【正文】 3） 天然氣燃料可延長設(shè)備使用壽命，降低維修費(fèi)用。天然氣燃燒完全，無積碳，燃燒產(chǎn)物為氣態(tài)，燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，從而減少了氣阻和爆震，使發(fā)動(dòng)機(jī)壽命延長。 （ 4） 天然氣燃料比汽油燃燒更安全。 天然氣作為一種綠色能源在 21 世紀(jì)已經(jīng)越來越引起人們的重視，作為汽油的替代能源 —— 壓縮天然氣（ CNG），不僅能大幅度降低汽油的耗量，并且具有環(huán)境污染小，安全可靠等特點(diǎn)。為此 ，國內(nèi)各城市紛紛努力尋求氣源，相繼建起了一批 CNG加氣母站。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展， CNG 汽車和加氣站都得到了不同程度的普及，總的來看，這個(gè)市場還處于開發(fā)階段，還有很大的上升空間。引進(jìn)天然氣汽車的城市會(huì)越來越多，相應(yīng)的，天然氣加氣站也會(huì)增加。 目前國內(nèi)技術(shù)概況 早在上世紀(jì) 60 年代，我國就使用了天然氣汽車，但當(dāng)時(shí)采用的儲存方式是低壓帆布囊。 80 年代，四川省開始進(jìn)行 CNG 加氣站和 CNG 汽車的試點(diǎn)，并取得成功。90 年代四川省開始大規(guī)模建設(shè) CNG 加氣站。 21 世紀(jì)初西安市也開始大規(guī)模建設(shè) CNG加氣站。 中國的天然 氣汽車產(chǎn)業(yè)在國家大力支持下初具規(guī)模，整個(gè)天然氣汽車產(chǎn)業(yè)體系基本形成。根據(jù)國際天然氣汽車協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至 2020 年底，中國已在近 30 個(gè)省、市、自治區(qū)的 80 多個(gè)城市推廣了天然氣汽車，擁有 CNG 汽車約 40 萬輛，加氣站 1000余座。其中四川和重慶地區(qū)共建成 CNG 加氣站 560 座。但目前受天然氣氣源緊張及西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 管網(wǎng)的影響，中國 CNG 汽車和加氣站主要集中在氣源地附近，例如四川、重慶、烏魯木齊、西安和蘭州等。天然氣供應(yīng)方便、氣價(jià)低 (僅為油價(jià)的 40%—50%)是中國 CNG汽車快速發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。 中國 CNG 汽車要得到大發(fā)展，離不開 氣源和網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化的加氣網(wǎng)點(diǎn)保障。中國天然氣資源較豐富，天然氣探明儲量 3 萬億立方米，探明程度僅為 18%。 2020年中國天然氣產(chǎn)量 775 億立方米，預(yù)計(jì)到 2020 年，中國天然氣產(chǎn)量將超過 900 億立方米， 2020 年將達(dá)到 1500 億立方米， 2030 年達(dá)到 2020 億立方米， 2035 年達(dá)到 2500億立方米。豐富的天然氣資源為中國發(fā)展 CNG 汽車奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 同時(shí)，中國已經(jīng)規(guī)劃和建立了覆蓋全國的天然氣輸送管網(wǎng)系統(tǒng)。西氣東輸、陜京線、川氣東送、廣東 LNG 等重大工程項(xiàng)目的建設(shè)，使得中國中西部、東部和廣東地區(qū)有了充足的天 然氣供應(yīng)。目前西氣東輸二期、陜京二線、中緬管道等重大工程項(xiàng)目正在建設(shè)之中，中俄天然氣管道、西氣東輸三線、西氣東輸四線也在規(guī)劃之中。整個(gè)“ 十一五 ” 期間，中國規(guī)劃建設(shè)天然氣管道約 萬千米；到 2020 年，中國天然氣管道總長度將達(dá)到 萬千米，基本形成覆蓋全國的天然氣基干管網(wǎng)系統(tǒng)。 伴隨國內(nèi)天然氣產(chǎn)量的逐年攀升和大規(guī)模引進(jìn)境外天然氣項(xiàng)目的順利實(shí)施，以及加氣站的大規(guī)模建設(shè)， CNG 供應(yīng)安全保障體系將得到強(qiáng)化，中國 CNG 汽車市場正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。 設(shè)計(jì)依據(jù)與原始參數(shù) 設(shè)計(jì)依據(jù) 《臨夏市 CNG 母站工藝設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)任務(wù)書 氣質(zhì)參數(shù) （ 1） 已知參數(shù) 天然氣氣質(zhì)，體積百分?jǐn)?shù)： 表 天然氣氣質(zhì)參數(shù) 組分 體積百分?jǐn)?shù) CH4 % C2H6 % C3H8 % iCiH10 % CO2 % (N2+He) % H2S 1mg/m3 總硫 低位熱值： 34MJ/m3 臨夏市 CNG 母站工藝設(shè)計(jì) 3 烴露點(diǎn)： 15℃， 水露點(diǎn)： 15℃， 相對密度 （ 2）設(shè)計(jì)參數(shù) 1）天然氣進(jìn)站壓力： ～ ； 設(shè)計(jì)壓力取 4MPa。 2）天然氣進(jìn)站溫度：常溫 3）設(shè)計(jì)規(guī)模： 50 104Nm3/d （ 3）車用壓縮天然氣技術(shù)指標(biāo) 表 車用壓縮天然氣技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 高位發(fā)熱量； MJ/m179。 總硫； mg/m179。 ≤ 200 硫化氫； mg/m179。 ≤ 15 二氧化碳； yCO2， % ≤ 氧氣； yO2， % ≤ 水露點(diǎn)； ℃ 最高操作壓力下，水露點(diǎn)不應(yīng)高于 13℃ ，當(dāng)最低氣溫低于 8℃ 時(shí)，水露點(diǎn)應(yīng)比最低氣溫低 5℃ 上述指標(biāo)，氣體體積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是 ， 20℃ 。 對比已知參數(shù)，可見氣源來氣清潔，硫化氫含量小于 1 mg/m179。，總硫含量小于179。，符合國家二類氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足車用天然氣要求，不需進(jìn)行脫硫處理。 （ 4） 基本物理化學(xué)參數(shù) 本設(shè)計(jì)中天然氣為干燥天然氣，主要組分為甲烷，其主要的物理化學(xué)性質(zhì)參數(shù)如下： 1) 標(biāo)況密度： 2) 相對密度： 3) 臨界壓力 (絕 )： 4) 臨界溫度： 5) 粘度： s 6) 壓縮系數(shù)： 7) 絕熱指數(shù)： 編制原則 (1) 嚴(yán)格 執(zhí)行國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范； (2) 工程設(shè)計(jì)以及建設(shè)過程中應(yīng)充分的考慮 HSE 因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工； (3) 工程建設(shè)以近期市場為主，結(jié)合遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)，統(tǒng)籌安排，合理分配； (4) 根據(jù)現(xiàn)有氣源管道的技術(shù)水平，結(jié)合新、老系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度，從發(fā)展的角度出發(fā)，積極采用成熟可靠、先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)； 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 (5) 站址選擇在遵循相關(guān)政策法規(guī)的前提下，盡量節(jié)約工程投資； (6) 建站方式的選擇均應(yīng)滿足安全和工藝技術(shù)的要求，力爭節(jié)約投資； (7) 工程設(shè)計(jì)盡量采用國產(chǎn)材料和設(shè)備，節(jié)約工程費(fèi)用。 遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 [1]GB180472020. 車用壓縮天然氣 [S]. [2]GB501832020. 石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 [S]. [3]GBT 192372020. 汽車用壓縮天然氣加氣機(jī) [S]. [4]GB50028－ 2020. 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 [S]. [5]GB501562020(2020 年版 ). 汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范 [S]. [6]GB500162020. 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 [S]. [7]GB501402020. 建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]. [8]GB500581992. 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]. [9]SY/T00762020. 天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]. [10]GB179262020. 車用壓縮天然氣瓶閥 [S]. [11]SYT 00482020. 石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)確定 CNG 加氣母站的工藝流程； (2)計(jì)算工藝中所涉及到的設(shè)備、閥、管線并 選型； (3)繪制 CNG 母站的工藝流程圖、平面布置圖 。 可行性分析 目前國內(nèi)對于 CNG 母 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，根據(jù)自己現(xiàn)在所學(xué)知識參照各種參考文獻(xiàn)，并在設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)，再加上已知數(shù)據(jù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的考慮，此設(shè)計(jì)具有可行性。 臨夏市 CNG 母站工藝設(shè)計(jì) 5 2 設(shè)計(jì)說明書 站址與總圖設(shè)計(jì) 選址原則 (1) 門站站址的選擇首先應(yīng)該遵循安全的原則， 與周圍建構(gòu)筑物的防火間距必須符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn) GB501562020( 2020 年版）《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》、GB501832020 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 。 (2) 服從城市總體規(guī)劃的用地安排 ， 滿足目前生產(chǎn)需要，并為今后發(fā)展留一定余地 。 (3) 站場放空排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足環(huán)保排放要求 。 (4) 站址應(yīng)盡量靠近城市市政設(shè)施服務(wù)系統(tǒng)如供電、給排水、通信等 。 (5) 盡量節(jié)省用地和少占良田 。 (6) 避開山洪、滑坡等不良工程地區(qū) 。 (7) 城市建成區(qū)內(nèi)的加油加氣站，宜靠近城市道路，不宜選在城市干道的交叉路口附近 。 安全距離要求 根據(jù)本工程的實(shí)際情況， CNG 母站 站址的選擇在防火間距上有以下規(guī)定： (1) 盡 量避開規(guī)劃區(qū)； (2) 與公路的間距不小于 20 米； (3) 與國家 I、 II 級架空通信線不小于 40 米； (4) 與相鄰廠礦企業(yè)的距離不小于 50 米； (5) 與 100 人以上的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設(shè)施 距離 不小于 50 米； (6) 與 35kV 及以上獨(dú)立變電所 距離 不小于 50 米； (7) 與架空電力線 距離 不小于 倍桿高 ； (8) 與 重要公共建筑物的間距不小于 100 米 。 總圖設(shè)計(jì) 工程內(nèi)容 本工程內(nèi)容有：生產(chǎn)區(qū)（含壓縮機(jī)房、脫水、儲氣井等）、拖車加氣區(qū)、站房（含工具間、營業(yè)廳、值班室等）、 變配電及控制室。 壓縮機(jī)安裝在壓縮機(jī)房內(nèi)。 平面布置 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 加氣母站分為加氣區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、站房、變配電及控制室 4 個(gè)部分。加氣區(qū)包括加氣棚、加氣島等；生產(chǎn)區(qū)包括脫水、緩沖、壓縮機(jī)房、循環(huán)水區(qū)等；站房包括營業(yè)室、值班室、工具間、中控室等；變配電及控制室是包括高、低壓室、控制室、監(jiān)控室等。 除壓縮機(jī)外，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)其他設(shè)施盡量緊湊布置。壓縮機(jī)設(shè)置在壓縮機(jī)房內(nèi)，按照50 104Nm3/d 設(shè)計(jì)。 平行于進(jìn)展道路，依次布置站房、加氣區(qū)、生產(chǎn)區(qū)，母站生產(chǎn)區(qū)和分輸站生產(chǎn)區(qū)相鄰。加氣區(qū)采用通過式平面布置。 豎向布置 站內(nèi)車輛通行及回轉(zhuǎn)所需場地采用混凝土場地；站外道路采用混凝土路面，路面寬 ，道路轉(zhuǎn)彎半徑為 ，方便槽車進(jìn)出。站內(nèi) 道路坡度不應(yīng)大于 6％，且坡向站外；在汽車槽車 (含子站車 )卸車停車位處，按平地設(shè)計(jì)。 混凝土道路的做法：素土夯實(shí) +30cm 厚手?jǐn)[片石 +15cm 厚級配碎石 +20cmC30 現(xiàn)澆混凝土面層。 加氣島及汽車加氣場地宜設(shè)罩棚，罩棚應(yīng)采用非燃燒構(gòu)料制作，其有效高度不應(yīng)小于 15m。罩棚邊緣與加油機(jī)或加氣機(jī)的平面距離不宜小于 2m。 加氣島的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：加氣島應(yīng)高出停車場的地坪 ~；加氣島的寬度不應(yīng)小于 ；加氣島上的罩棚支柱距島端部，不應(yīng)小于 。 道路、綠化 臨近站道路布置兩座大門，大門寬 ，道路布置考慮罐車的通行，轉(zhuǎn)彎半徑按大于 設(shè)計(jì)。 站場內(nèi)建筑物與圍墻之間、車輛通行及回轉(zhuǎn)所需場地以外的區(qū)域、道路兩旁均適當(dāng)綠化，在符合安全規(guī)范要求的前提下種植草坪或綠化苗木，設(shè)置花壇等，為 站場 職工創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、工作環(huán)境。場地內(nèi)以草坪、灌木綠化為主，場地四周種植喬木。 其總平面布置詳見《平面布置圖》。 工藝設(shè)計(jì) 工藝流程 壓縮和脫水工藝 天然氣進(jìn)氣壓力為 ~4 MPa，經(jīng)過濾分離計(jì)量后，先經(jīng)過臥式分離器進(jìn)行初步脫水，干燥氣進(jìn)入緩沖罐，再通過壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，然后經(jīng)過 4A 分子篩進(jìn)行吸附脫水，使天然氣常壓水露點(diǎn)降低到 60℃ 以下，然后從脫水塔底部流出，經(jīng)粉塵過濾器過濾除塵后，去儲氣井。儲氣井出來的天然氣通過加氣柱（或加氣機(jī)），通過加氣柱給 CNG 槽車（或 CNG 汽車）加氣 。 天然氣脫水采用雙塔工藝，兩塔輪流交替， 4A分子篩吸附脫水。一個(gè)塔吸附時(shí)（此時(shí)該塔稱為 “吸附塔 ”），另一個(gè)再生或冷卻（此臨夏市 CNG 母站工藝設(shè)計(jì) 7 時(shí)該塔稱為 “ 再生塔 ” ）。 干燥塔內(nèi)分子篩再生采用排放閉式循環(huán)等壓再生。增壓循環(huán)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)天然氣（再生氣）進(jìn)入再生氣加熱器，使再生氣溫度升至 200220℃，然后從再生塔底部進(jìn)入，使分子篩加熱再生，之后從再生塔頂部流出，進(jìn)入再生氣冷卻器，使再生氣溫度冷卻至 40℃以下，然后進(jìn)入再生氣分離器，分離出冷凝液后，再進(jìn)入增壓循環(huán)風(fēng)機(jī)，如此循環(huán)往復(fù)，直至完成分子篩再生。 當(dāng)再生塔出口再生氣溫度達(dá)到 200℃以上時(shí)，分子篩再生完成時(shí)，加熱器停止加熱，然后排空再生氣分離器中的凝液，循環(huán)風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)天然氣繼續(xù)循環(huán)，對再生塔內(nèi)的分子篩進(jìn)行冷卻。當(dāng)再生 塔出口溫度降至 40℃以下時(shí)，循環(huán)風(fēng)機(jī)停運(yùn)，分子篩冷卻完成，關(guān)閉再生塔的再生流程閥門。 臥式分離器、緩沖罐 、 分子篩脫水塔分出的凝液經(jīng)底部排出匯集，進(jìn)入污水罐儲存并裝車外運(yùn) 。 循環(huán)水工藝 壓縮機(jī)采用水冷方式，閉式循環(huán)。通過內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)完成冷卻。 利用管道循環(huán)泵將循環(huán)水增壓，進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)體冷卻和排氣冷卻系統(tǒng)，冷卻壓縮機(jī)機(jī)體及壓縮機(jī)排氣，水溫升至 40℃，然后進(jìn)入閉式冷卻塔換熱冷卻，溫度約降 8℃，然后進(jìn)入管道泵，如此循環(huán)往復(fù)，完成內(nèi)循環(huán)。 循環(huán)水池內(nèi)的冷卻水經(jīng)提升泵提升至冷卻塔頂部，噴淋蒸發(fā)降溫 ，并流經(jīng)蒸發(fā)式冷卻器換熱后，進(jìn)入循環(huán)水池，完成外循環(huán)。 硫分析 由于本站氣源的的硫化氫含量不大于 1mg/Nm3，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)《車用壓縮天然氣》 GB18047 中“不大于 15mg/Nm3” 的要求，因此本站不需要設(shè)置脫硫裝置，僅使用便攜式硫化氫分析儀，監(jiān)測硫化氫含量。 工藝流程詳見《工藝流程圖》 。 管道、管件與防腐 管道、管件、閥門 管道 高壓管道采用 SS316 無縫不銹鋼管，其技術(shù)性能符合 GB/T14976 的規(guī)定。 低壓天然氣、排污、放散管道采用無縫鋼管，材質(zhì)為 20 號鋼。其技術(shù)性能符合GB/T8163 的規(guī)定。 加氣站內(nèi)的所有設(shè)備和管件的設(shè)計(jì)壓力都取最大工作壓力的 倍。 低壓管道埋地敷設(shè)，其管頂距地面不應(yīng)小于 米，加氣站內(nèi)室外高壓管道埋地敷設(shè)