CNG工艺计算书

东平能源有限公司CNG加气子站工程工艺计算书审定复核设计设计公司二O一四年二月一、工程简介本项目为有限公司CNG加气子站工程，位于省道南侧预留建筑用地，总4464M（约67亩），设计供气能力为10万NM/D。加气站总建筑占地面积为60256M，总建筑面积为60256M，其中站房为1548M，辅助用房为864M，加气罩棚为2400M。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（2M3个）、1M的污水罐1台，240NM/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10万NM3/日。按正常情况考虑，本站有效加气时间为1012小时/天，则要求压缩机小时总排量为8401000NM3/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30MPA20MPA（表压）7排气压力25MPA8额定功率75KW9平均排气量1000NM3/H10传动方式弹性连轴器直接驱动11进气温度3012排气温度不高于环境1513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22序号项目技术参数备注1台数22额定工作压力20MPA3最大工作压力25MPA4设计压力275MPA5耐压强度375MPA6最大流量40NM3/MIN7计量精度058环境温度45509单次计量范围0999999M3或元10累计计量范围0999999M3或元11单价预制范围0019999元/M312密度预制范围000010999913读数最小分度值001M3；001元14电源220V1550HZ1HZ15功率200W16管线14X217计量方式自动计量带夜光显示18防爆等级EXDEMIBAT419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23序号项目技术参数备注1台数12额定工作压力20MPA3最大工作压力25MPA4设计压力275MPA5耐压强度375MPA6最大流量40NM3/MIN7计量精度058环境温度45509单次计量范围0999999M3或元10累计计量范围0999999M3或元11单价预制范围0019999元/M312密度预制范围000010999913读数最小分度值001M3；001元14电源220V1550HZ1HZ15功率200W16管线14X217计量方式自动计量带夜光显示18防爆等级EXDEMIBAT419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V1M，最高运行压力04MPA。由于CNG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1M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24序号项目技术参数1介质天然气2设计压力01MPA3工作压力常压4容积1M5）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的高压储气井1组、2M3的中压储气井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25项目数据公称工作压力MPA25环境温度4060充装介质CNG公称容积M320水压试验压力MPA417储气井气密试验压力MPA25三、工艺计算1基本参数1）设计压力CNG工艺系统设计压力2750MPA。放空管道为25MPA，排污管道01MPA（常压）。2）设计温度最高设计温度5000最低设计温度10003）充装温度35004）工艺管道设计流速工艺管道设计流速500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1000M）；CNG罐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罐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/小时）。2、管径计算根据规范及经济流速的比较，CNG管道的气体流速小于或等于5M/S。管径采用公式3604101PZQDD计算管道内径（MM）Q管道标况流量（NM3/H）P0标况压力（01MPA）P1工况压力（绝压MPA）气体流速（M/S）Z压缩因子（压力小于12MPA时，Z取1）1CNG管道管径P120MPA，流量为1000NM3/H360401PQD173MM本工程卸气柱至压缩机CNG管道选用管径D32的不锈钢管道，本工程卸气柱至压缩机CNG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P125MPA，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PC4584MPA，临界温度TC19325K。在压力为20MPA,温度为20时PRP/PC2501013/4584058，TRT/TC2731520/19325152查得压缩系数为Z0943604101PZQD156MM设计选用D57的管道。3、管道壁厚计算站内压缩机后设计压力为275MPA（管材选用O6CR19NI10无缝钢管）和25MPA（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621条规定当TSD0/6时，PYEDTJTS20管道的设计厚度（2）计算厚度（或TS）腐蚀裕量（不锈钢0）管道的名义厚度（3）设计厚度（2）/（1壁厚负偏差125）TS直管计算厚度（MM）EJ焊接接头系数P设计压力（MPA）T在设计温度下材料的许用应力（MPA，不锈钢为137MPA）D0管道外径（MM）Y系数（不锈钢04）方法二计算公式为钢制压力容器（GB150）第52条规定当P04T时PPDTI2管道的设计厚度（2）计算厚度（或TS）腐蚀裕量（不锈钢0）管道的名义厚度（3）设计厚度（2）/（1壁厚负偏差125）腐蚀裕量（不锈钢0）管道的有效厚度（4）管道应力计算142ICDPT强度试验校核24IT09SP设计压力（MPA）T在设计温度下材料的许用应力（MPA，不锈钢为137MPA）DI管道内径（MM）焊接接头系数（管道为1）PC应力试验压力（10PMPA）PT强度试验压力（15PCMPA）S材料在试验温度下的屈服点（MPA，不锈钢为205MPA）A、D32的不锈钢管道O6CR18NI10，设计压力为275MPA，设计选取壁厚为6MM，下面进行校核计算方法1计算壁厚D/632/663TS20PYDT40527138354MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）23540354MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3354/（10125）405MM。方法2T137MPAPC04T计算压力PC275MPA04T041371548MPA计算厚度PDTI2527136291MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）22910291MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3291/（10125）333MM。设计最终选取D32管道的壁厚为6MM，有效厚度为46（10125）0525MM管道应力计算142ICDP25678216MPA137MPA强度试验校核24IT11232MPA09S092051845MP经过管道应力计算和强度试验校校核，D32选取6MM的壁厚满足设计要求。B、D57的无缝碳钢管道20，设计压力为25MPA，设计选取壁厚为35MM，下面进行校核计算方法1计算壁厚D/657/695TS20PYDT073MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）20730073MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3073/（10125）083MM。方法2T137MPAPC04T计算压力PC25MPA04T041371548MPA计算厚度PDTI2063MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）20630063MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3063/（10125）072MM。设计最终选取D57管道的壁厚为35MM，有效厚度为435（10125）0306MM管道应力计算142ICDP0632853016MPA137MPA强度试验校核24IT1452MPA09S092051845MP经过管道应力计算和强度试验校校核，D57选取35MM的壁厚满足设计要求。C、D25的不锈钢管道O6CR18NI10，设计压力为275MPA，设计选取壁厚为35MM，下面进行校核计算方法1计算壁厚D/625/642TS20PYDT237MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）22370237MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3237/（10125）271MM。方法2T137MPAPC04T计算压力PC275MPA04T041371548MPA计算厚度PDTI2216MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）22160216MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3216/（10125）247MM。设计最终选取D25管道的壁厚为35MM，有效厚度为435（10125）0267MM管道应力计算142ICDP1136MPA137MPA强度试验校核24IT1704MPA09S092051845MP经过管道应力计算和强度试验校校核，D25选取35MM的壁厚满足设计要求。D、D22的不锈钢管道O6CR18NI10，设计压力为275MPA，设计选取壁厚为30MM，下面进行校核计算方法1计算壁厚D/622/637TS20PYT209MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）22090209MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3209/（10125）239MM。方法2T137MPAPC04T计算压力PC275MPA04T041371548MPA计算厚度PDTI2190MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）21900190MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3190/（10125）217MM。设计最终选取D22管道的壁厚为30MM，有效厚度为430（10125）0263MM管道应力计算142ICDP1046MPA137MPA强度试验校核24IT1532MPA09S092051845MP经过管道应力计算和强度试验校校核，D25选取35MM的壁厚满足设计要求。E、D12的不锈钢管道O6CR18NI10，设计压力为275MPA，设计选取壁厚为3MM，下面进行校核计算方法1计算壁厚D/612/62TS20PYDT118MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）21180118MM名义厚度（壁厚负偏差为125）3118/（10125）135MM。方法2T137MPAPC04T计算压力PC275MPA04T041371548MPA计算厚度PDTI2095MM设计厚度（腐蚀裕量取0MM）20950095MM