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  • 天然氣長(zhǎng)輸管線中水化物生成的工況分析與控制

    時(shí)間:2024-08-20 12:29:35 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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    天然氣長(zhǎng)輸管線中水化物生成的工況分析與控制

    摘 要:應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)天然氣的各種性質(zhì)參數(shù)與長(zhǎng)輸管線輸配工況下水化物生成進(jìn)行研究,獲得水化物生成規(guī)律與不生成水化物的界限參數(shù),提出控制天然氣初始參數(shù)防止水化物生成的有效方法。

    一、前言

      天然氣在長(zhǎng)輸管線中生成水化物將引起流通能力降低,甚至堵塞,是天然氣輸送中應(yīng)重視的問(wèn)題。在各種天然氣性質(zhì)參數(shù)與管線輸配工況下,正確測(cè)算水化物生成的工況,生成地點(diǎn)與數(shù)量,獲得不生成水化物的“初始界限參數(shù)”,提出控制初始參數(shù)的方法以減少或防止水化物的生成。本文應(yīng)用作者開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行上述工作。

    二、主要計(jì)算公式

      作者在開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)軟件過(guò)程中,根據(jù)文獻(xiàn)[1]等提供資料,部分公式與系數(shù)采用曲線擬合等方式獲得。主要計(jì)算公式如下:

    三、計(jì)算與分析

    1、不同流速下水化物生成狀況

      水蒸氣飽和的純天然氣以四種不同日流量、由直徑400MM管線輸送,并設(shè)定小時(shí)流量均勻,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

    表1

    項(xiàng) 目VD400X104300X104200X104100X104 

    沿

    點(diǎn)

    1L44.80725.25315.5977.616W18.81017.16016.74916.622HW5.4693.7553.3973.295VHD24.30612.5167.5493.661GPR4.4325.5475.8795.985LPR4.4295.5445.8765.982GT8.22010.1010.59010.7402L/61.07226.83912.576W/13.41513.36113.337HW/5.9614.5594.308VHD/19.87010.1304.786GPR/4.8595.7935.976LPR/2.8993.8494.046GT/4.6107.0407.460

    注:天然氣體積成分(%):CH498.0、C3H8 0.3、C4H100.3、C5H12 0.4、N2 1.0,管線起點(diǎn)壓力:6.0Mpa(相對(duì)壓力),管線起點(diǎn)天然氣溫度:20℃,水蒸氣含量:30g/NM3,管線埋深:IM,管線埋深出土壤溫度:2℃。

      由表1可見(jiàn),由于流量不同而使水化物生成量出現(xiàn)較大差別。以單位體積天然氣用于生成水化物的水蒸氣耗量HW衡量水化物的多少。對(duì)應(yīng)于四種流量分別為5.469g/NM3、9.716g/NM3、7.956g/NM3與7.603g/NM3。其中生成次數(shù)少的場(chǎng)合,顯然水蒸氣耗量少,而生成次數(shù)相同時(shí),水蒸氣耗量隨流量或流速的降低而減少。對(duì)于一定工況必然存在一個(gè)水蒸氣耗量最大的流量或流速,稱(chēng)之為“最不利流量”或“最不利流速”,此流量或流速下生成最大量的水化物。對(duì)于表1的工況,最不利流量為302X104NM3/日,此時(shí)水蒸氣耗量為9.964g/NM3。因此控制流量或流速,偏離以最不利流量或流速為峰值的不利區(qū)域,可以有

    效降低或避免水化物的生成。

    2、改變天然氣水蒸氣含量時(shí)水化物生成狀況

      設(shè)定管線起點(diǎn)天然氣的水蒸氣含量由表1飽和狀態(tài)的30g/NM3降至未飽和狀態(tài)的15g/NM3,其余原始數(shù)據(jù)同表1,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

    表2 項(xiàng) 目VD400X104300X104200X104100X104 

    沿

    點(diǎn)

    1L/37.32420.3089.645W/15.00515.00215.0HW/4.8013.9653.766VHD/16.0058.8114.184GPR/5.3245.8435.982LPR/4.0804.7874.985GT/7.5308.8709.2102L//47.52119.066W//11.04111.242HW//5.2124.841VHD//11.5825.379GPR//5.6325.964LPR//2.6713.014GT//3.8904.950

    對(duì)比表1與表2可見(jiàn),當(dāng)水蒸氣含量降至15g/NM3,即不飽和狀態(tài)時(shí),在流量或流速較大的場(chǎng)合,即流量為400X104NM3/日與300X104NM3/日出現(xiàn)水化物不生成與生成次數(shù)減少而降低總生成量。而在流量或流速較小的場(chǎng)合,即流量為200x104NM3/日與100x104NM3/日,水化物生成量分別增加2.714M3/日與1.116M

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