'k'k'k 东平**能源有限公司 CNG加气子站工程 工艺计算书
设计公司 O一四年二月 ***
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一、 工程简介 本项目为**有限公司CNG卩气子站工程，位于**省道南侧预留建筑用地，总4464m 2 （约6.7亩），设计供气能力为1.0万Nr3/d。
加气站总建筑占地面积为602.56m2,总建筑面积为602.56m2，其中站房为154.8m 2,辅助用房为86.4 m2,加气罩棚为240.0m2。站内主要配置额定排量为1000Nm/h的 压缩机2台（一开一备）、4000Nm/h的卸气柱1台、储气井三口（ 2n3*3个）、1m3的 污水罐1台，2〜40Nm/min的加气机2台。设计定员12人。 二、 设备选型 1 •压缩机 加气站设计规模1.0万Nm3/0。按正常情况考虑，本站有效加气时间为 10〜12 小时/天，则要求压缩机小时总排量为840〜1000 Nm3/时。 本项目设置2台CNG压缩机（一开一备）。其设计参数如见下表： 压缩机设备参数 表2- 序号 项目 技术参数 备注 1 数量
2台
一开一备
2 机组名称 CNG橇装压缩机 3 压缩级数 二级
4 控制方式 自动
5 工作介质 天然气
6 吸气压力
3.0MPa〜20MPa（表压）
7 排气压力 25MPa 8 额定功率 75kw
9 平均排气 量 1000Nmh 10 传动方式 弹性连轴器直接驱动 11 进气温度 < 30 r
12 排气温度 不咼于环境15
°C
13 润滑方式 无油润滑结构，强制少油 润滑
14 冷却方式 风冷 15 安装方式 整体橇装
2 •加气机 根据本站设计规模及加气区布置，设置2台加气机即可满足本站工艺设计要求 本项目选用加气机两台，其主要技术参数见下表。 加气机参数表 表2-2
序 号 项目 技术参数 备注
1 台数 2 'k'k'k
2 额定工作压力 20MPa 'k'k'k
3 最大工作压力 25MPa 4 设计压力 27.5MPa 5 耐压强度 37.5MPa 6 最大流量 40Nmmi n 7 计量精度 ± 0.5%
8 环境温度 -45 °C 〜+50°
C
9 单次计量范围
0〜9999.99 m3 或元
10 累计计量范围 0〜9999.99 m3 或元
11 单价预制范围 0.01 〜99.99 元/m
3
12 密度预制范围 0.0001 〜0.9999 13 读数最小分度 值 0.01 m3; 0.01 元
14 电源 220V±15%50HZ 土 1Hz
15 功率 <200W
16 管线 ① 14X2 17 计量方式 自动计量带夜光显示
18 防爆等级 ExdemibU AT4
19 质量流量计
进口产品并带有温度传感器进 行
补偿 3.卸气柱 根据本站设计规模及站区布置，设置1台卸气柱即可满足本站工艺设计要求。 本项目选用卸气柱一台，其主要技术参数见下表。 卸气柱参数表 表2-3 序 号 项目 技术参数 备注
1 台数 1 2 额定工作压力 20MPa 3 最大工作压力 25MPa 4 设计压力 27.5MPa
5 耐压强度 37.5MPa 6 最大流量 3 40Nrr/mi n
7 计量精度
± 0.5%
8 环境温度 -45 C 〜+50
C
9 单次计量范围
0〜9999.99 m3 或元
10 累计计量范围 0〜9999.99 m3 或元
11 单价预制范围 0.01 〜99.99 元/m
3
12 密度预制范围 0.0001 〜0.9999 'k'k'k
13 读数最小分度 值 0.01 m3; 0.01 元
14 电源 220V±15%50HZ 土 1Hz
15 功率 <200W 16 管线 ① 14X2 17 计量方式 自动计量带夜光显示
18 防爆等级 ExdemibU AT4
19 质量流量计 进口产品并带有温度传感器进 行
补偿
4.污水罐 本工程设置污水罐一台，水容积 V=1ri3，最高运行压力0.4MP& 由于CN罐车运来的压缩天然气比较干净，压缩机长时间使用时会产生少量污水 及废油，因此1m3污水罐能够满足正常生产运行要求。其主要技术参数如下： 污水罐主要技术参数表 表2-4
序号 项 目 技术参数
1 介质 天然气 2 设计 压力 0.1MPa 3 工作压力 常压
4 容积 1m3
5）储气井 本项目储气系统用于储存高压压缩天然气，以便节省给汽车充气的时间，储气 方式为储气井，设置水容积为2m3勺高压储气井1组、2m3勺中压储气井2组，合计6m3 可储存压缩天然气1500Nm3储气井主要技术参数见下表： 储气井主要技术参数表 表2-5 项目 数据 储 公称工作压力MPa 25
环境温度C -40~60
气 充装介质 CNG
公称容积m3 2.0
井 水压试验压力MPa 41.7
气密试验压力MPa 25
三、工艺计算 1. 基本参数
1）设计压力： CNG工艺系统设计压力：27.50 MPa放空管道为2.5MPa,排污管道0.1MPa（常 -k-k-k
压）。 2）设计温度： 最高设计温度：50.00 C 最低设计温度：-10.00 C 3） 充装温度： < 35.00 C 4） 工艺管道设计流速 工艺管道设计流速：5.00米/秒。 5） 压缩有效运转时间 本加气站4小时用完一车气（每小时供气量约 1000n3）; CNG瞿车的平均往返运输距离：40公里（单程20公里）； 往返运输时间为：1小时（运载车速40公里/小时）； 加气站停靠时间、加气站就位时间按 20分钟计； CNG瞿车在加气母站的平均充气时间为：3小时（加气母站平均充气能力1000m 3/小时）。 2、管径计算 根据规范及经济流速的比较，CN（管道的气体流速小于或等于5 m/s。
d 1000 ：' 4 Q R Z 管径采用公式： Y P 3600 d—计算管道内径（mr） Q—管道标况流量（Nm3/h P0-标况压力（0.1MP8 P1—工况压力（绝压：MPa —气体流速（m/s） Z—压缩因子（压力小于1.2 MPa时，Z取1） 1） CN（管道管径：P仁20 MPa 流量为 1000Nm3/h
d 1000 J 4 Q R Z Y P 3600 = 17.3mm 本工程卸气柱至压缩机CN（管道选用管径D32的不锈钢管道，本工程卸气柱至压 缩机CN管道选用管径D32的管道，压缩机至加气机管道选用管径D25的管道，储气井 进口管道选用管径D22的管道。 2） 压缩机放散管道（排污管道）管径： P1=2.5 MPa,流量为100Nm3/h 根据天然气的成分计算出天然气的临界压力为 Pc=4.584MPa临界温度 Tc=193.25K。在压力为20MPa温度为20C时： Pr=p/Pc=（2.5+0.1013）/4.584=0.58 ，Tr=T/Tc=（273.15+20）/193.25=1.52 查得压缩系数为：Z=0.94 'k'k'k
d 1000 4 Q Po Z R 3600 = 15.6mm
设计选用D57勺管道。 3、管道壁厚计算： 站内压缩机后设计压力为27.5MPa（管材选用O6Cr19Ni10无缝钢管）和2.5MPa （管材选用20#无缝钢管），下面分别按照《钢制压力容器》（GB150及《工业金属 管道设计规范》（GB50316进行计算。 方法一：计算公式为《工业金属管道设计规范》 （GB50316第6.2.1条规定：
管道的设计厚度（S 2）=计算厚度（S或ts ） +腐蚀裕量（不锈钢：0） 管道的名义厚度（S 3）=设计厚度（S 2 ） / （1-壁厚负偏差12.5 % ts —直管计算厚度（mm Ej —焊接接头系数 p—设计压力（MPa [c ]t —在设计温度下材料的许用应力（MPa不锈钢为137 MPa D0 —管道外径（mrj） 丫一系数（不锈钢：0.4）
方法二：计算公式为《钢制压力容器》（GB150第5.2条规定： pDi
当 pw 0.4[ c ]t ©时：S = 2 P
管道的设计厚度（S 2 ）=计算厚度（S或ts ） +腐蚀裕量（不锈钢：0 ） 管道的名义厚度（S 3）=设计厚度（S 2 ） / （1-壁厚负偏差12.5 %）-腐蚀裕量 （不锈钢：0 ） 管道的有效厚度（S 4）
Pc（Di 4） 管道应力计算：c 1= 2 4 v [ c ]t
PT （ Di 4） 强度试验校核：c 2= 2 4 v0.9 c s© P—设计压力（MPa [c ]t —在设计温度下材料的许用应力（MPa不锈钢为137 MPa Di —管道内径（mr） ©—焊接接头系数（管道为1） Pc—应力试验压力（1.0P: MPa PT—强度试验压力（1.5Pc: MPa c s—材料在试验温度下的屈服点（MPa不锈钢为205MPa
ts
当 ts v D0/6 时，
PD。
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A、D32的不锈钢管道 ,设计压力为27.5 MPa设计选取壁厚为6mm