1、.東平*能源有限公司CNG加氣子站工程工藝計算書審 定復(fù) 核設(shè) 計 設(shè)計公司 二O一四年二月一、工程簡介本項目為*有限公司CNG加氣子站工程，位于*省道南側(cè)預(yù)留建筑用地，總4464m（約 6.7 畝），設(shè)計供氣能力為1.0萬Nm/d。加氣站總建筑占地面積為602.56m，總建筑面積為602.56m，其中站房為154.8m，輔助用房為86.4 m，加氣罩棚為240.0m。站內(nèi)主要配置額定排量為1000Nm/h 的壓縮機2臺（一開一備）、4000Nm/h 的卸氣柱1臺、儲氣井三口（2m*3個）、1m的污水罐1臺，240Nm/min的加氣機2臺。設(shè)計定員12人。二、設(shè)備選型1壓縮機加氣站設(shè)計規(guī)模1.

2、0萬Nm3/日。按正常情況考慮，本站有效加氣時間為1012小時/天，則要求壓縮機小時總排量為8401000 Nm3/時。本項目設(shè)置2臺CNG壓縮機（一開一備）。其設(shè)計參數(shù)如見下表： 壓縮機設(shè)備參數(shù) 表 2-序號項目技術(shù)參數(shù)備注1數(shù)量2臺一開一備2機組名稱CNG 橇裝壓縮機3壓縮級數(shù)二級4控制方式自動5工作介質(zhì)天然氣6吸氣壓力3.0MPa20MPa（表壓）7排氣壓力25MPa8額定功率75kw9平均排氣量1000Nm3/h10傳動方式彈性連軸器直接驅(qū)動11進(jìn)氣溫度3012排氣溫度不高于環(huán)境 1513潤滑方式無油潤滑結(jié)構(gòu)，強制少油潤滑14冷卻方式風(fēng)冷15安裝方式整體橇裝2加氣機根據(jù)本站設(shè)計規(guī)模及加

3、氣區(qū)布置，設(shè)置2臺加氣機即可滿足本站工藝設(shè)計要求。本項目選用加氣機兩臺，其主要技術(shù)參數(shù)見下表。加氣機參數(shù)表 表2-2序號項目技術(shù)參數(shù)備注1臺數(shù)22額定工作壓力20MPa3最大工作壓力25MPa4設(shè)計壓力27.5MPa5耐壓強度37.5MPa6最大流量40Nm3/min7計量精度0.5%8環(huán)境溫度-45+509單次計量范圍09999.99 m3 或元10累計計量范圍09999.99 m3 或元11單價預(yù)制范圍0.0199.99 元/m312密度預(yù)制范圍0.00010.999913讀數(shù)最小分度值0.01 m3；0.01 元14電源220V15%50HZ1Hz15功率200W16管線14X217計量

4、方式自動計量帶夜光顯示18防爆等級ExdemibAT419質(zhì)量流量計進(jìn)口產(chǎn)品并帶有溫度傳感器進(jìn)行補償3卸氣柱根據(jù)本站設(shè)計規(guī)模及站區(qū)布置，設(shè)置1臺卸氣柱即可滿足本站工藝設(shè)計要求。本項目選用卸氣柱一臺，其主要技術(shù)參數(shù)見下表。卸氣柱參數(shù)表 表2-3序號項目技術(shù)參數(shù)備注1臺數(shù)12額定工作壓力20MPa3最大工作壓力25MPa4設(shè)計壓力27.5MPa5耐壓強度37.5MPa6最大流量40Nm3/min7計量精度0.5%8環(huán)境溫度-45+509單次計量范圍09999.99 m3 或元10累計計量范圍09999.99 m3 或元11單價預(yù)制范圍0.0199.99 元/m312密度預(yù)制范圍0.00010.99

5、9913讀數(shù)最小分度值0.01 m3；0.01 元14電源220V15%50HZ1Hz15功率200W16管線14X217計量方式自動計量帶夜光顯示18防爆等級ExdemibAT419質(zhì)量流量計進(jìn)口產(chǎn)品并帶有溫度傳感器進(jìn)行補償4.污水罐本工程設(shè)置污水罐一臺，水容積V=1m，最高運行壓力0.4MPa。由于CNG罐車運來的壓縮天然氣比較干凈，壓縮機長時間使用時會產(chǎn)生少量污水及廢油，因此1m污水罐能夠滿足正常生產(chǎn)運行要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 污水罐主要技術(shù)參數(shù)表 表 2-4序號項目技術(shù)參數(shù)1介質(zhì)天然氣2設(shè)計壓力0.1MPa3工作壓力常壓4容積1m5）儲氣井本項目儲氣系統(tǒng)用于儲存高壓壓縮天然氣，以便

6、節(jié)省給汽車充氣的時間，儲氣方式為儲氣井，設(shè)置水容積為2m3的高壓儲氣井1組、2m3的中壓儲氣井2組，合計6m3，可儲存壓縮天然氣1500Nm3。儲氣井主要技術(shù)參數(shù)見下表：儲氣井主要技術(shù)參數(shù)表 表2-5儲氣井項目數(shù)據(jù)公稱工作壓力 MPa25環(huán)境溫度 -4060充裝介質(zhì)CNG公稱容積 m32.0水壓試驗壓力 MPa41.7氣密試驗壓力 MPa25三、工藝計算1.基本參數(shù)1）設(shè)計壓力：CNG工藝系統(tǒng)設(shè)計壓力：27.50 MPa。放空管道為2.5MPa，排污管道0.1MPa（常壓）。2）設(shè)計溫度：最高設(shè)計溫度： 50.00最低設(shè)計溫度： -10.003）充裝溫度： 35.004）工藝管道設(shè)計流速工藝管

7、道設(shè)計流速：5.00米/秒。5）壓縮有效運轉(zhuǎn)時間本加氣站4小時用完一車氣（每小時供氣量約1000m）；CNG罐車的平均往返運輸距離： 40公里（單程20公里）；往返運輸時間為：1小時（運載車速40公里/小時）；加氣站?？繒r間、加氣站就位時間按20分鐘計；CNG罐車在加氣母站的平均充氣時間為：3小時（加氣母站平均充氣能力1000m/小時）。2、管徑計算根據(jù)規(guī)范及經(jīng)濟(jì)流速的比較，CNG管道的氣體流速小于或等于5 m/s。管徑采用公式： d計算管道內(nèi)徑（mm） Q管道標(biāo)況流量（Nm3/h）P0標(biāo)況壓力（0.1MPa） P1工況壓力（絕壓：MPa）氣體流速（m/s） Z壓縮因子（壓力小于1.2 MPa

8、時，Z取1）1)CNG管道管徑：P1=20 MPa，流量為1000Nm3/h：17.3mm本工程卸氣柱至壓縮機CNG管道選用管徑D32的不銹鋼管道，本工程卸氣柱至壓縮機CNG管道選用管徑D32的管道，壓縮機至加氣機管道選用管徑D25的管道，儲氣井進(jìn)口管道選用管徑D22的管道。2) 壓縮機放散管道（排污管道）管徑：P1=2.5 MPa，流量為100Nm3/h：根據(jù)天然氣的成分計算出天然氣的臨界壓力為Pc=4.584MPa，臨界溫度Tc=193.25K。在壓力為20MPa,溫度為20時：Pr=P/Pc=(2.5+0.1013)/4.584=0.58，Tr=T/Tc=(273.15+20)/193.

9、25=1.52查得壓縮系數(shù)為：Z=0.9415.6mm設(shè)計選用D57的管道。3、管道壁厚計算：站內(nèi)壓縮機后設(shè)計壓力為27.5MPa（管材選用O6Cr19Ni10無縫鋼管）和2.5MPa（管材選用20#無縫鋼管），下面分別按照鋼制壓力容器（GB150）及工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范（GB50316）進(jìn)行計算。方法一：計算公式為工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范（GB50316）第6.2.1條規(guī)定：當(dāng)tsD0/6時， 管道的設(shè)計厚度（2）=計算厚度（或ts）+腐蝕裕量（不銹鋼：0）管道的名義厚度（3）=設(shè)計厚度（2）/（1-壁厚負(fù)偏差12.5）ts直管計算厚度（mm） Ej焊接接頭系數(shù)P設(shè)計壓力（MPa） t在設(shè)計溫度

10、下材料的許用應(yīng)力（MPa，不銹鋼為137 MPa） D0管道外徑（mm） Y系數(shù)（不銹鋼：0.4）方法二：計算公式為鋼制壓力容器（GB150）第5.2條規(guī)定：當(dāng)p0.4t時：管道的設(shè)計厚度（2）=計算厚度（或ts）+腐蝕裕量（不銹鋼：0）管道的名義厚度（3）=設(shè)計厚度（2）/（1-壁厚負(fù)偏差12.5）-腐蝕裕量（不銹鋼：0）管道的有效厚度（4）管道應(yīng)力計算：1t強度試驗校核：20.9sP設(shè)計壓力（MPa） t在設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力（MPa，不銹鋼為137 MPa）Di管道內(nèi)徑（mm） 焊接接頭系數(shù)（管道為1）Pc應(yīng)力試驗壓力（1.0P：MPa） PT強度試驗壓力（1.5Pc：MPa）S材料

11、在試驗溫度下的屈服點（MPa，不銹鋼為205MPa）A、D32的不銹鋼管道(O6Cr18Ni10)，設(shè)計壓力為27.5 MPa，設(shè)計選取壁厚為6mm，下面進(jìn)行校核計算：方法1：計算壁厚：D/6=32/6=6.3ts=3.54 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：23.5403.54 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：33.54 /（1-0.125）4.05 mm。方法2：t137 MPaPc0.4t計算壓力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa計算厚度：=2.91 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：22.9102.91 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：32.91

12、/（1-0.125）3.33 mm。設(shè)計最終選取D32管道的壁厚為6mm，有效厚度為:46（1-0.125）-05.25mm管道應(yīng)力計算：1=82.16 MPa137 MPa強度試驗校核：2123.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp經(jīng)過管道應(yīng)力計算和強度試驗校校核，D32選取6mm的壁厚滿足設(shè)計要求。B、D57的無縫碳鋼管道(20#)，設(shè)計壓力為2.5MPa，設(shè)計選取壁厚為3.5mm，下面進(jìn)行校核計算：方法1：計算壁厚：D/6=57/6=9.5ts=0.73 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：20.7300.73 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：30.73 /（1-0.12

13、5）0.83 mm。方法2：t137 MPaPc0.4t計算壓力Pc2.5MPa0.4t0.4137154.8 MPa計算厚度：=0.63 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：20.6300.63mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：30.63/（1-0.125）0.72mm。設(shè)計最終選取D57管道的壁厚為3.5mm，有效厚度為:43.5（1-0.125）-03.06mm管道應(yīng)力計算：1=30.16 MPa137 MPa強度試驗校核：245.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp 經(jīng)過管道應(yīng)力計算和強度試驗校校核，D57選取3.5mm的壁厚滿足設(shè)計要求。C、D25的不銹鋼管道(O6Cr

14、18Ni10)，設(shè)計壓力為27.5MPa，設(shè)計選取壁厚為3.5mm，下面進(jìn)行校核計算：方法1：計算壁厚：D/6=25/6=4.2ts=2.37 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：22.3702.37 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：32.37 /（1-0.125）2.71 mm。方法2：t137 MPaPc0.4t計算壓力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa計算厚度：=2.16 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：22.1602.16 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：32.16/（1-0.125）2.47 mm。設(shè)計最終選取D25管道的壁厚為3.5mm，有效

15、厚度為:43.5（1-0.125）-02.67mm管道應(yīng)力計算：1=113.6 MPa137 MPa強度試驗校核：2=170.4 MPa0.9s0.9205=184.5Mp經(jīng)過管道應(yīng)力計算和強度試驗校校核，D25選取3.5mm的壁厚滿足設(shè)計要求。D、D22的不銹鋼管道(O6Cr18Ni10)，設(shè)計壓力為27.5MPa，設(shè)計選取壁厚為3.0mm，下面進(jìn)行校核計算：方法1：計算壁厚：D/6=22/6=3.7ts=2.09 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：22.0902.09 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：32.09 /（1-0.125）2.39 mm。方法2：t137 MPaPc0.4

16、t計算壓力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa計算厚度：=1.90 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：21.9001.90 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：31.90/（1-0.125）2.17 mm。設(shè)計最終選取D22管道的壁厚為3.0mm，有效厚度為:43.0（1-0.125）-02.63mm管道應(yīng)力計算：1=104.6 MPa137 MPa強度試驗校核：2=153.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp經(jīng)過管道應(yīng)力計算和強度試驗校校核，D25選取3.5mm的壁厚滿足設(shè)計要求。E、D12的不銹鋼管道(O6Cr18Ni10)，設(shè)計壓力為27.5MPa，設(shè)計選取壁厚為3mm，下面進(jìn)行校核計算：方法1：計算壁厚：D/6=12/6=2ts=1.18 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：21.1801.18 mm名義厚度（壁厚負(fù)偏差為12.5%）：31.18 /（1-0.125）1.35 mm。方法2：t137 MPaPc0.4t計算壓力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa計算厚度：=0.95 mm設(shè)計厚度（腐蝕裕量取0mm）：20.9500.95 m