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

设计公司

O一四年二月

* * *

一、工程简介

本项目为**有限公司CNG卩气子站工程，位于**省道南侧预留建筑用地，总4464m 2 （约6.7亩），设计供气能力为1.0万Nr3/d。

加气站总建筑占地面积为602.56m2,总建筑面积为602.56m2，其中站房为154.8m 2,辅助用房为86.4 m2,加气罩棚为240.0m2。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（2n3*3个）、1m3的

污水罐1台，2〜40Nm/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Nm3/0。按正常情况考虑，本站有效加气时间为10〜12 小时/天，则要求压缩机小时总排量为840〜1000 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-

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。

4.污水罐

本工程设置污水罐一台，水容积V=1ri3，最高运行压力0.4MP&

由于CN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1m3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2-4

5）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勺高压储气井1组、2m3勺中压储气井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2-5

三、工艺计算

1. 基本参数

1）设计压力：

CNG工艺系统设计压力：27.50 MPa放空管道为2.5MPa,排污管道0.1MPa（常

压）。

-k-k-k

d 1000

4 Q P o Z

R 3600 = 15.6mm

设计选用D57勺管道。 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6.2.1条规定：

管道的设计厚度（S 2）=计算厚度（S 或ts ） +腐蚀裕量（不锈钢：0） 管道的名义厚度（S 3）=设计厚度（S 2 ） / （1-壁厚负偏差12.5 % ts —直管计算厚度（mm

Ej —焊接接头系数 p —设计压力（MPa

[c ]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（mrj ） 丫一系数（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：

pD i

当 p w 0.4[ c ]t ©时：S =

2 P

管道的设计厚度（S 2 ）=计算厚度（S 或ts ） +腐蚀裕量（不锈钢：0 ）

管道的名义厚度（S 3）=设计厚度（S 2 ） / （1-壁厚负偏差12.5 %）-腐蚀裕量 （不锈钢：0 ）

管道的有效厚度（S 4）

P c （D i 4）

管道应力计算：c 1=

2 4

v [ c ]t P T （ D i 4）

强度试验校核：c 2= 2 4

v 0.9 c s ©

P —设计压力（MPa

[c ]t —在设计温度下材料的许用应力（MPa 不锈钢为137 MPa Di —管道内径（mr ） ©—焊接接头系数（管道为1） Pc —应力试验压力（1.0P : MPa PT —强度试验压力（1.5Pc : MPa

c s —材料在试验温度下的屈服点（MPa 不锈钢为205MPa

t s

当 ts v D0/6 时，

PD 。 2____PY

A 、D32的不锈钢管道 ,设计压力为27.5 MPa 设计选取壁厚为6mm

F 面进行校核计算：

方法1：

计算壁厚：D/6=32/6=6.3 >3

pD °

27.5 38

ts 二 2( ’ 卩丫)= 2(

137 1 27

・5 °.4)=3.54 mm

设计厚度(腐蚀裕量取Omr ) 3 2 = 3.54 + 0 = 3.54 mm 名义厚度(壁厚负偏差为—

12.5%): 3 3 = 3.54 / (1-0.125 )= 4.05 mm 。 方法2: [(T ]t = 137 MPa Pe w 0.4[ (T ]t ©

计算压力 Pe = 27.5 MPa v 0.4[ c ]t ©= 0.4 x 137X 1 = 54.8 MPa

p D i

27.5 26

计算厚度：3=

2 p

= 2 137 1 27.5=2.91 mm

设计厚度(腐蚀裕量取0mr ) 3 2 = 2.91 + 0 = 2.91 mm

名义厚度(壁厚负偏差为—12.5%): 3 3 = 2.91/ (1-0.125 )= 3.33 mm 。 设计最终选取D32管道的壁厚为6mm

有效厚度为：3 4 = 6X( 1-0.125 ) -0 = 5.25mm

P e (D i

4

)

27.5 (26 5.25) 管道应力计

算： c 1 = 2 4

= 2 5.25

=82.16 MPa v 137 MPa

PtQ

4

) 1.5 27.5 (26 5.25) 强度试验校核：

c 2 = 2 4

= 2 5.25

=123.2 MPa v 0.9 c s ©= 0.9 X 205=184.5Mp

经过管道应力计算和强度试验校校核， D32选取6mr 的壁厚满足设计要求。 B 、D57的无缝碳钢管道（20#），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=9.5 >3

pD 。

ts =

2（ p

丫） =0.73 mm

设计厚度（腐蚀裕量取0mr ） 3 2 = 0.73 + 0 = 0.73 mm

名义厚度（壁厚负偏差为—12.5%）: 3 3 = 0.73 / （1-0.125 ）= 0.83 mm 。 方法2： [ c ]t = 137 MPa Pe < 0.4[ c ]t ©

计算压力 Pe = 2.5MPa<0.4[ c ]t © = 0.4 x 137X 1= 54.8 MPa

pD i

计算厚度：3=

2 p

=0.63 mm