新捷燃气克拉玛依市金龙镇昌盛路cng加气站工程申请立项可行性申请报告

PAGE共88页第1页总论编制依据1）新疆新捷燃气有限责任公司提供的《新捷燃气克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站工程》委托书，2012年10月23日，编号：12857可；2）《CNG项目可行性研究报告编制规定》（征求意见稿）中国石油天然气集团公司，2009年4月；项目背景及投资必要性项目背景1）项目名称：新捷燃气克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站工程。2）项目建设地区：新疆克拉玛依市金龙镇。3）项目承办单位：新疆新捷燃气有限责任公司。4）项目建设性质：本项目属新建工程。5）项目建设单位基本情况：新疆新捷燃气有限责任公司是专业天然气经营企业，主要从事天然气燃料（汽车用、民用、工业用）的推广和天然气精细化工的研究与开发工作，是新捷股份公司所属的核心企业，是中国工商银行信用3A级企业，被新疆维吾尔自治区科技厅评定为高新技术企业。新疆新捷燃气有限责任公司成立于2000年3月，是由新疆新捷股份有限公司等大型企业合资设立的。新捷燃气公司注册资本13078万元，截止2004年12月31日，总资产达到4.1亿元。目前新捷燃气公司拥有六个控股公司，天然气长输管线148公里、4个高压（门）站、5个天然气压缩加工母站、天然气加气站31座，天然气的日加工和销售能力26×104Nm3，车用气销售规模在全疆乃至全国同行业均名列前茅。在民用天然气方面，为新疆首府乌鲁木齐市第二气源供应商，为石河子、克拉玛依、独山子等天山北坡中心城市供应民用及工业用天然气，并建成玛纳斯县工业园、乌鲁木齐头屯河工业园等一批具有较大增长潜力的天然气项目，初步形成了覆盖天山北坡各主要城市的天然气销售网络。经过五年的发展建设，该公司在天然气工程建设、管理运营方面已具备了丰富的经验和专业优势，并拥有一支专业的高素质员工队伍。新捷燃气公司今后一个时期发展的重点是：更加突出的发展车用天然气业务，在做稳做强疆内市场的同时，投入更大的力量，本着稳健原则，抓紧实施“走出去”的战略，加快对外扩张的速度，在疆外车用气市场的开发方面取得实质性的进展，搭建疆外车用气产业经营平台的基础。投资必要性目前我国已经成为世界第一大汽车消费国，汽车工业的高速发展给国家的环境保护和能源供应造成了巨大的压力，做好汽车环保和节能对于实现国家节能减排目标具有重要的意义。随着社会经济的发展，新疆城市建设正在向多功能现代化大都市方向迈进，城市面貌发生着日新月异的变化。经济的快速发展、人民生活水平的不断提高，使机动车迅速进入百姓家庭，车辆与日俱增，在便利了更多人出行的同时，汽车尾气排放也加重了城市的空气污染，使市民患呼吸道和血液系统疾病的机率增大，有害于市民的身体健康。汽车废气污染已成为城市空气污染的重要来源，并已成为破坏城市生态环境的一大公害，对经济发展造成的负面影响越来越明显。因此减少排气污染、净化环境已成为车用燃气发展的大方向。天然气汽车（NGV）是一项成熟技术，属于新能源汽车技术五大类之一，在目前的汽车能源比重将不断加大，是国内外兴起的环保项目。常规状态下，采用汽油为燃料的汽车，CO的排放量为12.6g/km，HC排放量为10.46g/km，NOx排放量为3.35g/km，而天然气汽车CO的排放量为1.07g/km，HC排放量为0.14g/km，NOx排放量为0.21g/km，可见天然气汽车具有较低的CO排放性和较好的经济性。从国内外使用情况及近年来新疆地区天然气汽车的推广情况看来，汽车天然气燃料技术，不仅具备改装容易，充气方便，操作简单，使用安全等特点，而且具有节约能源，降低成本，减少噪音，减轻污染等突出优点，该技术已经在乌鲁木齐出租车和公交车进行了大面积的推广应用，为乌鲁木齐市的“蓝天”工程作出了巨大的贡献。随着CNG汽车改装市场的不断深化，越来越多的燃油汽车改装成CNG汽车，造成目前的加气站超负荷运行，同时由于气源、加气能力的不足，造成CNG汽车加气时间过长，严重影响CNG汽车的发展进程。克拉玛依市位于新疆维吾尔自治区西北部，准噶尔盆地西北缘，加依尔山南麓。东北与和布克赛尔蒙古自治县相邻；东南与沙湾县相接；西部与托里县和乌苏市毗连；南边奎屯市把独山子区隔开。克拉玛依市域呈南北向延伸的长条状，分为两块。市域东西最宽处约60km，南北长约245km，总面积约7500km2。克拉玛依市东距乌鲁木齐市约300km，南临奎屯市和乌苏市约150km，西离塔城市约200km，北与阿勒泰市相隔350km。目前，乌-伊公路从克拉玛依市独山子区穿过；阿-独-库公路自北向南纵贯全境，越过天山通往南疆；201省道（呼（图壁）-克公路）向东通往乌鲁木齐；岔-巴公路向西通往塔城及其边贸口岸巴克图；油田公路遍布各厂区和百里油区，县乡公路通往各村队。已形成了以新疆三纵三横公路主骨架网中的一纵217国道阿-独-库公路为主线，纵横交错，四通八达的公路网络。通过开发区的201省道已改建通车。217国道阿（勒泰）——独（山子）——库（车）公路纵贯白碱滩全区，并与油田生产区公路相连接，形成了较为完善的公路交通网络。每天有定时班车和出租车来往于克拉玛依市各区、乡，各区客运站设有通往乌鲁木齐、石河子、独山子、奎屯、阿勒泰等地的班车，还设立了通往全国各地的火车票、飞机票代售处等。目前克拉玛依市车用气需求量应为13.1×104Nm3/d左右。预计到2015年，克拉玛依市车用气需求量可达到31.07×104Nm3/d左右。目前克拉玛依地区加气规模仅为12×104Nm3/d，远远不能满足近期和远期发展的需要，规划克拉玛依地区2013-2015年共新建加气站10座。因此在克拉玛依地区新建CNG加气站是很有必要的。从市场占有率的角度分析，发展城镇加气站是完善销售网点的举措。新捷燃气公司利用自身优势，建设CNG加气站，不仅能够进一步扩大市场占有率，提高企业形象及信誉，又能解决克拉玛依加气难的实际问题。该加气站的建设地点为克拉玛依市金龙镇昌盛路北侧，该地段来往的车辆众多，在此建设加气站，金龙镇的车辆均可以在此加气，可以缓解市区内加气难的问题，对环保的改善和调整用能结构都有重要的意义。由此可见，该项目的建设的必要的。金龙镇昌盛路CNG加气站的气源引自金龙一级配气站外DN200的燃气阀井。可满足加气站的用气需求。金龙镇昌盛路CNG加气站内水、电、暖、通信可以依托克拉玛依市政，站区内排水排入新建化粪池处理后定期拉运至污水处理厂处理。研究范围研究范围及分工根据建设单位的委托要求，本工程将新建克拉玛依市金龙镇昌盛路天然气加气站工程，新建站房、加气棚、新增加气机、储气井、压缩机、充气柱等设施。建设完成后，该站天然气加气规模为3×104Nm3/d，须满足金龙镇CNG汽车加气需要。项目分工本项目的可行性研究报告由新疆石油勘察设计研究院（有限公司）负责。编制原则1)以经济效益为中心，实现安全、节能、合理用能、保护环境的目的，扩大用气市场和环保范围。2)充分考虑克拉玛依地区周边可覆盖地区的车辆总数、种类、分布情况等因素，对CNG汽车市场做充分的调研论证。3)加气站总图布置尽量合理紧凑，最大限度的节省投资，争取最优经济效益。4)严格遵循国家有关法规、规范和现行标准，贯彻执行中油集团的建设方针政策，注重方案优化，力求技术先进，工艺流畅，运行安全可靠，经济合理。5)严格遵守国家和行业颁布的有关规程、规范和标准。设计引用标准及规范本工程遵循的主要规范、标准如下：《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156－2012；《车用压缩天然气》GB18047-2000；《压缩天然气汽车专用装置的安装要求》GB/T19240-2003；《城镇燃气设计规范》GB50028-2006；《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009；《油气田及管道仪表控制系统设计规范》SY/T0090-2006；《安全防范工程技术规范》GB50348-2004；《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007；《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153-2008；《空间网格结构技术规程》GJ7-2010；《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；《建筑抗震设计规范》GB50011-2010；《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008；《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；《钢结构设计规范》GB50017-2003；《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》ECS102:2002；《建筑设计防火规范》GB50016-2006；《建筑照明设计标准》GB50034-2004；《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994；《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010；《供配电系统设计规范》GB50052-2009；《低压配电设计规范》GB50054-2011；《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011；《高压/低压预装式变电站》GB17467-2010；《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007；《并联电容器设计规范》GB50227-2008；《交流电气装置的接地设计规范》GB50057-2010《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92；《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》（SH/T3004-2011）；《城镇供热管网设计规范》（CJJ34-2010）；《厂矿道路设计规范》GBJ22-87；《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40-2011；《公路路基设计规范》JTGD30-2004；《压力容器》GB150.1~150.4-2011；《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR0004-2009）；《锅炉和压力容器用钢板》GB713-2008；《钢制人孔和手孔》HG/T21514～21535-2005《高压锅炉用无缝钢管》GB5310-2008；《压力容器封头》GB/T25198-2010；《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》NB/T47008-2010；《钢制卧式容器》JB/T4731-2005；《压力容器涂敷与运输包装》JB/T4711-2003；《承压设备无损检测》JB/T4730-2005；《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG/T20592～20635-2009；《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB/T985.1-2008；《补强圈》JB/T4736-2002；《压力容器封头》GB/T25198-2010；《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T5117-2012；《通信线路工程设计规范》YD/T5102-2010；《综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2007；《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005；《室外给水设计规范》GB50013-2006；《室外排水设计规范》GB50014-2006（2011版）；《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）主要研究结论气源克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站的气源引自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站D219×6/20#天然气管线已建DN100阀池。目前，金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站管线仍有40×104Nm3/d的供气能力（最大供气能力60×104Nm3/d），金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站管线气源可以满足加气站建设的用气需求。气源组分、供气量、供气压力及气质组分、气源稳定性均可以满足建站的用气需求。市场概况目前克拉玛依市机动车总量约为97700余辆，其中改装天然气（CNG）车辆约13700余辆（包含金龙镇地区）。天然气需求量为：（1）公交车：燃气车总量400辆，耗气量按照35Nm3/d计算，则日用气量为：400×35×90％＝1.26×104Nm3/d（出车率按90％考虑）；（2）出租车：总量1600辆，按照（24小时运行）30Nm3/d计算，则日用气量约为：1600×30×90％＝4.32×104Nm3/d（出车率按90％考虑）；（3）私家车：天然气车总量约11200辆，按照10Nm3/d计算，则日用气量约为：11200×10×70％＝11.2×104Nm3/d（出车率按70％考虑）；（4）途经车辆：天然气车总量约500辆，按照10Nm3/d计算，则日用气量约为：500×10×75%＝0.45×104Nm3/d（加气率按75％考虑）；通过以上统计，目前克拉玛依市车用气需求量应为17.3×104Nm3/d左右，2015年可达到31.7×104Nm3/d。由于加气站数量少、排队等因素影响，克拉玛依市车用天然气实际销售量为12×104Nm3/d左右。加气规模远远达不到需求，仍有约20×104Nm3/d的缺口。根据新疆油田公司燃气公司综合成本及运行费用测算的价格，本报告中CNG加气站来气价格按1.32元/Nm3计，加气站售气价格按2.04元/Nm3计。目前天然气价格比较稳定，如果天然气原料气价格上涨，售气价格和市场加气价格也会有不同幅度的上涨。经过几次油价上调以后，以出租车为例，根据目前油(7.09元/L)气(2.04元/Nm3)价格计算，百km耗油价格约为60元，百km耗气价格约为15元，可节约40元。出租车油改气的价格约为5000元，行驶1.25万km左右就可以收回成本，这个价格是可以接受的。即使天然气价格略微上涨也不会对天然气汽车用户造成大的影响。工程概述1）进站管线本加气站气源引自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线已建DN100阀池，利用该阀池预留接口作为气源点。该气源点距离本加气站约为1.2km。需要新建站外管道。本工程管线接至站区外10米范围内。来气压力为1.1~1.8MPa(表)，来气温度为0~30℃，管道设计压力为2.5MPa，管径D114×4/20#，设计输量为6×104Nm3/d。（考虑到后期发展，加气站预留压缩机用地，规模可扩建至6×104Nm3/d）2)建设规模及概况拟在克拉玛依市金龙镇昌盛路北侧空地新建处理能力为3×104Nm3/d的CNG加气站1座。站区内公用工程给水、电力、通讯、采暖等均依市政管网。3)主要工程内容本加气站占地约4950m2。总平面布置：本加气站属甲类防火防爆场所，根据功能要求及场地现状，将站场划分为站房区、加气区、气处理区、储气区、充气区等五个区域。各区块之间通过道路连接，各区块功能划分清晰，间距满足规范要求。4)工艺方案：金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线来气管输至加气站，经计量、分离调压、脱水后进入天然气压缩机，压缩后进入站内储气瓶，当储气瓶压力达到25MPa时，压缩机自动停机。在加气过程中，依据由低到高的取气顺序，分别从低、中、高压储气瓶经售气机给CNG汽车加气，当储气井瓶力小于20MPa时，压缩机自动启机，依据由高到低的顺序对储气井进行补气。也可以由压缩机直接向加气机供气。5)主要设备：站区内主要设备为立式分离器1台，脱水橇1套，加臭橇1套，橇装压缩机1座，加气机4台，储气井3口，总容积12m3。自控水平：在加气区和储气区及气处理区现场设置可燃气体探测器，在控制室内设置可燃气体报警控制器，对现场可能出现的天然气泄漏源进行实时监控。当可燃气浓度达到预设报警下限值时，会在控制室内进行报警，便于站内相关安全管理人员及时发现问题，防患未然。主要工程量主要工程量见表1.6-1。表1.6-1主要工程量表序号项目单位数量备注1立式分离器LE0.8×2.4-2.1台12脱水橇（4400Nm3/h2.5Mpa）座13加臭橇（0.05-0.5ml/次）座14橇装压缩机(自带顺序控制盘)(2400Nm3/h)座15储气井(27.5MPa)口36双枪加气机(2-40m3/min27.5Mpa)台47双枪充气柱(5400Nm3/h/枪)台18建设用地面积m249509围墙内用地面积m2495010场地平整1）挖方量m32037.482）填方量m3358.0711围墙长度m20012站房m2207.413脱水橇棚m221614加气棚m21000主要技术经济指标6069.79所得的项目的各项财务评价指标都优于行业的基准参数，主要技术指标见表1.6-2，主要经济指标见表1.6-3。表1.6-2主要技经指标表序号内容名称单位数量备注一建设规模104Nm3/a2100二产品1压缩天然气104Nm3/a2100三消耗指标1电104kWh/a156.12水t/a910四能耗1总综合能耗104MJ/a2021.1742单位综合能耗MJ/104Nm35.774五CNG加气站新增定员1管理人员人22操作人员人10六总占地面积m24950新增占地七工程总投资万元表1.6-3主要技经指标表序号项目名称单位数额（人民币）备注1项目总投资万元2267.342建设投资万元2198.283建设期利息万元25.204流动资金万元43.865年均总成本万元1220.346年均经营成本万元1100.867年均营业收入万元1711.98年均增值税万元82.99年均利润总额万元400.3710年均所得税万元100.0911总投资利润率%18.0912资本金净利润率%20.8213财务内部收益率（税后）%13.1514财务内部收益率（税前）%15.7815财务净现值（税后）万元60616财务净现值（税前）万元119617投资回收期（税后，含建设期1年）年9.7918盈亏平衡点38.1%结论CNG汽车的改装技术以及CNG加气站有关技术在国内已比较成熟，项目实施在技术上是可行的；从整体技术经济评价上看，利用克拉玛依市金龙镇一级配气站现有天然气资源以及不断扩大的CNG汽车需求市场，在克拉玛依市金龙镇昌盛路新建CNG加气站经济上是有效益的；同时，该项目的发展将带动其它相关产业的发展，为地区经济发展起到一定的推动作用，具有一定的社会效益；CNG项目是国家鼓励的环保项目，该项目的实施可大大减少城市汽车尾气和噪声污染，具有显著的环保效益；新疆新捷燃气公司作为石河子133团红光镇唯一一家获得燃气企业资质的全民所有制企业，从管理、资金、资源、场地方面都为该项目的实施提供了强有力的保证。从经济评价结果来看，该项目税后财务内部收益率为13.15%，大于12%的行业标准，资本金财务内部收益率为13.15%，可满足投资者的要求。项目税后财务净现值606.14万元，大于零；投资回收期9.79年，满足小于10年的行业标准。通过以上各节的分析和计算，所得的项目的各项财务评价指标都优于行业的基准参数，本项目具有较强的财务盈利能力，足够的偿债能力和财务生存能力，因此本项目在财务上是可行的。综上所述，该项目切实可行，是一个利国、利民、利己的开发项目。

气源及市场气源分析气源概况本加气站气源引自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线已建DN100阀池。金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线仍有40×104Nm3/d的供气能力（最大供气能力约为60×104Nm3/d），已建的金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线气源可以满足本加气站建设的用气需求。来气压力为1.1~1.8MPa(表)，来气温度为0~30℃，进站管道设计压力为2.5MPa，管径D114×4/20#，设计输量为6×104Nm3/d。（考虑到后期发展，加气站预留压缩机用地，规模可扩建至6×104Nm3/d）金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线已建DN100阀池距离拟建站址约1.2km，可以满足建站需求。天然气物性本项目天然气取自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线，天然气组分详见表2.1-1，天然气性质详见表2.1-2。表2.1-1天然气组分表名称N2CO2C1C2C3iC4nC4iC5nC5C6C7组分含量(体积百分数%)1.550.3392.794.030.830.170.170.050.040.040.01注：数据来自克拉玛依市金龙镇一级配气站。表2.1-2天然气性质表名称相对密度高位发热量kJ/m3低位发热量kJ/m3华白指数MJ/Nm3燃烧势金龙镇一级配气站0.607342763.2038544.925235.79在不同交接点压力条件下，对天然气在交接点处不出现液态烃进行论证。各压力条件下露点见表2.1-3。水合物形成温度见表2.1-4，水合物包络线见图2.1-1。表2.1-3原料气露点压力，MPa露点温度，℃压力，MPa露点温度，℃0.3-61.701.4-49.120.458.881.6-48.080.5-57.164.0-41.491.2-50.326.0-39.33表2.1-4原料气水合物形成温度压力，MPa水合物形成温度，℃0.3-25.390.4-19.31.2-2.101.6-3.402022.102523.68图2.1-1天然气水合物形成温度及包络曲线经过HYSYS软件模拟计算，作为车用天然气在20MPa左右时水合物形成温度为22.1℃，不能满足《车用压缩天然气》GB18047-2000的要求，必须进行深度脱水,使其水露点满足车用燃气的要求（低于最低环境温度5℃）。市场分析市场现状分析由于国内火花点火式汽油/CNG双燃料发动机汽车的改装技术比较成熟，已达到全面推广阶段，而柴油引燃的柴油/CNG双燃料发动机的改装只处于逐步推广阶段，因此，为了积极稳妥地发展CNG汽车，充分落实用户市场，本项目的主要改装汽车对象应为汽油类汽车，包括公交公司运营的公共汽车、机关单位的交通车、环卫、城建、园林绿化部门用车、集体和个体营运的中巴客车、长短途出租车、以及在城区营运的中小型货车的部分改造，逐步扩大改装汽车范围。克拉玛依地区及周边现有燃气出租车约1600辆，燃气公交车辆为400辆，燃气私家车约11200辆，均可作为本项目车用气市场。另据交通部门统计，该各类过境车辆每日在2500右，预计其中约20%的车辆为燃气车辆。根据不同车辆的耗气量计算，预计克拉玛依地区车辆日用气总量可达17.3×104Nm3左右，克拉玛依地区现有加气能力为12×104Nm3/d，加气规模不能满足市场需求。市场预测克拉玛依各类加气车辆总量约为13700辆，营运车辆约2000辆，非营运车辆约11200辆，途经车辆约500辆。（包括金龙镇地区）该区域车辆现状及发展情况详见表2.1-1。表2.2-1克拉玛依市2015年车用燃气气量预测2013年2015年保有量（辆）气化率（%）天然气汽车（辆）保有量（辆）气化率（%）天然气汽车（辆）出租车1600100160025001002500公交车4998040060090540其它车辆9562812117001300003037747合计977271370013310040787市场竞争力分析1）资源竞争力竞争力方面，新疆新捷燃气有限责任公司是专业天然气经营企业，主要从事天然气燃料（汽车用、民用、工业用）的推广和天然气精细化工的研究与开发工作，是新捷股份公司所属的核心企业，是中国工商银行信用3A级企业，被新疆维吾尔自治区科技厅评定为高新技术企业。新捷燃气公司注册资本13078万元，截止2004年12月31日，总资产达到4.1亿元。目前新捷燃气公司拥有六个控股公司，天然气长输管线148公里、4个高压（门）站、5个天然气压缩加工母站、天然气加气站31座，天然气的日加工和销售能力26×104Nm3，车用气销售规模在全疆乃至全国同行业均名列前茅。2）位置优势地理位置上，该加气站的建设地点为克拉玛依市金龙镇昌盛路北侧，靠近克拉玛依石化公司，来往的车辆众多，在此建设CNG加气站，能够进一步扩大市场占有率，同时也解决了克拉玛依加气难的实际问题，为提高企业形象及信誉打下坚实的基础。该项目的建成，将使天然气资源得到合理有序利用，充分体现天然气的环保经济效益，对环保的改善和调整用能结构都有重要的意义。3）价格竞争力价格方面，根据新疆新捷燃气公司综合成本及运行费用测算的价格，本报告中CNG加气站来气价格按0.8374元/Nm3计（不含税），加气站售气价格按2.04元/Nm3计。目前天然气价格比较稳定，如果天然气原料气价格上涨，售气价格和市场加气价格也会有不同幅度的上涨。经过几次油价上调以后，以出租车为例，根据目前油(7.09元/L)气(2.04元/Nm3)价格计算，百公里耗油价格约为60元，百公里耗气价格约为15元，可节约40元。出租车油改气的价格约为5000元，行驶1.25万公里左右就可以收回成本，这个价格是可以接受的。即使天然气价格略微上涨也不会对天然气汽车用户造成大的影响。4）节能减排竞争力随着社会经济的发展，新疆城市建设正在向多功能现代化大都市方向迈进，城市面貌发生着日新月异的变化。经济的快速发展、人民生活水平的不断提高，使机动车迅速进入百姓家庭，车辆与日俱增，在便利了更多人出行的同时，汽车尾气排放也加重了城市的空气污染，使市民患呼吸道和血液系统疾病的机率增大，有害于市民的身体健康。汽车废气污染已成为城市空气污染的重要来源，并已成为破坏城市生态环境的一大公害，对经济发展造成的负面影响越来越明显。因此减少排气污染、净化环境已成为车用燃气发展的大方向。天然气汽车(NGV)是一项成熟技术，属于新能源汽车技术五大类之一，在目前的汽车能源比重将不断加大，是国内外兴起的环保项目。常规状态下，采用汽油为燃料的汽车，CO的排放量为12.6g/km，HC排放量为10.46g/km，NOx排放量为3.35g/km，而天然气汽车CO的排放量为1.07g/km，HC排放量为0.14g/km，NOx排放量为0.21g/km，可见天然气汽车具有较低的CO排放性和较好的经济性。从国内外使用情况及近年来新疆地区天然气汽车的推广情况看来，汽车天然气燃料技术，不仅具备改装容易，充气方便，操作简单，使用安全等特点，而且具有节约能源，降低成本，减少噪音，减轻污染等突出优点，该技术目前已经在全国范围内得到大规模的推广应用。克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站的建成，将使天然气资源得到合理有序利用，充分体现天然气的环保经济效益，对环保事业的发展起到了推动作用，因此该项目的实施意义非常重大。建设规模规模及功能根据市场预测结合《克拉玛依市城镇组群天然气加气站工程规划》2011年11月，充分考虑克拉玛依市的CNG市场汽车数量预测并根据新疆新捷燃气有限责任公司委托及其发展计划，确定本加气站的规模为3×104Nm3/d。克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站主要为本区CNG出租车、非营运社会CNG汽车和过境的CNG汽车提供加气服务以及供槽车加气。气源及配送1)气源的来源本加气站气源引自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线已建DN100阀池，气源可以满足本站的用气需求。2)供气量本加气站的供气量为3.0×104Nm3/d。3)供气压力本加气站供气压力为1.0~1.8MPa。4)供气价格本加气站来气价格按0.8374元/Nm3计（不含税），市场加气价格为2.04元/Nm3。5)配送方式本加气站来气采用管输方式进站，售气采用加气机零售，充装采用充气柱加气。总图运输站址选择原则1）应避开公共建筑和人员密集的繁华区，以减少事故危害，加气站与周围建、构筑物的安全间距必须符合《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156－2012的规定；2）交通便利，位于城市交通干线和车辆出入的次要干道上，加气需求量大，便于车辆进出，视线开阔；3）站址应具有适宜的地形、工程地质、供电、给排水和通讯等条件；4）站址应保证车辆畅通交通便利，以便于消防车辆及各种检修车辆的通行。站址选择根据新疆新捷燃气有限责任公司委托，加气站选择在克拉玛依市金龙镇昌盛路北侧新建。距金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线预留接口距离约1.2km。拟建场地内无建构筑物，可以满足规范的要求。在此建加气站，有如下优势：1)位于昌盛路北侧，交通十分便利；2)距离市政电力、采暖、通讯管网较近，可依托条件好；3)该加气位于昌盛路北侧，距离克拉玛依石化公司较近，在此建设加气站，来往于市区和克拉玛依石化公司以及金龙镇的CNG汽车均可在此加气，可以缓解市区内加气难的问题；站区平面位置见12857可加01-06。气象、地质条件1)气象条件克拉玛依市属典型大陆性气候，干旱少雨、春秋多风、冬季寒冷、夏季炎热,、冬夏温差大。克拉玛依气象局提供的气象资料详见表4.1-1。表4.1-1气象资料表序号项目名称克拉玛依备注1气温最冷月平均℃-16.7最热月平均℃27.4极端最高℃42.9极端最低℃-35.9年平均℃8.02地温最大冻土深度平均值(cm)163.4极值(cm)197地下土壤温度0.8m(℃)11.91.6m(℃)12.33降水量年平均降水量mm105.3一日最大量mm26.7历年极大值mm227.3年降水天数平均值/极值:日/年68.2/1014蒸发量年蒸发量(mm)3545.25积雪深度最大积雪深度平均值(cm)/极值(cm)256雷暴日数d/a31.3冰雹冰雹日数d/a1.08风速冬季平均(m/s)1.5夏季平均(m/s)5.1年平均(m/s)3.79风速及风向极大风速及风向(m/s)42.2-NW10主导风及频率%冬季C-36NW-9夏季NW-322)地震裂度、地形及地貌按照国家地震烈度区划图，本区地震烈度为7度。建筑物基础埋深约2.0m，基底土质为角砾，承载力高，层厚稳定，可作为良好的基础持力层，为可进行建设的一般场地。总平面布置平面布置原则1)平面布置严格遵循符合《建筑设计防火规范》、《汽车加气加油站设计与施工规范》等有关规定。2)平面布置根据生产功能和危险程度等进行分区布置，与竖向设计统一考虑。3)具有良好的操作空间和巡查路线，保证工艺流程、人员、车辆顺畅。设施组成本站属甲类防火防爆场所，根据功能要求及场地现状，将站场划分为站房区、加气区、气处理区、储气区等四个区域。站场总占地为4950m2，围墙内用地面积4950m2，车行道路及场地面积2837.88m2。交通组织加气站场区的对外交通路线金龙镇昌盛路（昌盛路为主干道）。将加气站场区内进、出站道路（宽度6m）接至站前连接昌盛路临时道路上。加气站场区加气区设置大面积硬质场地，满足运输、消防的功能需求。平面布置依据场地范围，将整个场地分为站房区、加气区、气处理区、储气区、充气区。加气区布置在站场东侧，气处理区及储气区布置在站区西侧；放散管布置在站区西南侧距围墙4m；废机油池布置在西南侧，具体布置详见12857可加01-06。站内各主要建(构)筑物的防火间距见表4.2-2，加气工艺设施与站外建(构)筑物的防火间距见表4.2-3。表4.2-2站内各主要建(构)筑物的防火间距项目规范要求实际距离加气机距站房≥6m7m压缩机至站房≥5m9.3m变配电室距工艺装置≥6m23.8m表3.2-3加气工艺设施与站外建(构)筑物的防火间距项目规范要求实际距离城市道路(次干路、支路)≥5m60m架空通信线1.0倍杆高1.0倍杆高架空电力线1.5倍杆高1.5倍杆高竖向及道路竖向布置原则1）竖向布置必须与总平面相适应，即在进行总平面设计的同时，充分利用场地的自然条件，合理地进行竖向布置，既满足生产生活及交通的要求，又减少土方量。2）竖向布置应与基地内、外道路和场地相结合，满足道路坡长、坡度等各项技术要求以及场地排雨水的要求。3）竖向布置应为基地内各种管线的敷设创造条件，方便主要管线的敷设。4）竖向设计应力求减少土方工程量，做到填挖基本平衡，并尽可能减少运距。竖向布置形式克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站原始场地略有起伏，场地高程在273.66~275.63之间，自然坡度约0.30%。根据地势条件场地及工艺要求，站场竖向布置方式为平坡式，自东南向西北放坡。本次场地四面平整范围至围墙外2.00m，平整面积为5546.00m²，竖向设计形式采用平坡式，站区向西南侧排水。站区场地的岩性主要为戈壁土，场地填、挖方边坡1:1.50。加气站区根据规范要求设实体围墙，整体围墙设置简洁顺畅，美观。场地排雨水新建站区内不单独设雨水系统，排水采用自然排渗的方式，根据地形和地质条件，结合场地道路设置，场地雨水随坡度排向站内道路，由道路排出站外。土石方工程场地填挖方总量为2395.55m³，其中挖方量2037.48m³，填方量358.07m³。缺土量为2395.55m³，场地表层清除量1648.80m³。本工程量中未计入建、构筑物基槽挖方量、管沟基槽土方量、道路基槽土方量和绿化换填土等。主要工程量总图运输主要工程量见表4.4-1表4.4-1总图运输主要工程量表序号项目单位数量备注1建设用地面积m249502围墙内用地面积m249503车行道路及场地面积m22837.884围墙长度m2005场地平整6其中挖方量m32037.487填方量m3358.07进站管道线路工程线路走向方案管线自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线异径三通阀井引出，向东沿昌盛路路敷设至新捷燃气克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站，进站管道设计压力为2.5MPa，管径D114×4/20#，设计输量为6×104Nm3/d。沿途地貌类型属山前冲洪积平原地貌，地势总体相对平缓，地形稍有起伏，现场调查无标志桩和井盖。燃气管线沿昌盛路绿化带以北1m处进行敷设。管材的选用目前，国内燃气行业中压燃气管线大多使用的管材有无缝钢管、聚乙烯管及钢骨架复合管。1）无缝钢管天然气输送用无缝钢管采用镇静钢热轧成型，由于无焊缝，其品质均匀度高，理化性能、力学性能较均匀，国产热轧无缝钢管一般管径最大可至DN400，热扩后最大管径可至DN700。但无缝钢管因管壁均匀度、负公差和管端椭圆度精度不易控制，一般管壁较厚，价格较高，耐腐蚀性较差，需要做有效的防腐处理。2）聚乙烯管聚乙烯管具有耐腐蚀，质轻，流体阻力小，使用寿命长、施工简便及抗拉强度大等一系列优点，但聚乙烯管抗紫外线能力弱，长期在紫外线照射下管材易老化，目前仅用于埋地燃气管道。国内无对聚乙烯管接口的检测手段，安全系数较低。3）钢骨架复合管钢骨架复合管抗腐蚀、不生锈、不积垢、光滑流畅、清洁无毒，使用寿命长等优点。与聚乙烯管相比，具有机械强度高，耐压、耐热性好等优点。由于基体是钢管，所以不存在脆化、老化问题，但钢骨架复合管多为大口径管道使用，开孔方法较为复杂，后期开口不便。4）材料比选依据《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)，本可研设计管道承担着输气的任务，因此用于中压管道的管材应具有较好的强度，良好的焊接性能，其屈服强度和冲击韧性指标应满足相关规范的要求，根据输送气质、使用环境条件和现场组焊等因素，以保证中压管道输气的安全性，本方案设计燃气管线均采用无缝钢管。管线敷设1）管线敷设原则管道敷设必须满足《城镇燃气设计规范》GB50028-2006的要求。管道尽可能采用埋地敷设，采用弹性敷设、现场冷弯、热煨弯管三种形式来满足管道变向安装要求。在满足最小埋深要求的前提下，管道纵向曲线尽可能少设弯管。中压天然气干管采用埋地敷设，对于埋地敷设的中压管道其安全间距详见下表：表5.1-1埋地中压管道与建、构筑物或相邻管道之间的水平净距（米）项目地下中压燃气管道（1.6-2.5MPa）建筑物基础—给水管1.5污水、雨水排水管2.0电力电缆（含电车电缆）直埋在导管内1.51.5通讯电缆直埋在导管内1.51.5其它燃气管道DN≤300mmDN＞300mm0.40.5热力管道直埋在管沟内（至外壁）2.04.0电杆（塔）的基础≤35kV＞35kV1.05.0通讯照明电杆（至电杆中心）1.0铁路路堤坡脚5.0有轨电车钢轨2.0街树（至树中心）1.2表5.1-2埋地管道与构筑物或相邻管道之间的垂直净距（米）项目地下燃气管道（有套管时，以套管计）给水管、排水管或其它燃气管道0.15热力管的管沟底（或顶）0.15电缆直埋在导管内0.50.15铁路轨底1.20有轨电车轨底1.00《城镇燃气设计规范》确定，地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求：（1）埋设在车行道下时，不得小于0.9米；（2）埋设在非车行道（含人行道）下时，不得小于0.6米；（3）埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进入之地）内时，不得小于0.3米；（4）埋设在水田下时，不得小于0.8米。2）管线敷设方案本工程站场位于克拉玛依金龙镇昌盛路路北侧，管道沿线地形简单。通过对管道沿线的工程地质、水文地质条件进行综合分析，结合线路所经地区的水文、气候特点，本工程管道拟采用直埋式敷设方式。管道的埋设深度根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006，结合管道所经地区冻土深度（克拉玛依地区平均冻土深度为163.4cm）、天然气的输送温度等情况确定。管道埋设到冻土层以下，初步确定管道管顶标高为-1.65m。管沟宽度根据管沟深度、管道外径和施工措施确定，通常情况应满足下式要求：B=D+K式中B—沟底宽度(m)；D—带防腐层管外径(m)；K—沟底加宽裕量(m)，按表5.1-3取值。表5.1-3沟底加宽裕量表条件因素沟上焊接沟下手工电弧焊接沟下半自动焊接处管沟沟下焊接弯头、弯管及碰口处管沟土质管沟岩石爆破管沟弯头、冷弯管处管沟土质管沟岩石爆破管沟沟中有水沟中无水沟中有水沟中无水K值沟深3m以内0.70.50.91.51.00.80.91.62.0沟深3~5m0.90.71.11.51.21.01.11.62.0管沟边坡坡度在尚无详勘资料和土壤物理力学性质时，可按表5.1-4取值。表5.1-4沟深小于5m时的管沟边坡最陡坡度表土壤类别边坡坡度(高∶宽)坡顶无荷载坡顶有静荷载坡顶有动荷载中密沙土1∶1.001∶1.251∶1.50中密的碎石类土(充填物为沙土)1∶0.751∶1.001∶1.25硬塑的粉土1∶0.671∶0.751∶1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1∶0.501∶0.671∶0.75硬塑的粉质粘土、粘土1∶0.331∶0.501∶0.67老黄土1∶0.101∶0.251∶0.33软土（经井点降水）1∶1.0——硬质岩1∶1.01∶1.01∶1.0管道的水平和竖向转变，可根据具体情况分别采用弹性敷设、冷弯弯管和热弯弯管来处理。在地形和地质条件允许的情况下，要优先选用弹性敷设的方式。采用弹性敷设时，弯曲曲线的曲率半径不应小于钢管外径的1000倍。对于管道竖向弯曲曲线的曲率半径，还应满足下列公式的要求。式中：R—弹性敷设的曲率半径(m)；D—管外径(cm)；α—管道转角(°)。在管道平面和纵向发生变化，并且无条件采用弹性敷设时可采用冷弯弯管，必要时还可采用热煨弯管。管道穿跨越管道与公路尽量正穿，当受到地形及大的线路走向时需要斜穿公路时，管道穿越与公路的交角不应低于60º，以减少穿越长度。对于二级及以上等级公路穿越采用顶钢筋混凝土套管的方式通过；对于交通繁忙且不适宜采用开挖法施工的三、采取顶混凝土套管的方式穿越；对于一般沥青公路采用开挖加套管的方式穿越；管顶至路面的最小埋深应≤-1.65m。同时顶管操作坑坑壁距离不小于1.5倍操作坑坑深，以满足公路路基安全。关于主要道路的穿越统计详见表5.1-5。表5.1-5管道穿越主要道路统计表公路名称路基宽度(m)穿越长度(m)穿越方式石化大道3040顶管穿越金龙一级配气站至石化大道道路46顶管穿越线路附属设施1）征地本管道线路部分永久性占地为管道沿线设置标志桩、里程桩等用地，标志桩、里程桩单件占地为1m22）线路标志桩和管道锚固墩根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006规定，输气管道沿线应设置里程桩，转角桩和警示牌等永久标志。里程桩应设置在沿油流前进方向的左侧，沿管道从起点至终点，每隔1km设置一个，不得间断。在管道改变方向处应设置水平转角桩。转角桩应设置在管道中心线的转角处左侧。输气管道穿跨越人工或天然障碍物时，应在穿跨越两侧及地下建(构)筑物附近设立标志。当输气管道的设计温度同安装温度之差较大时，宜在管道出土端、弯头、管径改变处，根据计算设置锚固设施，或采取其它能够保证管道稳定的措施。管道工艺计算管径计算本工程输气管线计算采用如下公式计算：其中：qv：气体(P0=0.101325MPa，T=293K)的流量；Nm3/d)d：输气管内直径（cm)p1，p2：输气管道计算管段起点和终点压力(绝)(MPa)Z：气体的压缩系数T：气体的平均温度（k)L：输气管道计算管段的长度（km)Δ：气体的相对密度E：输气管道的效率系数计算结果见表5.2-1。表5.2-11.6MPa下输气管道计算表输气量104Nm3/d444管道内径cm81015起点压力MPa1.61.61.6压缩因子0.870.870.87平均温度K283283283管道长度km1.21.21.2相对密度0.60730.60730.6073效率系数0.80.80.8终点压力MPa1.4871.5631.595管道最大流速m/s6.9934.231.85管道壁厚计算1）地区等级划分：根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)的规定，线路共分四个等级。根据地区等级的划分，输气管道的强度设计系数应符合下表的规定：表5.2-2强度设计系数表地区等级强度设计系数一级地区0.72二级地区0.6三级地区0.5四级地区0.4由于本工程输气管道沿途处于城市建成区，因此地区类别按四级地区考虑。2）管道壁厚的确定：本工程管道直管壁厚按下式计算：其中：δ：钢管计算壁厚（cm)；P：设计压力（MPa)；设计压力取2.5MPaD：钢管外径(cm)；бs：钢材的最小屈服强度(MPa)；采用20#材质F：强度设计系数；ф：焊缝系数；取1.0t：温度折减系数；取1.0计算结果见表5.2-3：表5.2-3管道壁厚计算表内容单位输气管道管道长度km1.2管道外径89计算壁厚mm0.4843选用壁厚mm4耗钢量t10.06114计算壁厚mm0.6204选用壁厚mm4耗钢量t13.02168计算壁厚mm0.9143选用壁厚mm5耗钢量t24.13）管道选择由表5.2-（1～3）可以看出，选用DN80的管道在低压状态下管内流速高，压降大；DN150的管道压降小，但流速过低，不经济；DN100的管道即可满足各工况的要求，考虑今后的发展预留本工程输气管道推荐选用D114×4/20#管道。管道稳定性校核输气管道径向稳定性校核按下式计算：式中：－钢管水平方向最大变形量(m)；D－钢管平均直径(m)；W－作用在单位管长上的总竖向荷载(N/m)；W1－单位管长上的竖向永久荷载(N/m)；W2－地面可变荷载传递到管道上的荷载(N/m)；Z－钢管变形滞后系数，取1.5；K－基床系数，取0.103；E－钢材弹性模量；取2.05×105MPa；I－单位管长截面惯性矩(m4/m)；δn－管道壁厚(m);Es－土壤变形模量，取2.0×106N/m2；通过上式计算：＝5.21×10-11<0.03D=0.00657通过计算管道稳定性满足要求。管道沿线经过的地区地震烈度为7度地震区，地震动峰值加速度＜0.20g，不需进行抗震验算。因此，本次进站管道选为D114×4/20#。边界条件本项目天然气组分性质详见2.1.2节叙述。本工程的边界条件和产品的质量要求是总工艺路线的主要约束条件，天然气的质量标准主要根据外输气交接点处烃水露点的要求，根据《天然气》(GB17820-1999)中对水露点、烃露点的规定：“在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃；在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气中应不存在液态烃。”根据2.1节表中相关数据可以看出进站输气管道的天然气作为车用天然气在20MPa左右时水合物形成温度为22.1℃，不能满足加气要求，必须进行深度脱水，深度脱水水露点为-40.9℃。主要工程量表5.3-1线路部分主要工程量表序号项目名称及内容单位数量备注一输气管道线路长度km1.2二管道组装焊接km1.21钢管组焊无缝钢管D114×4.0(20#)km1.2不含弯头、弯管用管2冷弯弯管制作、安装D114×4.0直缝焊钢管20#热煨弯头个6三管道穿越工程1公路穿越m/次40/1顶管穿越2公路穿越m/次6/1顶管穿越3穿路套管D630×8.0（20#）m50四线路附属工程1固定墩个62三桩用量1)里程桩个2与阴极保护桩合建2)标志桩个103)转角桩个53绝缘支撑个224绝缘接头DN100PN2.5个25燃气检漏管座5加气站工艺概况本工程主要内容为：新建克拉玛依市金龙镇昌盛路天然气加气站，新建有站房、加气棚、4座加气岛、1台充气柱，新增储气井3口（储气井总容积为12m3）、压缩机1台（自带顺序控制盘）。天然气加气能力为3×104Nm3/d，每天可满足CNG汽车加气要求。气质组分气源情况本加气站天然气气源引自金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依母站DN200天然气管线已建DN100阀池。天然气物性及组成天然气组分详见表6.2-1，天然气性质详见表6.2-2。表6.2-1天然气组分表名称N2CO2C1C2C3iC4nC4iC5nC5C6C7组分含量(体积百分数%)1.550.3392.794.030.830.170.170.050.040.040.01注：数据来自克拉玛依市金龙镇一级配气站。表6.2-2天然气性质表名称相对密度高位发热量kJ/m3低位发热量kJ/m3华白指数MJ/Nm3燃烧势金龙镇一级配气站0.607342763.2038544.925235.79工艺参数天然气流量：3×104Nm3/d；管道来气压力：1.1-1.8MPa（表压）；压缩机前设计压力：2.5MPa；压缩机后、储气井设计压力：27.5Mpa温度：20-35℃；介质：车用压缩天然气，执行标准为《车用压缩天然气》GB18047-2000，其技术要求见表6.3-1。表6.3-1车用压缩天然气技术要求表项目技术指标高位发热量，MJ/m3＞31.4总硫〔以硫计)，mg/m3≤200硫化氢，mg/m3≤15二氧化碳，%，≤3.0氧气，%≤0.5水露点，℃在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃当最低气温低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃。工艺流程方案方案一：前置脱水工艺金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依金龙镇昌盛路CNG加气站DN100天然气管线来天然气（3×104Nm3/d，1.1~1.8MPa)通过过滤器分离杂质并经过智能旋进流量计计量后，通过稳压阀稳压，再进入分离器进行初步分离，分离后的天然气进入脱水干燥系统（3×104Nm3/d，1.1~1.8MPa)，加臭橇为其进行加臭保护措施后的天然气进入到CNG压缩机增压到25Mpa，一路经压缩机上由PLC控制的优先顺序控制阀首先向高压储气井充气，然后向中压储气井、低压储气井充气，直到全部达到20MPa时停机，另一路则去充气柱给拖车加气。在加气机给CNG汽车加气时，优先顺序控制系统按照以下优先级顺序进行取气：低压储气井—中压储气井—高压储气井。当高压储气井也无法将车加满气时，也可由压缩机直接给加气机加气。分离器、脱水橇、压缩机排污管线引至新建废机油池收集后统一装车外运，交由有处理资质的单位处理。储气井出口设置超压泄放安全阀，超压气引至放散管放空，工艺流程简图如下：(详工艺流程图见12857可加01-01、02)。方案二：后置脱水工艺金龙一级配气站至新捷燃气克拉玛依金龙镇昌盛路CNG加气站DN100天然气管线来天然气（3×104Nm3/d，1.1~1.8MPa)通过过滤器分离杂质并经过智能旋进流量计计量后，通过稳压阀稳压，再进入分离器进行初步分离，分离后的天然气由加臭橇为其进行加臭保护措施，再进入到CNG压缩机增压到25Mpa后，进入脱水干燥系统（3×104Nm3/d，1.1~1.8MPa)，，经干燥后的天然气一路经压缩机上由PLC控制的优先顺序控制阀首先向高压储气井充气，然后向中压储气井、低压储气井充气，直到全部达到20MPa时停机，另一路则去充气柱给拖车加气。在加气机给CNG汽车加气时，优先顺序控制系统按照以下优先级顺序进行取气：低压储气井—中压储气井—高压储气井。当高压储气井也无法将车加满气时，也可由压缩机直接给加气机加气。分离器、脱水橇、压缩机排污管线引至新建废机油池收集后统一装车外运，交由有处理资质的单位处理。储气井出口设置超压泄放安全阀，超压气引至放散管放空，工艺流程简图如下：(详工艺流程图见12857可加01-03、04)。方案比选：方案一、二对比见表6.4.1。表6.4.1工艺方案对比表项目方案一方案二优点由于脱水后天然气中杂质、烃水含量均很低，因此可有效保护压缩机组，减少压缩机的故障率。再生系统自身内部循环，无外排天然气。能够多机使用1台脱水橇，加大脱水规模，降低投资。无论原料天然气含水量如何变化,因压缩机已进行了增压处理,压缩后的天然气含水量变化不大，都能保证脱水彻底力露点能够得到有效的保证。设备尺寸小、脱出水量少，再生能耗低。缺点如果原料天然气含水量不准确或含水量变化太大,将导致脱水不彻底，压力露点有起伏。设备尺寸较大，占地面积大。由于天然气中水，在压缩过程中有水析出，对压缩机运行带来一定影响。再生气需要设置回收系统。高压脱水，低压再生对分子筛的损害大。需压缩机脱水单机对单橇配套，投资较高。结论推荐不推荐由于高压脱水无法对压缩机进行必要的保护，至使压缩机由于天然气中的含水量大而导致严重的故障现象时有发生；同时如采用高压脱水，则必须使用单机对单橇形式，以保证加气机与压缩机的连锁，因此本报告推荐采用方案一前置脱水工艺。脱水流程脱水橇采用分子筛脱水工艺，采用双塔工艺。管道来天然气经分离器出去游离的水后至橇内前置过滤器过滤，进入干燥塔，通过吸附床层后被干燥到所要求的露点后经后置过滤器输出洁净干燥的气体。一塔干燥吸附时另一塔可同时进行再生，干燥后的部分天然气引入风机容器，经罗茨风机增压后进入加热器加热，高温再生气对干燥塔吸附床层进行再生。再生废气由塔顶排出进入风冷却器及分离器，气体中夹带的液态水被分离后，返回至吸附系统入口。当加热再生结束后吸附床层进行吹冷，加热器停止加热。罗茨风机、风冷却器、分离器继续工作，使干燥塔内的吸附床层温度逐步降低，当再生气体出口温度降到设定值时，罗茨风机、风冷却器、分离器停止工作，终止冷却过程。主要工艺设备选型1）脱水橇根据加气站站设计规模，选用1套处理量为3×104Nm3/d的脱水橇可满足要求，其技术参数如下：处理气量：4400Nm3/h设计压力：2.5MPa工作压力：1.1~1.8MPa过滤器过滤精度：≤3μm设计温度：250℃受热元件)再生温度：≤220℃ 成品气常压露点：≤-45℃电加热器功率：40kw吸附周期：≥12h再生周期：≤8h吸附剂：4A分子筛再生气冷却方式：风冷再生气压力：1.1-1.8Mpa（与吸附压力等同)切换方式：半自动再生控制方式：PLC控制自动完成再生循环防爆等级：dⅡBT4防护等级：IP54额定电压：380V50Hz2)天然气压缩机目前适用于压缩天然气领域的压缩机型式多为往复式压缩机，其结构形式有：D型、W型、V型、L型、Z型等结构形式，各种设备因结构形式不同，造成使用性能有较大差异。全机主要由固定部分和运动部分组成。固定部分由机身、中体、气缸盖、气缸、气缸座等零件组成。运动部分由曲轴、连杆、十字头、活塞、气阀等部分组成，并配有管道、仪表操纵系统和级间冷却器等。作为加气站的核心，压缩机运行可靠及维修程度就显得尤为重要，现就压缩机的型式分析比选如下：D型压缩机：D型为对称平衡式，其活塞力平衡最好，动力性能强，箱式橇装，PLC全自动控制。设备运行稳定，在所有形式的压缩机中使用性能是最好的，特别便于维护。橇块外部配有具有隔音、降噪、防火作用的防护罩。W、V型压缩机：此两种设备气缸成60－90度夹角状态分布，较好地分散了活塞力，活塞力平衡较好。产品技术性能已经达到了很高的水平，工作可靠性较高，该型压缩机技术成熟，运行稳定。L型：活塞力平衡差，体积庞大，安装占地面积大，设备运行时震动较大，不适合于城区加气站安装使用，但其制造工艺成熟，价格较低；不推荐使用这种机型。Z型：此种机型因为气缸都在垂直方向，受力集中，活塞力平衡差，不适宜做成大排量机型；并且机体较大，加工时容易形成制造缺陷；不推荐使用这种机型。从以上分析看来，考虑到运行可靠、设备维护方便和成本问题，本工程推荐采用D型或W型往复式压缩机。国产机组具有价格低、供货周期短、零配件供应周期短、售后服务及时的优点，但可靠性比进口机组差。进口机组具有可靠性强，日常维修工作量低，连续运行时间长，但投资高、供货周期长，零配件供应不及时。根据目前疆内国内外加气站压缩机的使用情况、性价比情况、压缩机厂家服务情况。因此本工程推荐采用国产往复式压缩机1台，自带控制柜、顺序控制盘，冷却采用混冷方式。本站建设规模为3×104Nm3/d，按照每天16h进行计算，考虑到后期发展的需要，确定压缩机平均排量为2400Nm3/h，其机组参数见表6.6-1。表6.6-1压缩机参数表序号项目技术参数单位1进口压力1.1~1.8MPa(表压)2出口压力25MPa(表压)3进气温度≤30℃4排气温度≤45℃5平均排气量2400Nm3/h6冷却方式混冷7轴功率341kW8驱动方式隔爆电机驱动3）加臭装置根据《车用压缩天然气》GB18047-2000中要求，车用CNG需要加臭，因此设置加臭装置一套，加入量为20mg/m3，加入介质为四氢噻吩，性能参数如下：1)智能型单片机控制系统，具有输出监控、报警功能2)按燃气流量变化比例加臭，浓度均匀3)运行数据可通过RS232/485远传4)加臭量显示与自动累计、定时打印5)使用电磁驱动隔膜式计量泵，全密闭工作、无泄漏，适于长期工作6)计量精度高±0.01ml/次)、完全汽化7)工作电源：220V50HzAC8)功耗：≤500W9)输出压力：1.1-1.8MPa10)单次输出可调范围：0.05～0.5ml/次11)工作频率：0～50次/分12)输出误差：＜±5%13)储药量：≥200kg4)加气机由于每辆车加气时间约为5min，加气量按20Nm3计算，一台双枪加气机每小时加气480Nm3，加气机满负荷工作时间按照经验为16h进行计算，一台双枪加气机每天加气约7680Nm3。本加气站规模为3×104Nm3/d，因此选用双枪加气机4台可满足本工程的需要。加气机选用国产双枪自动售气机，采用专用质量流量计，直接计量流体质量、体积，具有计量准确度高、加气速度快的优点，具有温度、压力自动补偿功能，可随时提供气源密度、温度、流速等参数。其机组参数见表6.6-2：表6.6-2加气机参数表序号项目技术参数单位备注1额定流量2～40m3/min2设计压力27.5MPa3计量精度±0.5%m34单次计量范围0-9999.99m35环境温度-33.4～55℃6管线规格D16×3.006Cr19Ni10注：加气机自带拉断阀，拉断阀拉断力：≤600N。5）充气柱根据常规站设计规模，站内设1座5400Nm3/h充气柱可满足要求，其技术参数如下：充气柱具备自动停止功能，其主要参数如下：流量范围：5400Nm3/h/枪设计压力：27.5MPa加注压力：≤25MPa额定压力：20MPa耐压强度：37.5MPa环境温度：－40℃~＋环境大气压：86—110kPa加气枪嘴：快速接头加气软管长度：6m加气软管直径：1″防爆等级：ibdmeⅡAT4工作电源：220V±15%50HZ±1HZ6)储气井（1）储气方式确定在加气站的建设中，储气设施的选择非常重要。预先储存大量的高压天然气，待CNG汽车到来时由储气设施直接给汽车加气，加气速度快，提高效率；并且储气设施加足压力后可为很多汽车充气；并减少压缩机启动次数，节省能源，延长设备使用寿命。根据目前的技术发展水平，对加气站来说，共有储气瓶组和储气井两种储气方案可供选择；传统的小容积储气瓶组、大容积储气瓶、地下储气井；现对上述三种储气方式的安全性、投资费用比较、维护检查周期费用及时间、使用年限及占地面积进行比较,比较结果见下表。表6.6-4三种储气方式比较对比项地下储气井储气大罐气瓶组储气量4000m34000m34000m3主设备储气井3口储气罐8个钢瓶105只结构及整体性无焊接点，螺纹联接。井管与地层成整体，提高强度和刚性。井管与地层隔开，不易腐蚀固定在工字梁钢结构内，可水平或垂直安装，节省空间松散结构，没有整体性；只能水平安装安全性结构安全性深埋地下，爆炸波被地层吸收，地面仅轻微振动，高度安全地面安装，需设防暴墙地面安装，需设防暴墙爆炸波强度弱较强强爆炸波方向单向朝上立体球状立体球状环境影响防雷电、抗静电、不受气温、洪水影响受雷电、气温、静电等环境影响受雷电、气温、静电等环境影响泄漏点9-121220占地面积消防间距18m25m25m直接占地4m215m2160m2辅助设施安装基础无需要需要罩棚无可露天需要防爆墙无要求要求消防冷却无需要需要使用寿命疲劳循环数25000150009000使用寿命25年15年8-10年投资直接投资210万元144万元105万元运行成本检测周期6年2年2年生产影响无影响时间长，一定影响时间长，影响生产检测费用8.0万元/次2.0万元/次5.0万元/次年维修费用5.0万元1.0万元2.0万元年运行费用0.5万元5.0万元2.0万元其它对比排污口排污口有无加气速度加气速度快快速充气能力强快速充气能力差计量影响无计量影响环境温度影响计量环境温度影响计量由于本加气站占地面积有限，考虑储气设施占地面积并综合考虑运行成本等因素，本报告推荐储气设施采用储气井。（2）储气容积确定本加气站储气井总容积为12m3，设高压储气井1座，容积为5m3，中压储气井1座，容积为4m3，低压储气井1座，容积为3m3。其参数见表6.6-5表6.6-5储气井参数表序号项目技术参数单位备注1高压储气井5m32中压储气井4m33低压储气井3m34设计压力27.5MPa5设计温度-33.4～55℃5）主要非标设备本项目主要非标设备见表6.6-5。表6.6-5非标设备性能参数表容器名称设计压力（MPa)设计温度（℃)几何尺寸（m×m)处理能力（×104Nm3/d)筒体材质台数单台质量（kg)天然气分离器2.1-5∅800x2400x127Q245R11200工艺管线选择和管线敷设高压管线(25MPa)上所有阀门采用卡套阀门，三通、弯头等均采用焊接连接方式，其余管线为法兰连接。站内主要管线均选用06Cr19Ni10不锈钢管，放空和排污阀后管线选用20#钢管。站区内管线敷设主要采用埋地敷设。管径计算管径按下式计算：其中：Q：天然气流量(m3/h)d：管道内径(m)v：气体经济流速(m/s)。p：气体压力(绝压，MPa)计算结果见表6.7-1。表6.7-1管径计算结果表管道名称气体流量Nm3/d管线压力MPa(绝)经济流速m/s计算管径mm圆整后管径DN压缩前天然气管道3.0×1041.1~1.81060.7080压缩后天然气管道3.0×10427.51510.3320放空管道3.0×1040.1115037.4650注：放空管道流速为马赫数的0.5倍。管壁厚计算管壁厚按下式计算：式中：δ—钢管壁厚(mm)；P—设计压力(MPa)；D—钢管外径(mm)；—钢管最低屈服强度(MPa)；F—强度设计系数；Φ—焊缝系数(无缝钢管取1.0)；t

—温度折减系数，当温度＜120℃时，t=1；C—腐蚀余量(mm)，中等腐蚀C=1，强腐蚀C=2；计算结果见表6.7-2表6.7-2壁厚计算结果表管道名称气体流量Nm3/d管线压力MPa(绝)计算壁厚mm圆整后壁厚mm经济流速m/s压缩前天然气管道3.0×1041.1~1.80.33410压缩后天然气管道3.0×10427.52.34415放空管道3.0×1040.110.023.5150管线及设备防腐设计内容本设计为新捷燃气克拉玛依市金龙镇昌盛路CNG加气站站内管线外壁及设备外壁防腐。1)管线部分：埋地天然气管线有D168×5.5长40m、D114×4长1300m、D89×4长50m、D60×3.5长150m、D34×3长50m、D25×4长500m、D22×3长50m、D14×2长50m。2）设备部分：1台立式分离器规格为Φ0.8m×2.4m，有保温；1座放散管规格为DN150H=10m。防腐部分设计1）管线部分：（1）为抑制土壤对埋地钢质管道的电化学腐蚀，对D168×5.5、D114×4管线采取外防腐层加阴极保护的联合保护措施。其中外防腐层是防止管道外壁腐蚀的主要手段；阴极保护作为涂层防腐的补充手段，为防腐层缺陷处的钢管外表面提供电化学保护。（2）其余管线采用涂层防腐的防腐方式。管线外壁防腐面积合计为580m2。2）设备部分分离器外壁、放散管外壁采用涂层防腐的防腐方式。外壁防腐面积为9m2；放散管外壁防腐面积为6m2。3）外防腐层的选择原则（1）技术可靠：防腐层材料应具备有效的电绝缘性；有效的隔水屏障性；涂敷于钢材表面的防腐层缺陷最少；与钢材表面有良好的附着力；能防止针孔随时间发展；抵抗装卸、贮存和安装时的损伤；能有效地保持绝缘电阻随时间恒定不变；抗剥离性能；抗化学介质破坏；补口、补伤容易；物理性能保持能力强；对环境无毒；能防止地面储存和长距离运输过程发生变化和降解。（2）经济合理：在满足防腐要求的同时，尽量节省工程投资，外防腐层的选用达到性能价格比最优的目的。首要条件是保证管道及设备在预期的使用寿命内不产生由于外腐蚀而引起功能损失，选用性能好、可靠性高、寿命长、对本工程适应性好，价格合理的防腐层。4）阴极保护阴极保护是通过对金属表面进行阴极极化从而抑制金属腐蚀速度的一种方式。常用的阴极保护方法有两种：强制电流和牺牲阳极法。强制电流法就是对外来电力通过变压整流器或恒电位仪进行变压整流后变成直流电，将直流电的负极与被保护金属进行电连接从而实现被保护金属的阴极化。强制电流法具有输出功率大、阴极保护站保护能力强、保护范围大、保护电位可调、受环境影响小等优点，其不足之处是需要可靠的外界电力供给，还有可能对系统附近的其它金属构筑物产生不良干扰。牺牲阳极法是在被保护金属上连接上电位比钢更负的金属合金，利用金属或合金作阳极，来达到被保护金属的负向极化。与强制电流法相比，牺牲阳极法不需用外界电源、运行维护简单、对附近非保护金属构筑物无干扰等优点。其不足之处是输出功率小、运行电位不可调、受环境因素影响较大，不适合用于长距离管道阴极保护。因此，本工程采用牺牲阳极进行阴极保护。防腐材料和结构1）管线部分：（1）埋地D168×5.5和D114×4天然气管线外壁：采用挤压聚乙烯三层结构（三PE）做防腐层，底层为环氧粉末涂层，厚度≥120μm，中间层为胶粘剂层，厚度≥170μm，防腐层总厚度≥2.7mm（D168×5.5）和≥2.5mm（D168×5.5）。（2）其余站内管线：无溶剂环氧防腐涂料三道（400μm）-聚乙烯胶粘带（搭接为胶带宽度的50%～55%）。防腐层总厚度≥1.6mm。（3）管线外壁除锈等级不低于Sa2.5级。（4）D168×5.5、D114×4埋设镁合金牺牲阳极7组，每组4支，每支4.1kg。全线共埋设4.1kg/支镁合金阳极28支。2）设备部分：（1）分离器外壁保温层下防腐层采用无溶剂环氧防腐涂料，涂敷二道，防腐层干膜厚度≥250μm；（2）分离器无保温层外壁（包括不保温附件）及放散管外壁防腐层采用二道环氧富锌底漆（80μm）-一道环氧云铁中间漆（120μm）-二道交联氟碳涂料（70μm），防腐层干膜厚度≥270μm。（3）金属表面除锈等级不低于Sa