一种地埋天然气管道系统的制作方法

本实用新型涉及天然气管道技术领域，具体涉及一种地埋天然气管道系统。

背景技术：

自1865年美国建成世界上第一条输油管道至今，管道运输业已有150 年的历史。在全球已建成的230多万公里管道中，输气管道约占60％。天然气管道的保护工作非常重要，一旦出现事故后果不堪设想，特别是对于埋地型天然气管道，具有非常强的隐蔽性，必须做好防腐措施。

以天然气电厂为例，经天然气增压机增压后的出口天然气温度最高可达80℃，而根据CJJ95—2013《城镇天然气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》对普通天然气埋地钢制管道防腐层工作温度要求为-30℃～70℃，现有地埋天然气管道技术中，天然气轮机前需增设冷却器先将天然气温度降低后进行地埋敷设，出离地面后再将天然气温度通过加热器加热至天然气轮机对天然气的要求温度，浪费了大量的热能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种地埋天然气管道系统，以解决现有技术中浪费能源的问题。

本实用新型提供一种地埋天然气管道系统，其特征在于：所述地埋天然气管道系统包括：天然气压缩机、天然气加热器以及天然气轮机，所述天然气压缩机经过预制直埋保温管连接所述天然气加热器，经过所述天然气加热器加热的天然气输送至所述天然气轮机；所述预制直埋保温管埋设于地下。

优选地，所述预制直埋保温管包括最内层的钢管，所述钢管为所述预制直埋保温管的主体结构层；所述钢管壁的外圆周表面覆盖一层保温层，所述保温层的外壁的圆周表面覆盖一层防腐层；所述钢管、保温层以及防腐层形成复合层管壁结构。

优选地，所述保温层为硬质聚氨酯泡沫层。

优选地，所述预制直埋保温管可承受连续最高温度为200度。

优选地，所述防腐层采用聚乙烯防腐层，所述聚乙烯防腐层为3层结构。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型中的地埋天然气管道系统，可以去掉所述天然气压缩机出口的后置冷却器，即节约设备投资成本；同时，在现有的地埋天然气管道系统中，由于设置了后置冷却器，所述天然气经过先冷却后加热的过程，浪费了大量的热能，本实用新型通过设置地埋天然气管道系统，省去了先冷却的过程，节约了大量的能源。

附图说明

图1是现有技术中地埋天然气管道系统的结构示意图；

图2是本实用新型地埋天然气管道系统的结构示意图；

图3是本实用新型预制直埋保温管的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

目前天然气电厂内的地埋天然气管道系统如图1所示，包括天然气压缩机1、后置冷却器2、天然气加热器3以及天然气轮机4，所述后置冷却器2 之后通过地埋管道5将天然气输送至天然气加热器3。

其中，所述地埋管道5包括内层的钢管层以及包裹于所述钢管层外侧的防腐层，所述防腐层为3PE防腐层。PE吸水性低，柔软性好，有很高的防腐可靠性，但适用于常温天然气输送，管道内介质温度较高时会引起防腐层的快速老化或破坏。地埋管道的防腐层采用聚乙烯防腐层、熔结环氧粉末防腐层或者聚乙烯胶带防腐层。所述防腐层的工作温度应为-30～70℃，根据常规设计要求，在所述地埋管道内的介质温度超过50℃则需进行保温处理，而在上述系统中，经所述天然气压缩机增压后的出口天然气温度最高可达80 ℃，超出了所述地埋管道防腐层的工作温度范围。

最简单的办法是将天然气温度降低至50℃以下，因此，在上述地埋天然气管道系统中，在所述天然气压缩机出口总管上增设后置冷却器，将所述天然气的温度降至适合所述地埋管道的温度，所述后置冷却器的冷却源可采用闭式循环水。

考虑到地埋天然气管道系统在天然气轮机前还设置有天然气加热器，所述天然气加热器通过锅炉给水将天然气温度加热至200℃左右，如果将天然气压缩机出口的天然气温度降低，在进入天然气轮机前还需要额外的热量去加热天然气。折旧浪费了大量的能源。

另外，在工程施工中，影响所述地埋管道防腐层性能的因素较多，如各工序的布局、设备的选型、表面质量、加热方式、物料特性等，控制不好则会导致涂层粘结力小、过薄、开裂或气泡等现象，施工难度较高，另外造价较高。

本实用新型提供一种地埋天然气管道系统，所述地埋天然气管道系统包括：天然气压缩机1、天然气加热器3以及天然气轮机4，所述天然气压缩机1经过预制直埋保温管6连接所述天然气加热器3，经过所述天然气加热器3加热的天然气输送至所述天然气轮机4。所述预制直埋保温管6包括最内层的钢管601以及设置于所述钢管601外侧的防腐层603，所述钢管601 和所述防腐层603之间还设置有保温层602，所述保温层602为硬质聚氨酯泡沫层。

聚氨酯泡沫能与各种材料进行牢固的粘合，因此，作为所述预制直埋保温管的保温层几乎无需考虑所述防腐层与之粘合的问题，所述钢管层和所述防腐层能够与所述保温层紧密结合，具有良好的机械性能和绝热性能，另由于聚氨酯泡沫闭孔率可达92％以上，能够有效地防止水、湿气以及腐蚀性液体和气体的浸透及微生物的滋生和发展。在工程施工中，占地少、施工快，相比利于环境的保护，不需敷设管沟，可直接埋入地下或水中。所述保温层可以现场浇灌或预制成型，施工简便，综合造价较低，而且维护费用极低。

进一步地，由于设置有所述保温层，所述预制直埋保温管可承受连续最高温度为200度。而经所述天然气压缩机增压后的出口天然气温度最高可达 80℃，在所述天然气压缩机出口天然气管道无需增设后置冷却器，直接地埋敷设。采用预制直埋保温管道具备保温效果，天然气热量耗损低。天然气管道出离地面后用天然气加热器进行加热，将天然气温度提升至天然气轮机所需温度。

本实用新型中的地埋天然气管道系统，可以去掉所述天然气压缩机出口的后置冷却器，即节约设备投资成本，经对同类型某项目调研可知，在不考虑运行成本及后期维护成本前提下，增设后置冷却器的初期投入为：每台天然气压缩机选配一台国产管式换热器成本为143万/套。本实用新型的地埋天然气管道系统在前期设备投入上节约了大量的投入成本。

另外，在现有的地埋天然气管道系统中，由于设置了后置冷却器，所述天然气经过先冷却后加热的过程，浪费了大量的热能。

例如，在一个是实施例中，天然气轮机额定耗气量为93939Nm³/h；天然气标况参数时：T1＝273K(0℃)，P1＝101352Pa，V1(比容为密度的倒数) ＝1.43Nm³/Kg；根据气体方程：

PV＝nRT

天然气质量流量m为65691.61Kg/h。

查表知：60℃时，天然气比热容C＝2.336Kj/(Kg·K)，天然气压缩机出口天然气温度平均值为68℃，则△T＝18K，则根据：

Q＝m·C·△T

C为比热容，单位J/(Kg.K)；△T为温差，单位为K；

节约的热能Q为2762200.75Kj/h。

在本实施例中，所用天然气低位发热量为Qnet.ar为32.72MJ/Nm³，根据方程：

V＝Q/Qnet.ar

每小时节约的天然气量为84.419Nm³/h。联合循环机组年运行小时数 5150小时，应用本工艺技术单台天然气轮机每年可节约的天然气量为： 434757.85Nm³，四台天然气轮机每年至少能节约天然气量1739031.4Nm³。按照2016年天然气价格2.7元/Nm³计算，每年节约的天然气约469.5万元。

另外若对天然气先冷却后升温，所需的冷却水源增加，同时水泵的电耗量也相应增加。

通过以上计算可知该实施例中达到的节能效果分别有：

1.降低了初期后置冷却器设备购置的投资成本572万；

2.每年至少能节约热能折算成天然气量1739031.4Nm3，约469.5万元；同时节约了冷却水的水泵电耗。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。