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天然气作为一种清洁高效的绿色能源,逐渐取代了其他污染较大的能源,成为城市发电、民用的主要供应能源。随着中国经济社会的高速发展,人民生活水平的日渐提高,天然气的需求量日益增长,城市天然气管网建设进入了快速发展时期。天然气管道大多为埋地敷设,在管道服役期间,由于长时间暴露在大气和土壤环境中,在存在水、氧气,电解质的环境中,金属管道会受到腐蚀作用,加快缩短管道的使用寿命,并且存在严重的事故安全隐患。目前,通常采用内防腐、外防腐、阴极保护多种技术相结合的方式对管道进行腐蚀保护。强制电流阴极保护系统是天然气管道腐蚀保护措施中成效较好的一种,通常需要接入市电为管道提供保护电流。为解决偏远地区电力线路敷设距离远、成本高等问题,需要为天然气管道腐蚀保护系统提供一种不依赖市电且在恶劣天气环境中依然可正常工作的供电系统。首先,本文比选了使用太阳能、风能、管网压力能这三种供电方式,确定了使用管网压力能发电装置发电用于管道阴极保护工艺的可行性。通过对透平膨胀发电机组、活塞式膨胀发电机组、螺杆膨胀发电机组、流体马达、管道内置发电这五种供电装置在适用工况和发电能力方面的分析和比较,确定了管道内置发电技术与强制电流阴极保护系统匹配性最佳。其次,以某城市燃气管网的具体工况为研究背景,开发了一套压力能发电用于管道阴极保护的工艺方案。该工艺回收支线天然气管道(管径DN50、管压0.3MPa、运行流量550~700Nm~3/h)的压力能发电,在不产生明显压力降的情况下,所发出的电能可为长度16.5Km,外径D1000,材质X70,壁厚17.5mm,埋深1.5m,设计压力4.0MPa,设计流量110×10~4Nm~3/h的干线埋地管道提供阴极保护。最后,对管道内置发电装置进行了实验测试,实验结果表明:额定功率为20W的发电装置,在管径为DN50,进口压力为0.2至0.3MPa,流量600Nm~3/h的条件下,该供电装置发电能力最优。可确定在该工况下,所设计的工艺方案可实现强制电流阴极保护系统的自供电,发出的电力品质稳定,满足设计管段的腐蚀保护需求。