CNG工艺计算书

东平*能源#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*#CNG加气子站工程,位于*省道南侧预留建筑用地,总4464m约 6.7 亩,设计供气能力为1.0万Nm/d.加气站总建筑占地面积为602.56m,总建筑面积为602.56m,其中站房为154.8m,辅助用房为86.4 m,加气罩棚为240.0m.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2m*3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1.0万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8401000 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3.0MPa20MPa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与加气区布置,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22额定工作压力20MPa3最大工作压力25MPa4设计压力27.5MPa5耐压强度37.5MPa6最大流量40Nm3/min7计量精度0.5%8环境温度-45+509单次计量范围09999.99 m3 或元10累计计量范围09999.99 m3 或元11单价预制范围0.0199.99 元/m312密度预制范围0.00010.999913读数最小分度值0.01 m3；0.01 元14电源220V15%50HZ1Hz15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与站区布置,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12额定工作压力20MPa3最大工作压力25MPa4设计压力27.5MPa5耐压强度37.5MPa6最大流量40Nm3/min7计量精度0.5%8环境温度-45+509单次计量范围09999.99 m3 或元10累计计量范围09999.99 m3 或元11单价预制范围0.0199.99 元/m312密度预制范围0.00010.999913读数最小分度值0.01 m3；0.01 元14电源220V15%50HZ1Hz15功率CNG管道管径：P1=20 MPa,流量为1000Nm3/h：17.3mm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：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20时：Pr=P/Pc=/4.584=0.58,Tr=T/Tc=/193.25=1.52查得压缩系数为：Z=0.9415.6mm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与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第条规定：当tsD0/6时,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12.5ts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137 MPa D0管道外径mm Y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：当p0.4t时：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12.5-腐蚀裕量不锈钢：0管道的有效厚度4管道应力计算：1t强度试验校核：20.9sP设计压力MPa t在设计温度下材料的许用应力MPa,不锈钢为137 MPaDi管道内径mm 焊接接头系数管道为1Pc应力试验压力1.0P：MPa PT强度试验压力1.5Pc：MPaS材料在试验温度下的屈服点MPa,不锈钢为205MPaA、D32的不锈钢管道,设计压力为27.5 MPa,设计选取壁厚为6mm,下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：D/6=32/6=6.3ts=3.54 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：23.5403.54 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：33.54 /1-0.1254.05 mm.方法2：t137 MPaPc0.4t计算压力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa计算厚度：=2.91 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：22.9102.91 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：32.91/1-0.1253.33 mm.设计最终选取D32管道的壁厚为6mm,有效厚度为:461-0.125-05.25mm管道应力计算：1=82.16 MPa137 MPa强度试验校核：2123.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp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,设计压力为2.5MPa,设计选取壁厚为3.5mm,下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：D/6=57/6=9.5ts=0.73 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：20.7300.73 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：30.73 /1-0.1250.83 mm.方法2：t137 MPaPc0.4t计算压力Pc2.5MPa0.4t0.4137154.8 MPa计算厚度：=0.63 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：20.6300.63mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：30.63/1-0.1250.72mm.设计最终选取D57管道的壁厚为3.5mm,有效厚度为:43.51-0.125-03.06mm管道应力计算：1=30.16 MPa137 MPa强度试验校核：245.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp 经过管道应力计算和强度试验校校核,D57选取3.5mm的壁厚满足设计要求.C、D25的不锈钢管道,设计压力为27.5MPa,设计选取壁厚为3.5mm,下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：D/6=25/6=4.2ts=2.37 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：22.3702.37 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：32.37 /1-0.1252.71 mm.方法2：t137 MPaPc0.4t计算压力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa计算厚度：=2.16 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：22.1602.16 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：32.16/1-0.1252.47 mm.设计最终选取D25管道的壁厚为3.5mm,有效厚度为:43.51-0.125-02.67mm管道应力计算：1=113.6 MPa137 MPa强度试验校核：2=170.4 MPa0.9s0.9205=184.5Mp经过管道应力计算和强度试验校校核,D25选取3.5mm的壁厚满足设计要求.D、D22的不锈钢管道,设计压力为27.5MPa,设计选取壁厚为3.0mm,下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：D/6=22/6=3.7ts=2.09 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：22.0902.09 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：32.09 /1-0.1252.39 mm.方法2：t137 MPaPc0.4t计算压力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa计算厚度：=1.90 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：21.9001.90 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：31.90/1-0.1252.17 mm.设计最终选取D22管道的壁厚为3.0mm,有效厚度为:43.01-0.125-02.63mm管道应力计算：1=104.6 MPa137 MPa强度试验校核：2=153.2 MPa0.9s0.9205=184.5Mp经过管道应力计算和强度试验校校核,D25选取3.5mm的壁厚满足设计要求.E、D12的不锈钢管道,设计压力为27.5MPa,设计选取壁厚为3mm,下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：D/6=12/6=2ts=1.18 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：21.1801.18 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：31.18 /1-0.1251.35 mm.方法2：t137 MPaPc0.4t计算压力Pc27.5 MPa0.4t0.4137154.8 MPa计算厚度：=0.95 mm设计厚度腐蚀裕量取0mm：20.9500.95 mm名义厚度壁厚负偏差为12.5%：30.95/1-0.1251.09 mm.设计最终选取D12.管道的壁厚为3mm,有效厚度为:431-0.125-02.63mm管道应力计算：177.6 MPa137 MPa强度试验校核：2116.3 MPa0.9s0.9205=184.5Mp经过管道应力计算和强度试验校校核,D12.7选取3mm的壁厚满足设计要求.4CNG气瓶罐车与牵引车头数量计算根据本CNG站CNG罐车有效运转时间确定本CNG加气站需配备2组CNG气瓶罐车撬与一部罐车牵引车头能满足站内正常供气运行要求.