亿M3，仍有40亿M3可利用2015年60亿M3，2020年
20、100亿M32015年 40亿M3，2020年120亿M3 山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 应用领域：应用领域：o 发电发电o 化工化工o 冶金冶金o 玻璃陶瓷玻璃陶瓷o 炊事炊事o 集中空调的燃料和原料集中空调的燃料和原料山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 煤层气的优势煤层气的优势 1.价格低：目前晋城地区汽柴油价格为6元/升左右，而车用压缩煤层气价格为3.8元/标准立方米。3.9山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 2.用量省:1NM3煤层气相当于1.08L汽油或者0.94L柴油。燃料百公里耗量单价日成本/
21、元节约/%出租车300KM93#汽油8L7.6元/L182.450.8煤层气8.8NM33.4元/NM389.8公交车250KM柴油20L7.6元/L38050.8煤层气22NM33.4元/NM3187载重大卡250KM柴油40L7.6元/L76050.8煤层气44NM33.4元/NM3374山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 3.污染少：使用煤层气后，尾气中 CO将减少90%以上，HC减少70%以上，NOx减少40%左右，CO2减少24%以上，SO2减少90%，噪声降低40%左右。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 4.使用安全：（1）
22、煤层气相对密度为0.58-0.62，轻于空气，一旦泄漏后易扩散，不易积聚着火，汽柴油呈液态，不易散失，易于着火爆炸。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司（2）煤层气自燃点为650,汽柴油自燃点为510-530,故煤层气比汽柴油泄漏后着火的危险性少。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 （3）煤层气成份不含CO，减少了泄漏时对人畜生命造成危害。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 （4）防爆炸，煤层气汽车用钢瓶是高压容器，试验压力高于工作压力4倍，且装有防爆措施。而汽柴油汽车油箱系非压力容器，碰撞着火后容易爆炸。山西铭石煤层
23、气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司5.延长汽车发动机的使用寿命及维修周期：（1）煤层气辛烷值大于100，高于汽柴油5-10%，故运行平稳无爆震。（2）煤层气燃烧充分，对机油污染小，减少发动机的磨损，延长发动机的寿命及维修周期。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 6.车辆维修保养费用较使用汽柴油低。延长更换机油和机油滤芯、汽油滤芯、空气滤芯和清洗节气门的时间。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司二、燃气输配管网系统二、燃气输配管网系统山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 天然气输配系统的构成天然气输配系统的
24、构成o 1、城市燃气的供应方式（1）管道天然气 指通过长输管道把天然气引入到各个城市。液化天然气（缩写为 LNG）指在一个大气压下，天然气被冷却至约-162 时，可以由气态转变成液态，其体积约小为同量气态天然气体积的 1/600，重量仅为同 体积水的 45%左右。压缩天然气（缩写为 CNG）指把天然气加压到 2025Mpa 的压力后以气态储存 在容器中的方式。它与管道天然气的组分相同。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o天然气管道输配系统流程天然气管道输配系统流程 天然气从气井开采出来以后，经过矿场集输管道集中到净化厂，处理后，由长输管 道输送至城市管网，供给工业和民
25、用的用户。由气井到用户，天然气都在密闭的状态下输送，形成一个输气系统。长输管道是连接气田净化处理厂与城市之间的干线输气管道，它具有输气量大，压力高，运距长的特点。城市燃气管道由门站，线路工程及其附属设施组成，根据用户情况和管线距离条件，输气管道设有调压站，计量站及阀室，通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配 气管网或直接输往用户。接受站(门站)负责接受天然气输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇 供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的天然气的流量与压力，必要时还需对天然气进行净化。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 城镇燃气管网输配系统城镇燃气管网输配系
26、统山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管网的分类及其选择o 1 根据用途分类根据用途分类 1）长距离输气管线 区的气源点。2）城市燃气管道 3）工业企业燃气管道 山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o根据形状分类根据形状分类 城市管网根据形状可分为：（1）枝状管网。枝状管网形状像树枝，其特点是其中的每个用气点的气体只可能来自一个方向，一般只适用于较小的城市或企业内部，起源单一，如遭到破坏是可以立即切断起源；（2）环状管网。由若干封闭成环的管段组成，流入环中某管段的气体可由一条管段或同时由多条管段供给。使用环状
27、管网能够使气体分配调节更加灵活可靠，尤其是当管网局部破坏时管网仍可以运转，不会影响整个管网的供气；此外，在环状管网中气体压力的分布比较均匀，天然气可同时沿几条管道流动，因此，环状管网的直径可比枝状管网小一些。（3）环枝状管网。环状与枝状混合使用的一种管网形式，是工程设计中常用的管网形式。市中各级压力管网的干管，特别是中压以上干管，是供气的主动脉，为保证供气的安全可靠，应连成环网。初建时也可以是树枝状或半环状，逐步发展成环网。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o根据敷设方式分类根据敷设方式分类 1）地下燃气管道 2）架空燃气管道敷设。一般在城市中常采用地下敷设。在管道通
28、过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应。根据输气压力分类 天然气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为天然气管道的气密性与其他管道 相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。管道中的压力 越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 我国城市燃气管道根据输气压力我国城市燃气管道根据输气压力般分为：般分为：（1）高压 A 燃气管道：2.5MPaP4.0MPa；
29、（2）高压 B 燃气管道：1.6MPaP2.5MPa；（3）次高压 A 燃气管道：0.8MPaP1.6MPa；（4）次高压 B 燃气管道：0.4MPaP0.8MPa；（5）中压 A 燃气管道：0.2MPaP0.4MPa。（6）中压 B 燃气管道：0.01MPaP0.2MPa（7）.低压燃气管道：P0.01MPa 山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o城市燃气管网及其选择城市燃气管网及其选择o1 城市燃气输配系统的构成 现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分构成：1）低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。2）城市燃气分配站或压气站、各种类型的调压站
30、或调压装置，3）储配站。4）监控与调度中心；5）维护管理中心。输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气，在运行管理方面应是安全的在维修检测方面应是简便的。还应考虑在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不致影响 全系统的工作。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o2 城市燃气管网系统城市燃气管网系统 城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为：的管网压力级制不同可分为：1）一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气。如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。2）两
31、级系统：由低压和中压 B 或低压和中压A两级管道组成 3）三级系统：包括低压、中压和高压的三级管网。4）多级系统：由低压、中压 B、中压 A 和高压 B，甚至高压 A 的管网组成。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o3 采用不同压力级制的必要性城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级采用不同压力级制的必要性城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级制，制，其原因如下：其原因如下：1）管网采用不同的压力级制是比较经济的。因为大部分燃气由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材。如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则采
32、用较高的输气压力比较经济合理，有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。当然，管网 内燃气的压力增高后，输送燃气所消耗的能量可能也随之增加。2）各类用户需要的燃气压力不同。如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大型工业企业则需要中压或高压燃气。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 1.牺牲阳极法:将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使 被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的 电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此
33、称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护 2.强制电流保护法将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o燃气输配系统的供需平衡燃气输配系统的供需平衡 原因：城市燃气的需用工况是不均匀的，随月、日、时而变化，但一般燃气气源的供应量 是均匀的，不可能完全随需用工况而变化。为了解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾，不间断地向用户供应燃气，保证各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气，必须采取 合适的方法使燃气输配系统供需平衡。供需平衡方法 1 改变气源的生产能力和设置机动气源 采用改变气源的生
34、产能力和设置机动气源，必须考虑气源运转、停止的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度。同时应考虑供气的安全可靠和技术经济合理 性。2 利用缓冲用户和发挥调度的作用 一些大型的工业企业、锅炉房等都可作为城市燃气供应的缓冲用户。夏季用气低峰时，把余气供给它们燃烧，而冬季高峰时，这些缓冲用户改烧固体燃料或液体燃料。此方法平衡季节不均匀用气及一部分日不均匀用气。可采用调整大型工业企业用户厂休日和作息时间，以平衡部分日不均匀用气。此外，还采用计划调配用气的方法。随时掌握各工业企业的实际用气和计划用气量。对居民生活用户和公共建筑用户则设一些测点，在测点装置燃气总计量表，掌握用气情 况。根据工业企业
35、、居民生活及公共建筑的用气量和用气工况，制定调度计划，通过 调度计划调整供气量。3利用储气设施 山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 燃气用户分类及供气原则燃气用户分类及供气原则 城市燃气用户按照用户类型分类为：居民生活用气、商业、公福用气、工业企业生产用气、采暖通风和空调用气、燃气汽车用气、发电用气、化工原料用气。1、居民生活用气、居民生活用气 居民生活用气主要指居民用于炊事、日常生活用热水的用气,是城市燃气供应的基本用户，应优先供应和发展。2、商业、公福用气、商业、公福用气 包括职工食堂、幼儿园、托儿所、医院、饭店、宾馆、机关、学校和科研单位等的用气，燃气除了主要
36、用于炊事和热水外，部分学校科研单位还用于实验室。商业用户也是城市燃气供应的基本用户。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 3、工业企业生产用气、工业企业生产用气 工业企业生产设备和生产过程作为燃料的用气。4、采暖通风和空调用气采暖通风和空调用气 指上述三类用气中较大型采暖通风和空调设施的用气。5、燃气汽车用气燃气汽车用气 燃气汽车在近年得到了很大的发展，燃气汽车用量出现显著增长。6、发电用气、发电用气 发电用气一般以天然气为燃料并由长输管线系统直供。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 各类用户的用气量指各类用户的用气量指 1、居民生活用气量指
37、标 居民生活用气量指标又称为用气定额，是指每人每年消耗的燃气量（折算为热量）。2、商业、公福用气量指标 商业、公福用气量指标是指成品或单位设施或每人每年消耗的燃气量（折算为热量）。3、采暖通风和空调用气量指标 应该按照城市热力管网设计规范或当地建筑物耗热量指标确定。4、4、燃气汽车用气量指标 与汽车种类、车型和单位时间运营里程有关。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司 主要输配设备主要输配设备o钢管：按照加工工艺分类钢管：按照加工工艺分类 无缝钢管：热轧无缝钢管、冷拔无缝钢管；焊无缝钢管：热轧无缝钢管、冷拔无缝钢管；焊接钢管：螺旋缝焊接钢管、直缝高频焊接钢管、镀锌焊接钢
38、管。接钢管：螺旋缝焊接钢管、直缝高频焊接钢管、镀锌焊接钢管。我国现我国现阶段长输管道管道一般采用螺旋缝双面埋弧焊钢管，。阶段长输管道管道一般采用螺旋缝双面埋弧焊钢管，。我公司我公司“西区东送西区东送”管道设计压力管道设计压力 4.5MPa，属高压，属高压 A 类，管道采用螺类，管道采用螺旋缝双面埋弧焊钢管，用防腐（旋缝双面埋弧焊钢管，用防腐（高强度管线钢高强度管线钢 X52（L360）制成，加强级）制成，加强级 3PE 防腐（防腐（GB/T 9711.2-1999）线路：为便于管道的维护管理，管道沿线应设置的标志有以下几种线路：为便于管道的维护管理，管道沿线应设置的标志有以下几种:应设应设置里
39、程桩、转角桩，并标明管道的主要参数；沿管道起点至终点每隔置里程桩、转角桩，并标明管道的主要参数；沿管道起点至终点每隔 1km 连连续设置阴极保护测试桩，可同里程桩结合设置，置于续设置阴极保护测试桩，可同里程桩结合设置，置于 物流前进方向左侧；物流前进方向左侧；管管道与公路、铁路、河流和地下构筑物交叉处两侧应设置标志桩，通航河流上的道与公路、铁路、河流和地下构筑物交叉处两侧应设置标志桩，通航河流上的穿穿 跨越工程，必须设置警示牌；在易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段应设跨越工程，必须设置警示牌；在易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段应设置警示牌，并应采取保护措施；采用高耸塔架的跨越工程，当影响飞机飞行
40、安置警示牌，并应采取保护措施；采用高耸塔架的跨越工程，当影响飞机飞行安全时，应设置警示灯。全时，应设置警示灯。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 阀门阀门 按用途和作用分类，可分为：截断阀类 主要用于截断或接通管路中的介质流。如截止阀、闸阀、球阀、旋塞阀、蝶阀、隔膜阀等。止回阀类用于阻止介质倒流。如各种不同结构的止回阀。调节阀类 主要用于调节管路中介质的压力和流量。如调节阀、节流阀、减压阀等。分流阀类 用于改变管路中介质流动的方向，起分配、分流或混合介质的作用。用于超压安全保护，排放多余介质，防止压力超过规定数值。如各种类型的安全阀。多用阀类用于替代两个、三个甚至更
41、多个类型的阀门。如截止止回阀、止回球阀、截止止回安全阀等。其他特殊专用阀类 如排污阀、放空阀、清焦阀、清管阀等。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 常见阀门结构及优缺点常见阀门结构及优缺点 球阀：启闭件是一个球体，实现开启和关闭的目的。球阀：启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转 90实现开启和关闭的目的。实现开启和关闭的目的 球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀的种类：常见的球阀按球阀结构分为浮动式球阀和固定式球阀山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 优点优点：具有最
42、低的流阻（实际为 0）；在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封；可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为 0.05-0.1s；工作介质在双面上密封可靠；在全开和全闭时，高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀；全焊接阀体的球阀，可以 直埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，最高使用寿命可达 30 年，是石油、天然气管线最理 想的阀门。缺点缺点：球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯，低温时密封材料变硬时，密封 的可靠性就受到破坏。聚四氟乙烯的耐温等级较低，只能在小于 180情况下使用。长期 使用的情况下，一般只会在 120以下使用；调节性能相对于截止阀要差一些，尤其是气 动阀（或电动阀）。山西铭石煤层气
43、利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 截止阀截止阀：是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。山西铭石煤层
44、气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 优点优点：在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的磨擦力比闸阀小，因而耐 磨；开启高度一般仅为阀座通道的 1/4，因此比闸阀小得多；通常在阀体和阀瓣上只有一 个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修；由于其填料一般为石棉与石墨的混合物，故耐温等级较高。缺点缺点：由于介质通过阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于 大多数其他类型的阀门；由于行程较长，开启速度较球阀慢。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o调压设备调压设备o调压器分类 燃气调压器（减压阀，燃气调压器（gas pressure regul
45、ator）俗称减压阀，是通过自动改变经调节阀的燃）俗称减压阀 气流量而使出口燃气保持规定压力的设备，通常分为直接作用式和间接作用式两种。目前运行的城市天然气门站多采用截止式调压器和轴流式调压器，这两种调压器均为间接作用调压器，即通过指挥器与主调压器联合作用实现调压。截止式调压器 调压器的阀口为非全通径(即阀口全开口径比调压器口径要小)，阀体采用铸造，少数部件锻造，制造成本比轴流式调压器低。气体下进上出，在调压器内做逆“Z”字形流动，一方面气体会产生气蚀，冲刷阀体死角；另一方面气体在阀体内 2 次转弯会产生一定压 力损失和较大的噪声。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o
46、 轴流式调压器轴流式调压器 o 调压器阀体采用锻钢制造，与铸钢相比锻钢的金属晶粒更细、更致密，从而具有更 高的强度和金属致密度，锻钢阀体在高压工况下使用安全性更高。气体通过调压器时为直线(轴向)流动，不会产生气蚀。调压器阀口为全通径(即阀口全开口径与调压器口径相同)，一方面阀体阻力小、流态好、同等工况下产生的噪声比截 止式调压器小，同等口径、同等压力下，轴流式调压器的额定流量要高出截止式调压器 15%以上；另一方面，气体携带的微小固体杂质(灰尘等)不易淤积在阀口造成调压器关闭不严等故障，在实际应用中轴流式调压器故障率要低于截止式调压器。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公
47、司o 紧急切断阀 o 这是一种安全装置，当某些故障引起调压器出口压力达到予定介入值时，它立即自 动截断气流阻止燃气继续流向下游，从而保障用户安全。需要时也可手动操纵该装置截断气流。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 常规故障原因常规故障原因o 调压器工作不正常，也有可能是指挥器的故障，详见指挥器的常见故障原因。调压器阀口不开：调压器无进出口压力，指挥器无进出口压力，调压器的皮膜损害。调压器出口设定压力降低：进口压力不够，实际流量超过调压器的设计流量，指挥器送气部分损坏，过滤器进口堵塞。调压器的出口设定压力升高：密封件磨损、阀口密封垫片磨损。调压器震颤：取压管连接错位
48、、流量过低、指挥器上的取压泄压阀孔口径不对。结冰：调压前的热交换系统（电热带）不工作或热量不足、流量过低。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o计量设备计量设备 随着计量技术的不断发展，贸易交接计量采用的流量计已由过去的孔板流量计、涡街流量计发展到目前较为认同的涡轮流量计和超声波流量计、罗茨流量计。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 涡轮流量计o 涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有精度高，重复性好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道 中测量低粘度气体的体积流量和总量。山西铭石煤层
49、气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 计量原理计量原理：计量时气流通过进口端的整流器后，作用在轴向安装的叶轮上，叶轮的转数和气体的流速成正比，通过涡轮蜗杆及磁耦合机构将叶轮的转动传送至表头计数器。流量计机械表头显示工况压力和温度条件下的累计体积流量。流量计本体包括了带有涡轮轴的测量系统。测量元件的上游安装了整流器，能充分消除气流的扰动和旋涡，使气体平稳的通过测量元件。承压侧的涡轮产生的旋转运动通过涡轮涡杆及磁耦合机构传送到非承压侧的表头，涡轮转数经过表头的齿轮机构被减速，减速比可通过选择适当的可调节齿轮进行调整，机械计数器显示出工况下的体积流量，同时输出相应的低频脉冲信号。在涡轮
50、流量计的叶轮和辅助叶轮上输出感应式高频信号。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层气利用股份有限公司o 辅助叶轮是一个凸轮，它与涡轮安装在同一个轴上，能与涡轮同步工作。涡轮流量计是精密的测量仪器械，在运输、储存及操作过程中要特别注意。不要堵 塞下游管线及下游调压站，这样会产生过高的流速而造成涡轮的损害。涡轮流量计短期的最大超负荷能力为 1.2Qmax。这样的负载情况应尽量避免，为了保护流量计要避免不必要的高流速。气流要避免振动和跳动，并且减少异类颗粒、尘土及液体的含量。建议在涡轮流量 计前面安装过滤器和分离器。涡轮流量计的上游不应有影响气流的因素。山西铭石煤层气利用股份有限公司山西铭石煤层
