全国大学生油气储运工程设计大赛方案设计书项目名称某工业园区天然气供气工程赛题类型赛题二团队编号完成日期 2017年 4 月 21 日全国大学生油气储运工程设计大赛组委会制作品简介本作品为某工业园区天然气管道供气工程方案设计，输气管道全长160km，设计输量21×108m3/a，沿线地貌主要为黄土峁梁，部分地段穿越公路及河流阶地，存在1处冲沟跨越，管道沿线地质、地貌条件复杂，属于地质灾害易发区及危险区。
本设计秉承着“安全、经济、高效”的设计理念，同时着重注意保护黄土地区脆弱的生态环境，完成了整个方案的设计。
作品主要内容包括：线路工程设计、穿跨越工程设计、站场及输气工艺设计、配套辅助工程设计、HSE管理和经济预算等。
在线路工程设计中，考虑到黄土地区恶劣的施工环境，线路设计应选择有利地形，尽量避开施工难点和不良工程地质段，同时时刻注意水土保持与环境保护等可能增加的工程措施。
该部分主要完成了以下工作：①从允许流速、可选钢级、运行工况三个方面设计用管方案组合，以技术可行性和经济可行性为原则，对方案进行了优选；②工程措施和植物措施相结合，针对黄土微地貌特征及湿陷性、黄土边坡、黄土边坡制定了一系列水工保护措施，以指导安全施工及生产；③考虑黄土地区特点，对线路施工方案、技术和工序进行了有特点和针对性的设计；④对线路附属工程进行了设计，计算了线路工程主要工程量。
在穿跨越工程设计中，充分考虑穿跨越段地形地貌、地质条件，综合分析比较各种穿跨越方案，对全线4处穿跨越地段进行了设计。
该部分主要完成了以下工作：①根据公路宽度、地区等级、地质条件等因素，经过分析比选，制定了省道顶管穿越设计与施工方案；②充分考虑施工难度、河流水文地质参数以及周围环境条件，制定了截流法开挖管沟穿越河流的设计与施工方案；③针对黄土冲沟特点，对冲沟坡顶和冲沟坡面两处起跨位置进行比选，从适用性和经济性角度出发制定了悬索冲沟跨越的设计与施工方案。
在站场及输气工艺设计中，以尽量减少土石方工程量、降低建设和管理费用为原则，充分考虑各事故风险因素，对沿线3处站场和输气工艺进行了设计。
该部分主要完成了以下工作：①根据气体物性条件、出站压力要求、站场所处位置，设计了各站场的工艺流程：②对站场各个环节进行了工艺计算和设备选型；③考虑用气不均匀性，制定了中间站调峰措施；④对管道稳态工况和事故工况进行了模拟计算。
在配套辅助工程设计中，主要对防腐及阴极保护策略、自动控制系统、通信系统、供电系统和公用工程进行了设计。
在HSE管理和经济预算中，主要完成了以下工作：HSE管理方面，对项目过程中的职业健康、安全防护、环境保护和节能构建了本工程的管理体系；经济预算方面，对项目进行了投资概算，计算出该工程的总投资。
本设计方案具有以下特点：①始终立足于黄土地区工程设计的基本前提，对设计过程中的各个环节做到尽量“优选”，以满足“经济、安全、高效”的开发原则；②在设计过程中参考了实际工程案例中采用的技术手段、设计方法等，设计结果具有一定的实际意义；③使用了SPS、HYSYS等商业软件，在设计过程中相互结合，灵活解决了各种设计难题。
目录第1章总论 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 编制依据 (1)1.3 设计原则 (1)1.4 设计范围 (2)1.5 国家级地方有关法律、法规 (2)1.6 国家、地方、行业、企业的技术标准和规范 (2)第2章设计基础 (5)2.1 设计参数 (5)2.1.1 设计输量 (5)2.1.2 气源特性 (5)2.2 自然环境 (5)2.2.1 地质条件 (5)2.2.2 气象条件 (7)第3章线路工程 (8)3.1 线路走向概况 (8)3.2 线路用管方案设计 (8)3.2.1 管径方案 (8)3.2.2 设计压力 (10)3.2.3管型方案 (10)3.2.4用管钢级确定 (11)3.2.5管道强度及抗震校核 (13)3.3 线路工程设计比选 (16)3.3.1 方案设置情况 (17)3.3.2 方案投资计算 (18)3.3.3 方案经济比选 (20)3.2.3 用管统计 (21)3.4管道敷设 (22)3.4.1 管道敷设技术方案 (22)3.4.2管道敷设的技术要求 (22)3.4.3 管沟开挖及施工作业带 (23)3.4.4 管道焊接及检验 (25)3.4.5 管道下沟及管沟回填 (26)3.4.6 土地复垦 (28)3.5黄土地区水工保护及处理措施 (30)3.5.1黄土微地貌特征及湿陷性的治理措施 (30)3.5.2 黄土边坡的治理 (31)3.5.3 黄土冲沟的治理 (33)3.6穿跨越工程 (34)3.6.1 公路穿越 (34)3.6.2 铁路穿越 (34)3.6.3 省道及河流穿越 (35)3.6.4 黄土冲沟跨越 (35)3.7管道清管、试压及干燥 (35)3.7.1 一般要求 (35)3.7.2 分段清管 (36)3.7.3 分段水压试验 (36)3.7.5 站间清管 (38)3.7.6 站间管道干燥 (38)3.8线路附属构筑物 (39)3.8.1 管道标志桩和警示带 (39)3.8.2 固定墩 (39)3.8.3 线路阀室 (40)3.8.4 施工道路 (41)3.9线路工程主要工程量 (41)第4章省道及河流穿越工程设计 (44)4.1 设计基础资料 (44)4.1.1 自然地理条件 (44)4.1.2 场地工程地质条件 (44)4.2 省道穿越工程设计 (46)4.2.1 穿越方案选择 (46)4.2.2 顶管管位设计 (47)4.2.3 工作井与接收井 (48)4.2.4顶管工程结构设计 (50)4.2.5 套管防腐设计 (53)4.2.6顶管机选用 (54)4.2.7顶管主要配套设备 (56)4.2.8顶管施工 (58)4.3 河流穿越工程设计 (60)4.3.1 穿越方案选择 (60)4.3.2截流导流方式 (61)4.3.3管沟及挖深 (63)4.3.4 管线敷设 (64)4.3.5稳管 (64)4.3.6管沟回填及地貌恢复 (65)第5章黄土冲沟跨越工程设计 (66)5.1 设计基础资料 (66)5.1.1 自然地理条件 (66)5.1.2 场地工程地质条件 (67)5.2 跨越方案设计和比选 (69)5.2.1 跨越方案选择原则 (69)5.2.1起跨位置选择 (69)5.2.3跨越形式选择 (70)5.2.4 跨越总体设计 (71)5.3 设计荷载及计算工况 (72)5.3.1 主要荷载 (72)5.3.2 计算工况 (72)5.4 悬索索系设计 (72)5.4.1 缆索选择 (73)5.4.2 主索选型 (73)5.4.3 风索选型 (74)5.4.4 吊索与拉索选型 (75)5.4.5 连接索选型 (75)5.4.6 悬索锚具、连接件选型 (76)5.5 桥面结构设计 (76)5.6 塔结构设计 (76)5.6.1 塔架设计 (76)5.6.2 塔基础设计 (77)5.7 锚固墩设计 (77)5.8 抗震设计 (78)5.9 管道安装设计 (78)5.9.1 管道安装方案 (78)5.9.2 清管试压 (78)5.9.3 管道防腐 (78)5.10 跨越工程施工 (79)第6章输气工艺 (81)6.1 基础数据处理 (81)6.1.1 天然气密度及压缩因子 (81)6.1.2 天然气水合物及露点 (82)3.1.3管道埋深处温度 (84)3.1.4 管道与土壤导热系数 (85)6.2 工艺方案 (85)6.2.1 工艺设置原则 (85)6.2.2 布管方案 (86)3.2.3 水热力计算情况 (86)6.2.4 管道加热保温方案 (88)6.2.5 压缩机驱动方案 (89)6.3调峰分析 (89)6.3.1 调峰需求量计算 (89)6.3.2 调峰适应性分析 (90)6.4管道事故工况分析 (90)6.4.1压气站失效分析 (90)6.4.2 末站停输分析 (91)第7章站场工艺 (92)7.1站场设计原则 (92)7.2站场及阀室设置 (92)7.2.1站场设计 (93)7.2.2线路截断阀室设计 (94)7.3主要工艺设施 (95)7.3.1清管器接收与发送 (95)7.3.2过滤分离设施 (95)7.3.3压缩机组 (95)7.3.4压缩空气系统 (96)7.3.5站内自用气橇 (96)7.3.6脱水系统 (96)7.3.7排污系统 (97)7.3.8安全泄放系统 (97)7.4主要设备选型 (97)7.4.1脱水设备 .......................................................... 错误!未定义书签。
7.4.2压缩机组 (98)7.4.3 空冷器 (100)7.4.4过滤分离设备 (100)7.4.5放空设备 (101)7.4.6清管设备 (105)7.4.7排污罐 (105)7.4.8站内阀门 (105)7.4.9汇气管 (106)7.4.10绝缘接头 (107)7.5站内管线管材及壁厚选择 (107)7.5.1站内管线安装 (107)7.5.2站内管径确定 (107)7.5.3管线材质及壁厚选择 (108)7.6 主要工程量 (109)第8章防腐及阴极保护 (111)8.1 设计范围 (111)8.2总体防腐方案 (111)8.3管道外防腐 (111)8.3.1线路外防腐层 (111)8.3.2热煨弯管外防腐层 (111)8.3.3站场、阀室内管道及设备外防腐层 (112)8.4线路阴极保护 (112)8.4.1阴极保护方式 (113)8.4.2阴极保护计算 (113)8.4.3阴极保护站设置 (113)8.4.4阳极地床 (114)8.4.5阴极保护标准 (114)8.4.6阴极保护设施 (114)8.5站内区域性阴极保护 (115)8.5.1方案比选 (115)8.5.2推荐方案 (116)8.5.3阴极保护电源设备 (116)8.5.4阳极地床 (116)8.5.5测试系统 (116)8.6线路临时性阴极保护 (116)8.7 管道防腐层完整性检查及阴极保护有效性测试评价 (117)8.7.1 管道自然电位测试 (117)8.7.2 防腐层完整性检查 (117)8.7.3 阴极保护有效性评价 (117)第9章自动控制系统 (118)9.1 概述 (118)9.1.1工程概况 (118)9.1.2设计范围 (118)9.1.3总体控制方案 (118)9.2 检测和控制系统设计原则 (118)9.3站控系统及阀室RTU系统 (119)9.3.1 系统功能 (119)9.3.2 系统硬件 (119)9.3.3系统软件 (120)9.3.4 通信系统 (121)9.3.5站控系统与其它系统或智能设备的通信 (122)9.4 安全仪表系统 (122)9.4.1 ESD系统 (123)9.4.2超压保护系统 (124)9.4.3安全仪表系统的通信方式连接 (124)9.5火灾和气体检测报警系统 (124)9.6 检测和控制仪表 (124)9.6.1 仪表设计原则 (124)9.6.2 仪表选型 (124)9.7 计量系统和流量检测 (126)9.7.1流量计选择 (126)9.7.2 气体分析检测系统 (127)9.8 压力控制系统 (127)9.9 供配电及仪表取源部件 (128)9.9.1供配电 (128)9.9.2 仪表取源部件 (129)9.10 安全技术措施 (129)9.10.1 电动仪表防爆及防护 (129)9.10.2接地系统 (129)9.10.3浪涌保护 (129)第10章通信 (131)10.1光纤通信系统 (131)10.2 VSAT卫星通信系统 (131)10.3 工业电视监视及入侵报警系统 (131)10.4 会议电视系统 (131)10.5 站场通信 (132)10.6 应急、巡线、检修通信 (132)10.7 通信机房、通信电源及防雷接地 (132)第11章供电工程 (133)11.1 供电系统 (133)11.2 配电线路 (133)11.2.1 配电系统形式 (133)11.2.2 线路敷设方法 (133)11.3 照明 (133)第12章公用工程 (134)12.1 建筑 (134)12.1.1 建筑设计 (134)12.1.2 建筑结构 (134)12.2 给排水及消防 (135)12.2.1 方案概述 (135)12.2.2 给水 (136)12.2.3排水 (136)12.2.3 消防 (137)12.3 热工和暖通 (137)12.3.1 设计原则 (137)12.3.2 供热系统 (137)12.3.3 生活热水 (138)12.3.4 采暖方案 (138)12.3.5 通风降噪 (139)第13章HSE风险管理 (140)13.1 环境保护篇 (140)13.1.1 环境标准规范 (140)13.1.2 本工程主要污染源和污染物 (141)13.1.3 环境保护措施 (143)13.1.4 环保投资费用概算 (145)13.2 职业健康篇 (145)13.2.1 岗位设置与定员 (145)13.2.2 职业病种类及危害 (146)13.2.3 职业病防护设施 (147)13.3 安全设施篇 (147)13.3.1 危险、有害因素分析 (148)13.3.2 安全防护措施 (150)13.3.3 安全机构管理 (150)13.4 节能篇 (150)13.4.1 综合能耗分析 (150)13.4.2 节能效果分析 (150)13.4.3 节能措施 (151)第14章投资成本估算 (153)14.1 投资估算范围 (153)14.2 费用概算表 .............................................................. 错误!未定义书签。