《站场工艺设计》任务书

西南石油大学土木工程与建筑学院建筑环境与能源供应工程站场工艺设计课程设计指导书彭善碧 侯向秦编西南石油大学土木工程与建筑学院2013年12月651 课程设计的性质、目的与任务站场工艺课程设计及实习是站场设计课程的补充和实践应用环节。在学生了解和掌握各种城市燃气站场的基本工艺流程、平面布置、设备选型等基础知识的基础上，通过实际典型工程案例的课程设计方式，使学生能够理论联系实际，对站场工艺设计有一个完整的感性认识，并着重了解和掌握天然气管道输送中的首站、压气站、分输站、末站、城市门站、储配站、LNG加气站、CNG加气站等设计的基本理论和方法，具备从事城市燃气设计的初步能力，为毕业后迅速适应相关工作岗位的要求打下一定的实践基础。2 教学内容2.1 设计题目（1）天然气管道首站初步设计（2）天然气管道压气站初步设计（3）天然气管道分输压气站初步设计（4）天然气管道末站初步设计（5）门站初步设计（6）CNG加气站初步设计（7）LNG供应站初步设计本课程设计每个同学一个题目，参见附件1站场工艺设计题目分配。2.2 设计基础数据及原始资料天然气管道首站、压气站、分输站和末站设计应掌握的基础数据包括但不限于：（1）气源（2）天然气组分及主要物性（3）进气压力、温度（4）设计压力、设计规模（5）交气压力（6）对气质的要求（7）用户用气量各题目的具体设计基础参见附件2站场工艺设计基础数据。3 设计计算的内容（1）进行站场流程设计；（2）完成站场的全部工艺及水力计算，完成设备选型；（3）绘制工艺流程图。4 天然气管道输气站设计基本步骤与理论依据4.1 站场工艺流程设计说明根据各站场的情况，对工艺流程进行说明，包括但不限于以下内容：（1）概述：简述工程概况、设计范围、设计依据、设计内容等；（2）设计基础：气源情况、主要设计工艺参数、用户气量等；（3）主要设备选型说明。4.2工艺计算4.2.1站内管道设计（1）站内管径的选择，先采用以下公式进行计算： （1） （2）式中：操作条件下气体的工况流量，；计算管内径，m；站内气体流速，m/s；标准状态下气体流量，Nm3/d；标准状况下气体的绝对压力，MPa；标准状况下气体的绝对温度，K；操作条件下气体的绝对温度，K；操作条件下的气体绝对压力，MPa。（2）根据计算的管内径及相应制管标准，选择相对应的管径，并校核管内气体流速，各站场流速小于12m/s。（3）管线材质及壁厚选择根据输气管道工程设计规范GB50251的规定，钢管壁厚与设计压力、钢管外径、钢管的强度等级、强度设计系数及温度折减系数有关，钢管壁厚按下式计算： （3）式中：焊缝系数，取1.0；钢管计算壁厚，mm；P 设计压力，MPa；s钢管的最小屈服强度，MPa；D 钢管外径，mm；F 强度设计系数，站场管道设计系数均取0.4；t温度折减系数，当温度小于120，温度折减系数取1.0。4.2.2除尘设备计算（1）旋风分离器STEP1：确定旋风分离器的进口速度；STEP2：进口截面积： （4）根据进口管的高度a和宽度b之比：a：b=23。STEP3：圆筒尺寸截面尺寸D0=（45）b（200） （5） a/D0=0.40.75 （6）圆筒体高度 h=（1.52）D0 （7）圆锥体高度：H-h=（22.5）D0 （8）排灰口直径D2D2 =（0.150.4）D0 （9）STEP4：圆锥体半锥角：1315STEP5：排气管直径de=（0.30.5）D0 （10）深度hc=（030.75）D0 （11）STEP6：计算压力损失 （12）（2）过滤分离器 （13）式中：通过过滤器的压降，Pa；阻力系数；天然气密度，kg/m3；天然气流速，m/s；L 纤维层厚度，m；纤维层孔隙率，；Df 纤维直径，m。（3）多管干式除尘器设计STEP1：旋风子的直径：D2=100200mm内管与外管直径之比：D1/D2=0.710.77STEP2：旋风子的高度直筒形：H/D2=3.54圆锥形： 圆筒高度H1/D2=1.82.0圆锥高度H2/D2=22.2圆锥形排尘口直径d=（0.40.5）D1插入深度h2/D2=0.91.0STEP3：旋风子的轴向进气速度v1直筒形：v1=1424m/s圆锥形：1220m/sSTEP4：旋风子的个数NN=q/F1v1 （14） （15）4.2.3 压缩机组选型及配置包括压缩机类型、驱动方式、机组配置比选等。4.2.4 计量装置的选型根据不同的站场类型选择合适的计量方式、装置类型、尺寸等。5 CNG加气站设计步骤（一）确定设计参数1确定天然气进站压力；2确定脱水方式；3确定储气系统方式及储气容积。（二）确定设计方案1确定储气方式及储气容积根据相关CNG加气站设计规范和该地区的燃气规划可行性方案等，根据实际情况，确定CNG加气站的储气容积。2确定压缩机脱水方式根据相关CNG加气站设计规范和该地区的燃气规划可行性方案等，确定压缩机脱水方式。脱水方式共分为前置脱水（低压脱水）、后置脱水（高压脱水）和中压脱水三种。应根据实际情况，因地制宜地选用合适的脱水方式，不必拘泥于一种形式，也不必以现行的为唯一标准。（三）工艺流程的确定根据加气站的储气容积，对加气站进行分级，分级后按照规范要求设计工艺流程，工艺系统设备的布置和确定。（四）设备选型计算包括以下内容：压缩机脱水装置脱硫装置调压稳压计量装置各种阀门仪表安全阀放散阀缓冲罐程序控制盘加气机站内工艺管道6 LNG供应站设计步骤（一）工艺流程确定工艺流程框图；（二）设计参数 a.液化天然气基本参数b.设计参数压力参数设计温度参数（三）主要工艺设备选型计算1)LNG贮罐2)贮罐升压气化器3)BOG气化器4)EAG气化器5)LNG气化器6)NG加热器（四）管道选择计算及布置1) 进站总管2) LNG槽车气相总管3) BOG气化器后气相总管4) 升压气化器液相管5) 升压气化器气相管6）出液总管及热水气化器支管7）空温气化器进液支管8）空温气化器气相支管9）气化器气相总管10）气化器气相总管（加热后）（五）阀门7 成果提交要求设计完成后，提交的成果应包括但不限于：（1）设计说明书站场工艺及工艺流程特点、工艺流程、安全保障措施、新工艺、新技术、新设备、新材料的采用情况、站场工艺设计（管径、壁厚、敷设方式）、主要设备选型说明等；（2）设计计算书列出计算公式、参数取值、计算过程、计算结果、软件版本、名称、选择的公式、输入参数、计算结果；（3）设备汇总表列出主要设备的选型结果，包括设备名称、规格、台数等关键信息。（4）图纸绘制出工艺流程图（2号或3号图纸）。8 设计进度安排本课程设计的进度安排如表1所示。表 1 课程设计进度安排表序号设计内容时间1工艺流程和方案设计2天2主要设备工艺计算3天3主要设备选型2天4工艺流程图绘制2天5撰写说明书、计算书、设备表和材料表4天6答辩1天9 课程设计评分课程设计的评分规则如下表所示：序号评分项分值1工艺流程和方案设计科学合理10分2主要设备工艺计算结果正确30分3工艺流程图绘制规范20分4态度认真20分5答辩情况20分合计100分成绩评定等级：优秀：90100分良好：8089分中等：7079分及格：6069分不及格：60分10 参考文献1石油和化工工程设计工作手册编委会编.输气管道工程设计2GB50251 输气管道工程设计规范3GB/T19236-2003 压缩天然气加气机加气枪4GB/T20734-2006液化天然气汽车*装置安装要求新定价5GB/T21068-2007液化天然气密度计算模型规范新定价6GB18047-2000车用压缩天然气7GB17820-2012天然气8GB/T25360-2010汽车加气站用往复活塞天然气压缩机9石油天然气工程设计防火规范(GB 50183-2004)10石油天然气站内工艺管道工程施工规范(2012年版)(GB 50540-2009)11油气管道工程建设项目设计文件编制标准(GB/T 50644-2011)12GB50494城镇燃气技术规范13顾安忠主编.液化天然气技术手册.北京：机械工业出版社，201114GB50156-2012 汽车加油加气站设计与施工规范15李长俊.天然气管道输送. 北京：石油工业出版社，200016曾志强. 天然气集输工程. 北京：石油工业出版社，200117袁宗明. 城市配气. 北京：石油工业出版社，200418JB/T10298-2001汽车加气站用天然气压缩机19GB50516-2002汽车加油加气站设计与施工规范20CJJ84-2000汽车用燃气加气站技术规范21GB150-1998钢质压力容器22GB151-1999管壳式换热器23压力容器安全技术监察规程24JB4730-1994压力容器无损检测25 GB18047-2000车用压缩天然气26 GB/T15487-1995容积式压缩机流量测量方法附件1：站场工艺设计题目分配序号学生姓名课程设计题目站场类型站场规模（108m3/a）进站压力（MPa）进站温度（）设计压力（MPa）分输规模（108m3/a）第一组1天然气管道输气首站初步设计（A)首站1509.530102天然气管道输气首站初步设计（B)首站120930103天然气管道输气首站初步设计（C)首站1008.530104天然气管道输气首站初步设计（D)首站90830105天然气管道输气首站初步设计（E)首站808.53010第二组6天然气管道输气压气站初步设计（A)压气站1509.530107天然气管道输气压气站初步设计（B)压气站120930108天然气管道输气压气站初步设计（C)压气站1008.530109天然气管道输气压气站初步设计（D)压气站908.5301010天然气管道输气压气站初步设计（E)压气站808.53010第三组11天然气管道输气分输压气站站初步设计（A)分输压气站150830103012天然气管道输气分输压气站站初步设计（B)分输压气站1208.530102813天然气管道输气分输压气站站初步设计（C)分输压气站1009.530102514天然气管道输气分输压气站站初步设计（D)分输压气站90930102015天然气管道输气分输压气站站初步设计（E)分输压气站808.5301015第四组16天然气管道输气末站站初步设计（A)末站1508301017天然气管道输气末站站初步设计（B)末站1608.5301018天然气管道输气末站站初步设计（C)末站1709301019天然气管道输气末站站初步设计（D)末站1809.5301020天然气管道输气末站站初步设计（E)末站200103010第五组21门站初步设计（A）门站101.62MPa2522门站初步设计（B）门站201.62MPa2523门站初步设计（C）门站151.62MPa2524门站初步设计（D）门站101.62MPa2525门站初步设计（E）门站101.62MPa25第六组26配气站工艺设计（A）配气站81.62MPa2527配气站工艺设计（B）配气站61.62MPa2528配气站工艺设计（C）配气站51.62MPa25序号学生姓名站场名称规模脱水方式储气方式气质组分进站压力范围第七组29CNG标准站10000m3/d低压脱水储气井气质组分A0.200.6MPa30CNG标准站15000m3/d低压脱水储气井气质组分B0.200.6MPa31CNG标准站10000m3/d高压脱水储气井气质组分A0.200.6MPa32CNG标准站15000m3/d高压脱水储气井气质组分B0.200.6MPa33CNG标准站10000m3/d低压脱水无缝大容积储气瓶气质组分A0.200.6MPa34CNG标准站15000m3/d低压脱水无缝大容积储气瓶气质组分B0.200.6MPa35CNG标准站10000m3/d高压脱水无缝大容积储气瓶气质组分A0.200.6MPa36CNG标准站15000m3/d高压脱水无缝大容积储气瓶气质组分B0.200.6MPa第八组37CNG子站10000m3/d增压方式：一般曲轴连杆驱动的往复活塞式压缩机38CNG子站10000m3/d增压方式：液泵驱动的液体活塞结构系统39CNG子站15000m3/d增压方式：一般曲轴连杆驱动的往复活塞式压缩机40CNG子站15000m3/d增压方式：液泵驱动的液体活塞结构系统第九组41CNG母站20000m3/d低压脱水储气井气质组分A11.5MPa42CNG母站20000m3/d低压脱水储气井气质组分B11.5MPa43CNG母站20000m3/d高压脱水储气井气质组分A11.5MPa44CNG母站25000m3/d高压脱水储气井气质组分B11.5MPa45CNG母站25000m3/d低压脱水无缝大容积储气瓶气质组分A11.5MPa46CNG母站25000m3/d低压脱水无缝大容积储气瓶气质组分B11.5MPa47CNG母站30000m3/d高压脱水无缝大容积储气瓶气质组分A11.5MPa48CNG母站30000m3/d高压脱水无缝大容积储气瓶气质组分B11.5MPa第十组49LNG气化站20000m3/d储存天数：2天高峰小时用气量：4000m3/h50LNG气化站20000m3/d储存天数：4天高峰小时用气量：4000m3/h51LNG气化站50000m3/d储存天数：3天小时不均匀系数1.552LNG气化站50000m3/d储存天数：5天小时不均匀系数1.553LNG气化站80000m3/d储存天数：3天高峰小时用气量：8000m3/h54LNG气化站80000m3/d储存天数：5天高峰小时用气量：8000m3/h55LNG气化站m3/d储存天数：2天小时不均匀系数1.556LNG气化站m3/d储存天数：4天小时不均匀系数1.5附件2：设计基础数据第一组基础数据1.主要流程：（1）接收天然气，经气质在线分析、计量后输往下游；（2）发送清管器；（3）事故状态下的快速截断；（4）预留与其他管线连接功能；（5）站内生活用气；（6）放空：事故状态及维修时的放空接入新建放空系统。（7）排污：事故状态及维修时的排污。2.气质组分及物理化学性质气质组分如下表所示。附表1 输气首站气质组分表序号天然气组份体积%1CH496.752C2H50.43C30.074IC40.015NC46IC57NC58C69N20.810H2S0.0007511CO21.912He0.0313H20其它参数1H2S含量(g/m3)0.0352CO2含量(g/m3)35.0513相对密度0.57924天然气临界温度(K)192.85天然气临界压力(MPa)4.647第二组基础数据1.主要流程（1）接收上站来气，经过滤、增压后输往下站；（2）站内设备事故情况下，来气经越站旁通直接进入下游；（3）接收、发送清管器；（4）站内自用气供给；（5）干燥压缩空气供给；（6）事故状态下的紧急截断；（7）事故状态及维修时的放空和排污；（8）其中南充、江津和遵义分输压气站设置反输功能。2.气质组分如下所示：附表2 输气站气质组分表第三组基础数据：1.分输站主要流程（1）接收上站来气，直接输往下站；（2）接收上站来气，经过滤、计量、加热、调压后向分输用户输送；（3）站内自用气供给；（4）事故状态下的紧急截断；（5）事故状态及维修时的放空和排污；第四组末站主要流程1.主要流程（1）接收上站来气，经过滤分离、计量、调压后分输；（2）接收、发送（反输时）清管器；（3）站内自用气供给；（4）事故状态时的紧急截断；（5）事故状态及维修时的放空和排污；附件4：某配气站的参考模板目 录目 录1绪 论41.大力发展城市配气站的意义42.我国城市配气站的现状及发展方向43.配气站概述54.设计背景5设计说明71.设计原始资料71.1设计资料71.2设计参数72.设计思路83.设计原则及设计规范93.1设计原则93.2遵循的标准及规范94.工艺流程简述115.管道的设计计算及安装说明115.1管道材料的选择115.2管子的直径及壁厚计算说明125.3管线的安装136、主要工艺设备选型及设计说明176.1除尘器（分离器）的选用及设计说明176.2调压阀的选用及设计安装说明196.3.汇管设计说明236.4流量计的选用及设计安装说明236.5安全装置的选用及设计安装说明266.6排污装置说明276.7阀门、管件的选用及安装276.8仪表的选用及安装说明287.自动控制307.1自控水平308.放空318.1安全设施放空318.2压力放空319.供配电329.1设计范围329.2用电负荷329.3供电方案329.4防爆危险场所的划分329.5防雷、防静电接地3310.给排水及消防3310.1排水3310.2给水3310.3消防3311.环境保护3411.1工程对环境的影响3411.2环保措施3412.安全及劳动保护3512.1安全3512.2劳动保护3513.节能3613.1能耗分析3613.2节能措施3614.平面布置说明3714.1总平面布置3714.2布站要求3714.3竣工验收38计算说明书391.站内管线计算和选型391.1管径计算公式391.2直管壁厚公式392.汇管设计412.1设计参数的确定412.2设计管径432.3长度设计442.4强度校核443、旋风式分离器的设计计算473.1分离器的圆筒部分的直径设计计算473.2圆锥体的结构尺寸设计计算483.3排气管结构尺寸设计计算493.4分离器进口管直径和出口管直径的设计计算493.5分离器圆筒部分的壁厚计算503.6分离器圆锥部分的壁厚计算504、流量计的计算选型514.1计量管径的计算514.2工作状态下的体积流量514.3.孔板孔径的计算524.4最大进气量的最大压差544.5选型615.调压设备的计算615.1求流通能力615.2求调节阀前的压缩系数Z635.3求主调节阀的实测流通能力C635.4选型636.安全阀的计算636.1安全阀通道截面积公式636.2安全阀内径的计算公式646.3流量换算公式646.4最大泄放量时的进口压力64结 论67谢 辞68参 考 文 献69附 录70附图1 配气站工艺流程图70附图2 设备平面布置图70附图3 工艺管道平面安装图70附图4 工艺管道竖面安装图70绪 论1.大力发展城市配气站的意义20世纪，在经济迅速发展的同时，给全球也带来了日趋严重的环境问题，环保和改善人类生存环境已经成为一项十分重要的任务。在几种矿物燃料中，天然气是清洁燃料，与煤、石油比较，它在燃烧时不仅排放出的、及量最少，而且获得等量能量时排放出的量也是最低的。天然气作为工业，民用及车用燃料将显著改善城市的大气质量，改善城市环境，改善人们的生活条件。增加天然气在能源消费结构中的比例是缓解环境日益恶化的一项重要措施，加速开发和利用天然气在世界各国都取得了广泛的共识。专家预测，在21世纪的能源结构中，天然气占主导地位。我国的天然气资源非常丰富，是今后一个时期中国国民经济发展的重要因素之一，也是天然气工业新的增长点。大力开发和利用天然气资源已经在我国兴起。西气东输，城市气化，天然气的进一步加工利用已经发展。气区和输气管道沿线的城镇气化正在酝酿和规划，大规模的城镇气化建设正在发展。发展城市燃气，是建设现代化城市必不可少的条件。对加速实现高度物质文明和精神文明的现代化城市具有重要的意义。为此，需要修建大量的城市配气站来接受干线输气管来气，并进行计量，控制供气压力，气量分配，气质检测和加臭等，以规定的压力将天然气送入配气管网，以供给各类用户。2.我国城市配气站的现状及发展方向我国天然气城市配气技术随着冶金、制管、通信和自控仪表等方面的技术进步，其水平有了很大的提高。目前，我国制定了从管材生产、设备制造、施工安装、生产管理等一套技术标准和规范，能解决城市配气站建设中的一般问题。城市配气站的建设已经形成了一套完整成熟的工艺技术，正向着撬装、自动化方向发展。进期（今后10年内）发展目标：实现配气管网升级的自动化、信息化、建设数字化的网上生产管理系统，采用先进实用的生产工艺和管理手段，应用高效可靠的生产设备，掌握和配备各种安全保障技术和机器，达到安全生产、节能降耗、降低成本的目的。3.配气站概述 天然气管道输送系统是一个联系采气井与用户之间的由复杂而庞大的管道及设备组成的采、输、供网络。配气站主要承担的就是将天然气按用户的要求（如用气量，压力等），平稳的对用户供气，因此在配气站中，调压阀、安全阀、计量装置、等设备及仪表都是必不可少的。 对于城市燃气来说，一般有四种用户：民用生活用气，公共设施用气。集中采暖用气，企业用气。其中前两种是随着居民生活和公共设施每天生活时段的要求形成供用气的高峰，各月份之间的生活用气虽然不同，但差距不大，一般是冬季尤其是临近春季时的用气量最大。集中采暖的用气量则是最不均衡的，南北方不同地区不均衡性各异。由于以上因素，解决城市燃气用气量的月度和小时不均衡性，且差别很大。于是就出现了调峰问题，对于以民用气为主的配气系统，这个问题显得尤其严重。 本设计中，根据任务书提供的参数，对站场内容设备、仪表、阀件仪表等进行了详细的计算和选型，并附带详细的说明。在主要设备的选择上，尽量选用性能好、工艺成熟、现场操作简单、维修方便、工艺先进的设备。同时遵循相关的标准、规范、力求投资最少，同时又满足工艺要求。4.设计背景近年来，中国天然气工业发展驶入快车道。然而天然气在我国一次能源消费结构中所占比例远低于24%的世界平均水平和8.8%的亚洲平均水平。但国内天然气市场有较大的发展潜力，从天然气消费结构上看，目前我国天然气主要用于化工、油气田开采和发电等工业部门，它们在天然气消费中所占比例在87%以上。目前，陆上天然气储量增长地区主要集中在塔里木、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地四大气区，海上天然气的储量增长集中在南海海域和渤海海域。因此，建设长距离输气管道系统将天然气快速、经济的输往经济发达的沿海地区便成为了当务之急。配气站作为输气管道系统的一个组成部分之一，其设计的先进与否对天然气长距离输送具有重要的意义。配气站的主要功能包括调压、净化、计量等。其中调压的目的是保证输入、输出的气体具有所需的压力和流量；净化的目的是为了脱除天然气中固体杂质，以免增大气体阻力，磨损仪表设备，污染环境，毒害人体；计量是气体销售、业务交接必不可少的，同时它也是对整个管道系统进行自动控制的依据。本着天然气配气站简单、轻便的观点，在工艺设计中应着重考虑安全、准确、经济、可靠。设计说明1.设计原始资料1.1设计资料鸳鸯配气站天然气从两头线(两路站头塘站)接出，进站压力为2.42.8MPa。设计输量为200104m3/d，目前输气量为100104m3/d，因此气源有保证。根据规划测算资料，包括居民、公建、工业、CNG等综合用气规模为：鸳鸯、金山组团：12104m3/d(由金开线供气)；礼嘉、黄茅坪组团：16104m3/d(由金山西延段供气)；本站CNG：2104m3/d。合计：30104m3/d。本方案已适当考虑了向周边地区如(农业园区的)供气量。本工程远期设计规模为30104m3/d，近期设计规模为10104m3/d。 1.2设计参数设计规模：30x104m3/d；设计压力：4.0Mpa；设计温度：常温；出站压力：1.6Mpa。表11 天然气气质分析数据表序号天然气组份体积%1CH496.752C2H50.43C30.07 续表 1-1序号天然气组份体积%4IC40.015NC46IC57NC58C69N20.810H2S0.0007511CO21.912He0.0313H20其它参数1H2S含量(g/m3)0.0352CO2含量(g/m3)35.0513相对密度0.57924天然气临界温度(K)192.85天然气临界压力(MPa)4.6472.设计思路根据给定的参数，选择合理的工艺流程。对配气站的主要设备（除尘器、安全装置、调压阀、流量计等）进行计算选型。对站场内所需管线进行计算和选用。同时根据工艺要求选择阀门、温度计、压力表等。另外还考虑排污、防腐、安全、环保等。在前述基础上绘制便于施工、维护和管理的流程图、平面图、安装图及消防图。3.设计原则及设计规范3.1设计原则1、采用成熟、先进的技术和设备、合理的工艺流程，以安全、可靠、实用、经济作为总体原则。2、工程设计规模满足工程设计委托书的要求，考虑今后的发展和民用气的调峰系数，配气站工程设计总规模按30104m3/d考虑。3、根据配气需要，合理选用设备及管材，确保长期安全、平稳供气，方便管理。4、工程设计严格执行国家、行业的有关标准、规范，确保站场安全平稳运行。5、尽可能节约用地，少占或不占良6、优化工艺流程，尽量节省投资。3.2遵循的标准及规范1、城镇燃气设计规范GB50028-93（2002年版）2、汽车加油加气站设计与施工规范（GB50156-2002）3、石油天然气工程设计防火规范GB50183-20044、输送流体用无缝钢管GB/T8163-19995、钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准SY/T0414-986、污水综合排放标准GB8978-887、建筑设计防火规范GBJ16-87（2001年版）8、建筑灭火器配置设计规范GBJ140-909、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-9210、供配电系统设计规范GB50052-9511、低压配电设计规范 GB50054-9512、石油地面工程设计文件编制规程SY/T0009-200413、石油工程制图标准SY/T0003-200314、总图制图标准GB/T50103-200115、原油及天然气地面工程初步设计内容规范SY/T0082-9316、石油设施电气装置场所分类SY0025-9517、建筑物防雷设计规范GB50057-9418、工业与民用电力装置的接地设计规范（试行）GBJ65-8319、室外给水设计规范GBJ13-86 （1997年版）20、室外排水设计规范GBJ14-87 （1997年版）21、建筑给水排水设计规范GBJ15-88 （1997年版）22、生活饮用水卫生标准GB5749-8523、建筑结构荷载规范GB50009-200124、建筑抗震设计规范GB50011-200125、建筑地基基础设计规范GB50007-200226、砌体结构设计规范GB50003-200127、构筑物抗震设计规范GB50191-9328、混凝土结构设计规范 GB50010-200229、钢结构设计规范GB50017-200330、油气田地面管线和设备涂色标准SY0043-9631、石油天然气钢质管道对接焊缝射线探伤及质量分SY4056-9332、石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量SY4065-9333、埋地钢质管道外防腐层和保温层现场补口补伤施工及验收规范SY4058-9334、过程检测和控制流程图用图例符号和文字代号GB2625-8135、爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB3836.1-8336、信号报警、联锁系统设计规定HG20510-9237、自动化仪表选型规定HG20507-9238、仪表系统接地设计规定HB20513-9239、电子计算机机房设计规范GBJ50174-9340、用标准孔板流量计测量天然气流量SY/T6143-200441、油气田及管道仪表控制系统设计规范SY/T0090-9642、工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ5003-200243、接地装置安装JSJT-8544、天然气计量系统计算要求GB/T18603-20014.工艺流程简述本配气站的天然气是采用天然气从两头线(两路站头塘站)接出，设计压力为4.0MPa，因此进站管线至一级调压阀（即调-1、2）的设计压力为4.0MPa，一级调压阀后设计压力为1.6Mpa，设计规模：30x104m3/d，因此气源有保证。考虑到今后的扩建，各汇管上都设计有预留。 天然气由两头线(两路站头塘站)接出，经过分离器进一步除尘，调压阀将其压力调节到满足用户的要求，再进入一级汇管，天然气经过一级汇管再分支路，最后分别计量后输往各用户。5.管道的设计计算及安装说明5.1管道材料的选择 钢管是建设输气管道的基本材料，当前管道材料的研究以发展高强度钢管为主要方向。输气管道所用钢管，按照制造方法分为无缝钢管和焊接钢管两类。焊接钢管又分为螺旋焊缝管和直焊缝管。两种焊接钢管中螺旋焊接管与直焊缝管相比，其主要优点在于它用卷材制成，造价比钢材卷材的直缝钢管低廉，焊缝在管子上形成的焊条也比直焊缝管均匀合理。它的主要缺点是卷材和焊缝太长，钢材和焊接的质量不易控制。目前输气管道所用无缝钢管的口径一般在500mm以下，更大口径的管道采用焊接管。一般在配气站中的管道口径都小于500mm，本工程输送的天然气为脱硫、脱水后的净化气，可选用直缝焊钢管即ERV管和无缝钢管，根据管线所输天然气的气质和今后发展。本工程所选用的管线均采用20号无缝钢管，且符合国标GB/T1497694可造管材。5.2管子的直径及壁厚计算说明5.2.1管子的设计压力进站管线至一级调压阀（即调1、2） 压力为4.0Mpa；一级调压阀后 压力为1.6Mpa。5.2.2直径计算说明 管子的直径应根据其所输送的天然气的流量和天然气的流速来确定计算。在配气站中，气体的流速最小为34.5m/s之间，以便尽量减少液体在低的地方沉降。气体速度通常保持在1224m/s下，以便尽量减少噪音的影响和对侵蚀的控制。本设计中对各用户管线的管径采用其流速为最大允许流速的下限12m/s来对其分别计算。在上述基础上尽量选择同一型号的管子。5.2.3壁厚计算说明 管道的管径确定后，根据其输送压力、管道材质和工作介质的腐蚀性来设计计算壁厚。一般先按其环向应力来计算壁厚。管子的壁厚计算对管道的经济性有决定性作用，其计算方法各国管道规范都有明确的规定。本设计中采用天然气集输工程中式（111）来计算壁厚。5.2.4计算结果由国标GB/T1497694可造管材选择管子，20号钢材对于进站管线调压前 对于进站管线调压后 对于用户1用 对于用户2用 对于用户3用 5.3管线的安装5.3.1管线布线及安装原则说明：1、布置管线时，应对站内所有管线统一规划，合理布置。2、管线的布置应该横平竖立，尽量走直线，避免纵横交错而互相干扰，力求整齐美观。3、主要仪表管线应该架空布置，部分管线则需要埋地敷设。4、管线的布局间隔：用法兰连接的不保温管线，管间距按其突出部分的间距不小于70mm；无法兰连接的不保温管线，管间距按其突出部分的间距不小于100mm；管子的突出部分距墙壁和柱子边的距离不小于120mm。5、同一管路的管径不一致时，得采用大小头来连接，且两端不能套焊。6、站内主要管道采用明敷，并列平行管道间距以及管道与墙壁的距离都不得小于500mm，管道中心标高为0.30.5m。7、水平设置的旁通管，与其连的管道同一标高，垂直设置的旁通管应与其所连接的管道相垂直。8、装置工艺管道一般不考虑坡度，但易凝结堵塞和自流放液管线则应有0.3%0.5%的坡度。9、布置时应尽量利用管线的自然补偿。5.3.2管线的连接5.3.2.1法兰连接： 管子在安装前，管口应按规定切出坡口及钝边，管子端面与管中心垂直度偏差为管子外径的1%，但不得大于3mm。 安装法兰时，管子应插入法兰厚度的2/3，法兰内径应大于管子外径24mm，一般应内外进行焊接牢固。 法兰与附件组装时，垂直高度最大允许偏差为23mm。 地上敷设管道与地下敷设管道连接处，地面不得积水，连接处的地下构筑物应该高出地面0.3m以上，管道穿入构筑物的孔洞应采取防止雨水进入的措施。 5.3.2.2焊接： 由考试合格并拥有合格证的焊工参加管道焊接。 焊接时，焊口附近100mm以内必须清除干净，保证无油污、浮锈。 管线采用多层焊接，焊下一层前，必须将上一层焊渣及金属飞溅物清除干净，每一层焊缝连接处至少应错开20mm，且后向施焊，严禁一次堆焊。5.3.3管线的绝缘防腐： 根据管线所在地的地质条件，本着安全、节省投资、方便施工和维护管理的原则，可选用的防腐层有石油沥青防腐层或聚乙烯防腐层。 聚乙烯防腐层性能优异，机械强度高，粘接力大，吸水率低，施工后防腐层电阻大，对阴极保护电流的需求小。抗土壤应力大，可现场冷弯，使用寿命长。三层结构的聚乙烯较二层结构的聚乙烯可靠性更高，因为二层结构如果一旦出现胶与钢管未能完全粘接的情况会造成水汽的渗入，而阴极保护由于聚乙烯的屏蔽而不能对管道表面实施保护，三层结构聚乙烯可完全克服这一问题。单位造价，二层结构：75元/，三层结构：85元/。石油沥青的性能远远不如聚乙烯，特别在机械性能、使用寿命、吸水率及冷弯性能上不如聚乙烯防腐层。单位造价：65元/。本配气站内所有埋地管道和CNG站内低压埋地管道均采用Polycoat760增强纤维冷缠防腐胶带加强级（两层）绝缘防腐。站内露空管道、设备采用TO-U树脂色漆防腐。上述管道现场补口采用辐射交联聚乙烯热收缩套。聚乙烯防腐管的热煨弯头防腐采用热收缩套虾米状搭接保护。站内露空管道油漆防腐，埋地管道聚乙烯粘胶带防腐。站内管道不做阴极保护。配气站装置，露空设备及管线，切底除锈后，先刷防腐漆两遍，再刷调和漆防腐，其颜色规定：工艺设备刷成银白色，管道刷成黄色；放空管线及其阀门刷成红色； 排污管线及其阀门刷成黑色。沥青防腐层的施工按SY/T0402097埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准执行。5.3.4管线的埋地敷设埋地敷设管线有放空管线、排污管线。埋地管线的埋深，考虑到防腐，管顶到地面不小于0.3m。管道穿越罐区环行绕道时，在工艺管线外面设置保护套。5.3.5管线的架空敷设站场系统操作和检修不是很频繁，一般规划为管线带靠道路布置，可采用低架敷设管线（即管底标高小于2.2m）。管架的间距应该根据管架上大多数管线的允许跨度决定。对其中少数小管线，可将其布置在大管线上，并支持在大管线上。架空上的阀门、阀兰（包括流量孔板阀兰）及活接头不应布置在两管架中央，一般布置于管架跨度的五分之一处。以混凝土为管墩，并便于维护和涂漆，应设置管托或垫板。5.3.6管道安装设计1、站内各种规格的管子，根据不同压力的气质条件计算并选取各种规格的管子的壁厚。 2、管线安装一般应横平竖直，并应尽量减少转弯，以减少阻力降。3、主要工艺、仪表及热力管线应尽量采取架空布置，必要时，部分管线可管沟或埋地敷设。4、架空管线分高架敷设（管底标高2.2米）和低架敷设（管底标高2.2米）5、成排布置的管线之间净空不小于100毫米。6、成排布置的分离器及计量管段之间净空，应便于检修人员通行，不得小于600毫米。6、主要工艺设备选型及设计说明6.1除尘器（分离器）的选用及设计说明天然气中的固体杂质不仅会增加管输阻力，影响设备、阀门和仪表的正常运转，使其磨损加速、使用寿命缩短，而且污染环境、有害于人体。因此，在供给用户前，应除去悬浮于天然气中的固体杂质。为此，在天然气输气站场中应设置除尘设备。除尘器安装在输气管道的首站、中间站、调压计量站、配气站场所，保证输出的气体含尘不超过规定的要求。为了进一步脱出天然气中游离态的水和固体杂质，从而得到干燥的天然气，要在配气站的入口处设置除尘器。其分离最小粒径可达10微米。为了进一步除去更小直径的微粒，还得使用过滤器。过滤器可以达到很高的分离效果，除尘效率达95%99%，除尘粒径最小可达0.5微米。但它与除尘器相比，气流阻力大，过滤介质容纳尘粒的能力有限，所以只适用于处理流量小，含尘量低，而净化要求高的气体。故在本城市配气站工程中，站场入口处安装一个除尘器进行除尘。6.1.1除尘器的选用除尘器的选择，一般应根据气体中所含粉尘的种类、性质、粒径和粉尘量因素选择高效的除尘设备，另一方面还应根据除尘器的性能（处理量、压力损失和除尘效率）和三个经济指标（建设投资、占地面