【正文】 ................................................................ 24 分離器的計(jì)算 ................................................................................. 25 操作狀態(tài)下的天然氣體積流量 ........................................... 25 操作條件下的天然氣的密度 ............................................... 25 確定顆粒沉降速度 ............................................................... 26 雷諾數(shù)的計(jì)算 ....................................................................... 26 確定臥式分離器的直徑 ....................................................... 27 確定分離器的壁厚 ............................................................... 27 流量計(jì)的計(jì)算 ................................................................................. 28 流量計(jì)選擇步驟如下 ........................................................... 28 主要參數(shù)的確定 ................................................................... 28 閥門的計(jì)算 ..................................................................................... 32 調(diào)壓閥的計(jì)算 ....................................................................... 32 安全閥的計(jì)算 ....................................................................... 35 4 結(jié)論及建議 ............................................................................................ 40 致謝 ........................................................................................................... 41 參考文獻(xiàn) ................................................................................................... 42 附錄 ........................................................................................................... 43 CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 1 1 緒論 設(shè)計(jì)目的及意義 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)歷經(jīng) 80 年代初期的解決一次能源 (煤炭 )短缺問(wèn)題的階段以及 80 年代后期的解決以電力短缺為主的階段，而本世紀(jì)，天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位將快速提升，成為“天然氣的世紀(jì)”。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源，在全球范圍內(nèi)得到普遍發(fā)展，它清潔、經(jīng)濟(jì)、方便、用途廣泛。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)城市化水平、人民生活水平的迅速提高，對(duì)優(yōu)質(zhì)一次性能源需求的增大，管輸天然氣在很多城市已逐漸取代罐裝液化氣作為城 市燃?xì)猓蔀槌鞘腥嗣裆詈凸I(yè)生產(chǎn)的一種主要能源。天然氣長(zhǎng)輸管線、城市配氣系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。而城市配氣系統(tǒng)又是從配氣站開(kāi)始的，天然氣在配氣站內(nèi)經(jīng)過(guò)除塵、調(diào)壓、計(jì)量、添味后，通過(guò)各級(jí)配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓裝置保質(zhì)保量地?fù)?jù)用戶要求直接地向用戶供氣。 配氣站是必要的，也是必須的。因?yàn)閺妮敋飧删€上來(lái)的氣壓力是很高的（西氣東輸管線上的壓力為 10Mpa）。如果僅是依靠調(diào)壓箱之類的單獨(dú)、小型的調(diào)壓裝置，天然氣壓力是根本不可能達(dá)到用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的，即使達(dá)到也可能會(huì)花費(fèi)較多的資金。如果不安裝調(diào)壓器之類的減壓裝置，非但會(huì)因所用管道需加厚 管道壁或是所用天然氣用具需抗高壓設(shè)計(jì)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)管線或是用具附近居民、建筑物等的安全構(gòu)成潛在威脅（城市內(nèi)的管道、天然氣用具的附近是不可能沒(méi)有人或物的）。且站中的計(jì)量設(shè)備是該站獲取經(jīng)濟(jì)利益的必備設(shè)施。 以天然氣為城市燃?xì)饪梢怨?jié)約能源，減輕城市污染，提高人民生活質(zhì)量，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，社會(huì)綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。發(fā)展城市配氣，是建設(shè)現(xiàn)代化城市必不可少的條件，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)高度物質(zhì)文明和精神文明的現(xiàn)代化城市具有重要的意義。而城市配氣站則是城市配氣必不可少的組成部分。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展 趨勢(shì) 在我國(guó)天然氣工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展通道的背景下 , 天然氣產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)都將面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。按照國(guó)家能源專項(xiàng)規(guī)劃 , 我國(guó)天然氣用量到 2020 年、 2020年、 2020 年分別為 650 億 m 900 億 m 2020 億 m3, 天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游的相關(guān)產(chǎn)業(yè)都會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著“西氣東輸”、“海氣登陸”、“俄氣南送”西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 和引進(jìn) LNG 等工程的實(shí)施 , 一條橫跨大陸東西、一條聯(lián)結(jié)沿海南北的天然氣動(dòng)脈框架的藍(lán)圖已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái) , 大約到 2020 年 , 我國(guó)將建成 7 個(gè)大的區(qū)域性管網(wǎng) : 東北三省、京津冀魯晉、蘇浙滬豫皖、兩湖及江 西、西北的新青陜甘寧、西南的川黔渝和東南沿海 ,這 7 個(gè)管網(wǎng)由西氣東輸、中俄管道聯(lián)絡(luò) , 形成與市場(chǎng)需求相匹配的全國(guó)管網(wǎng) , 大中城市 2 個(gè)～ 3 個(gè)氣源。天然長(zhǎng)輸氣管網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，國(guó)家在天然氣發(fā)展總體規(guī)劃中確定在現(xiàn)有的 60 多個(gè)已通天然氣城市（四川 26 個(gè)）其它分布在東北，華北市場(chǎng)）基礎(chǔ)上，計(jì)劃在 2020 年將天然氣發(fā)展到 140 個(gè)城市，2020 年將增加到 270 個(gè)城市。 21 世紀(jì)中葉，全國(guó) 65%的城市將用上天然氣。配氣站作為輸氣管道的終點(diǎn)以及城市配氣的起點(diǎn)和總樞紐，其重要性不言而喻，因此，我國(guó)天然氣行業(yè) , 尤其是天然氣城市 輸配氣產(chǎn)業(yè)將面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。 目前，配氣站逐步向著標(biāo)準(zhǔn)橇裝單元發(fā)展，而以后的建設(shè)將越來(lái)越簡(jiǎn)單，各種設(shè)備將越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化，各項(xiàng)費(fèi)用也將越來(lái)越少。發(fā)展至今，在設(shè)計(jì)配氣站時(shí)，很多設(shè)備的選用都已成一種約定的模式。比如說(shuō)，除塵器一般就采用重力式分離器和旋風(fēng)分離器；調(diào)壓閥一般采用自力式調(diào)壓閥；流量計(jì)一般采用孔板流量計(jì)；安全裝置一般采用安全閥和防爆電接點(diǎn)壓力報(bào)警裝置。CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 3 2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)已知參數(shù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容 配氣站已知參數(shù) 表 21 配氣站已知參數(shù) 參數(shù) 進(jìn)出口 壓力 （ MPa） 溫度 （ ℃ ） 流 量 （ Nm3/d） 相對(duì)密度 管徑 （ mm） 備注 進(jìn)口 1 25 10 4 89 絕對(duì)壓力 進(jìn)口 2 25 10 4 159 絕對(duì)壓力 出口 1 10 4 108 四個(gè)出口 出口 2 610 4 159 兩個(gè)出口 設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容 依據(jù)西南石油大學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)書完成配氣站的工藝流程，計(jì)算工藝中所涉及的設(shè)備、閥、管線并選型，平面布置及優(yōu)化。 寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書、計(jì)算書并繪制配氣站的工藝流程圖、平面布置圖、平面安裝圖。 可行性分析 目前國(guó)內(nèi) 外 對(duì)于 配氣站 的設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟并且已經(jīng)有了許多很好的例子 ，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有 可行性 ； 根據(jù) 已 學(xué)知識(shí) 和 已知 主要參數(shù)， 參照各種文獻(xiàn)，嚴(yán)格遵守 相關(guān) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ，在 理論上 具有 可行性 。 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)原則 為了使配氣站安全可靠，可以準(zhǔn)確計(jì)量，穩(wěn)定調(diào)壓且保證持續(xù)供氣， 設(shè)計(jì)者必須考慮許多直接影響設(shè)備選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)。主要的參數(shù)有 ： ① 最大 和最小流量；② 最大允許操作壓力； ③ 正常操作壓力； ④ 流量分布； ⑤ 控制形式等。其他需要考慮的因素有 :投資費(fèi)用、未來(lái)流量變化、現(xiàn)場(chǎng)位置、安全因素、建設(shè)可行性、操西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 作 和維護(hù)、政府法律法規(guī)、對(duì)環(huán)境的影響、公司的政策等。將收集到的這些資料經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單比較，納入 配氣 站設(shè)計(jì)。 在技術(shù)、設(shè)備和材料等方面采用因地制宜的原則，盡量采用國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備和材料。保持設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的同時(shí)，必須考慮所有的基本因素，必須認(rèn)真考慮現(xiàn)在和將來(lái)使用的關(guān)鍵部件。在滿足用戶用氣要求，確保工程施工安全、可靠地供用氣的前提下，力求做到投資省、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好。從本設(shè)計(jì)所給出的參數(shù)中可以看出，配氣站接收從干線來(lái)氣的氣體屬于中低壓氣體，并且氣體流量在500000(Nm3/d)以下，輸氣量不大?？紤]到城市供氣發(fā)展趨勢(shì)是用 氣量逐漸增大，選型時(shí)不能忽略。 設(shè)計(jì)遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 [1] 石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn) SY/T0003— 2020 [2] 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 GB50028— 93 [3] 建筑設(shè)計(jì)防火范圍 GBJ16— 1997 [4] 埋地鋼質(zhì)管道石油瀝青防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) SY/T04020— 97 [5] 鎂合金犧牲陽(yáng)極應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) SYJ19 [6] 天然氣發(fā)熱量、密度和相對(duì)密度的計(jì)算方法 GB1106289 [7] 天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法 SY/T61432020 [8] 油氣分離器規(guī)范 SY/T0515— 1997 [9] 原油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB5018393 技術(shù)路線難點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn) 難點(diǎn) (1) 配氣站站場(chǎng)布置 (2) 主要設(shè)備的選型計(jì)算 關(guān)鍵點(diǎn) 確定配氣站工藝流程 CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 5 配氣站工藝要求 站址選擇 (1) 與周圍建，構(gòu)筑物的放火間距，必須符合現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GBJ16 的規(guī)定及相關(guān)規(guī)范，規(guī)定和要求。 (2) 應(yīng)遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)，大型公共建筑，重要物資倉(cāng)庫(kù)以及通訊和交通樞紐等重要設(shè)施。 (3) 應(yīng)具有適宜的地形，工程地質(zhì)，供電，運(yùn)輸和給排水等條件。 (4) 少占農(nóng)田，節(jié)約用地，注意與城市景觀等協(xié)調(diào) (5) 應(yīng)有燃?xì)獍l(fā)展規(guī)劃所需要的余地。 (6) 滿足以上要求后，其布置應(yīng)盡量緊湊，簡(jiǎn)單，方便操作，且整體美觀。 站址安全距離要求 門站站址的選擇在防火間距上有以下規(guī)定： (1) 盡量避開(kāi)規(guī)劃區(qū)； (2) 與公路的間距不小于 20m； (3) 與國(guó)家 I、 II 級(jí)架空通信線不小于 40m； (4) 與相鄰廠礦企業(yè)的距離不小于 50m； (5) 與 100 人以上的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設(shè)施不小于 50m； (6) 與 35kV 及以上獨(dú)立變電所不小于 50m； (7) 與架空電力線不小于 倍桿高。 配氣站儀表、設(shè)備設(shè)置要求 配氣站儀表、設(shè)備設(shè)置應(yīng)符合下列要求： (1) 進(jìn)出站管道上應(yīng)設(shè)置天然氣流量的指示及累計(jì)儀表、壓力的指示及自動(dòng)記錄儀表； (2) 站內(nèi)應(yīng)設(shè)調(diào)壓裝置，調(diào)壓裝置前應(yīng)設(shè) 分離器和過(guò)濾器； (3) 進(jìn)、出站管道上必須設(shè)置閥門； (4) 站內(nèi)設(shè)備與儀表維修時(shí)，應(yīng)能保證連續(xù)供氣； (5) 站內(nèi)管道上應(yīng)設(shè)安全保護(hù)及安全放散裝置，放散管應(yīng)引至站外，放散管管口高度應(yīng)高出儲(chǔ)配站建筑物 2m 以上； (6) 站內(nèi)設(shè)備、儀表、管道等安裝的水平間距和標(biāo)高均應(yīng)便于觀察、操作和維修。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 配氣站安全 本工程為密閉輸送，正常輸送時(shí)無(wú)天然氣泄露，對(duì)人體無(wú)影響。站內(nèi)管道及設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)充分考慮了噪音因素，使其低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 為保證平穩(wěn)供氣，供用雙方應(yīng)加強(qiáng)管理，使管道處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，并保證通訊 暢通。為防止靜電產(chǎn)生，配氣站內(nèi)的設(shè)備、管道必須可靠接地，接地要求按接地裝置的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。接地電阻為 4Ω。 根據(jù)本工程所輸送介質(zhì)及站場(chǎng)內(nèi)構(gòu)筑物的實(shí)際情況，按 《 建筑設(shè)計(jì)防火范圍 》有關(guān)要求，按火災(zāi)性質(zhì)，可發(fā)生的面積大小配備一定數(shù)量的泡沫、干粉滅火器材，供事故時(shí)使用以撲滅早期火災(zāi)。 站場(chǎng)內(nèi)的安全措施： (1) 站場(chǎng)布置設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定考慮充分的安全距離，必須嚴(yán)格執(zhí)行。 (2) 生產(chǎn)工藝設(shè)備均設(shè)置防雷接地裝置，其接地極電阻應(yīng)小于 10Ω 。 (3) 工藝區(qū)內(nèi)的用電設(shè)備：燈具、插座、開(kāi)關(guān)等均采用防爆電器。 (4) 生產(chǎn)單位應(yīng)加強(qiáng)安全教育，建立健全嚴(yán)格的安全生產(chǎn)規(guī)章制度。同時(shí)，在站場(chǎng)內(nèi)顯眼處設(shè)置醒目的警示牌，提高安全