【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)口管徑 D（ mm ） 35 30 30 出口管徑 D（ mm ） 45 40 40 絲網(wǎng)除霧器直徑 D（ mm ） 300 250 250 換熱器 在石油天然氣生產(chǎn)過程中，為了保證天然氣不形成水合物，需要提供加熱設(shè)備使其溫度升高， 由于水套加熱爐是氣田礦場集輸系統(tǒng)常用的換熱設(shè)備，因此本設(shè)計采用水套加熱爐。 換熱器設(shè)計主要任務(wù)是 （ 1）合理選擇參數(shù) （ 2） 進(jìn)行熱力計算， （ 2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 任務(wù)書要求，需進(jìn)行換熱器的設(shè)計計算：即已知熱量，流差和兩種換熱介質(zhì)的運(yùn)行參數(shù)（進(jìn)、出口壓力和溫度等）要求確定傳熱面積，確定換熱器的結(jié)構(gòu)和選定標(biāo)準(zhǔn)型式的換熱器。在設(shè)計中，往往先按設(shè)計計算程序初選某種結(jié)構(gòu)，然后再按校核計算程序?qū)Τ踹x結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行核定。 對本 集氣站 應(yīng)該來說，應(yīng)該采用 三個水套加熱爐作為換熱設(shè)備，對天然氣進(jìn)行加熱。 具體數(shù)據(jù)經(jīng)計算， 如下表： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 表 24 換熱器的面積和換熱絲的長度 井號 內(nèi)容 3 井 5 井 6 井 F ( 2m ) L (m ) 閥門 閥門是石油和天然氣工業(yè)中是最為廣泛的一種設(shè)備。它主要用來控制和截斷各種管道和設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的流動。閥門按結(jié)構(gòu)型式分為：閘閥、球閥和截止閥等 幾種。關(guān)于閥門的規(guī)格，可查閱閥門產(chǎn)品樣本或有關(guān)手冊。 本設(shè)計選用的閥門，具體要求如下： （ 1）操作的閥門選用操作靈活、密封性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、關(guān)閉嚴(yán)密、質(zhì)量可靠的差壓油密封閘閥； （ 2）站內(nèi)放空選用密封性能好、使用壽命長、噪音小、操作方便的節(jié)流截止放空閥； （ 3）排污選用密封性能好、耐沖刷、操作方便的閥套式排污閥； （ 4）安全閥選用流通能力大、反應(yīng)迅速、起跳回座壓力準(zhǔn)確、開啟關(guān)閉可靠、嚴(yán)密不易泄漏的先導(dǎo)式安全泄壓閥； （ 5）節(jié)流閥選用節(jié)流能力和密封性能好的 角式 節(jié)流截止閥。 本設(shè)計所使用的節(jié)流閥：角式節(jié)流閥。 規(guī)格： L44H160P（ R） DN mm 65 流量計 標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓流量計是我國各油氣田廣泛采用的天然流量計量設(shè)備，世界各國油氣田廣泛使用，從氣田的生產(chǎn)管理和氣田開發(fā)地質(zhì)對流量測量儀表的要求來看，它能滿足兩者要求，為了統(tǒng)一和簡化的目的，故采用體積測量方式，而節(jié)流流量計占體積流量計的絕大部分。這是由節(jié)流流量計的優(yōu)點(diǎn)所決定的： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，方便于安裝，價格最便宜； （ 2） 有很大的歷史背景，有可靠性高的實(shí)驗數(shù)據(jù)。 本集氣站采用孔板節(jié)流流量計 。 孔板開孔直徑： 65mm 孔徑比 ： ?? ? 某常溫集氣站的工藝設(shè)計 9 管子的選取 本設(shè)計中的管子選用屈服強(qiáng)度 ? s ＝ 245Mpa 的 20＃無縫鋼管 。 其選管徑為： 65DN 50DN 100DN 補(bǔ)充說明 安全保護(hù) （ 1）為了防止泄漏引起爆炸、燃燒，對站場設(shè)置硫化氫氣體檢測裝置和便攜式可燃?xì)怏w檢漏儀，操作工定時巡回檢查時使用，一旦天然氣泄漏會發(fā)出報警，以便防范于未然； （ 2）站場總平面布置按設(shè)計規(guī)范進(jìn)行，保持各區(qū)的安全距離，設(shè)有萬一發(fā)生事故情況下的消防通道和疏散口； （ 3）場內(nèi)的電氣設(shè)計按防爆規(guī)范之范圍等級采用防爆電器，以避免站內(nèi)可能泄漏的天然氣遇電器火花而產(chǎn)生爆炸； （ 4）按施工驗收規(guī)范對管道焊縫進(jìn)行無損探傷，保證焊接質(zhì)量； （ 5）站場生產(chǎn)區(qū)內(nèi)禁止帶火種、吸煙和敲 擊發(fā)生火花。 環(huán)境保護(hù) 預(yù)防噪聲保護(hù) 噪聲是本設(shè)計對工人將可能構(gòu)成的另一危害，在正常生產(chǎn)過程中集氣站內(nèi)的分離、計量可能產(chǎn)生較高噪聲。為防止噪聲危害，設(shè)計中采取如下措施： （ 1）布置時將噪聲源與值班室保持適當(dāng)距離，保證綠化率，減少聲源對人體的影響； （ 2）選用低噪聲設(shè)備； （ 3）減少或限制在噪聲區(qū)工作的人員數(shù)量，按要求配置防護(hù)設(shè)備，減輕噪聲危害。 對放空天然氣的危害防治 （ 1）天然氣放空采用放空火炬點(diǎn)火系統(tǒng)； （ 2）設(shè)備檢修盡量減少放空天然氣量。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 運(yùn) 行及維修期間的事故防范 （ 1）建立嚴(yán)格的操作規(guī)程和檢查制度，經(jīng)常性的向工人進(jìn)行安全和健康防護(hù)方面的教育； （ 2）運(yùn)行期間配備必要的勞動保護(hù)設(shè)備及器材； （ 3）為事故搶修配備適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)備和急救人員。 勞動保護(hù) 為了改善勞動條件，保護(hù)工人的健康，提高勞動生產(chǎn)效率，減少勞動強(qiáng)度，本設(shè)計采用高級孔板閥、數(shù)字測溫設(shè)備等設(shè)備，站場內(nèi)還設(shè)有休息室。同時，為了創(chuàng)造一個優(yōu)美的工作環(huán)境，站場內(nèi)平面布置留有適當(dāng)?shù)木G化地帶。應(yīng)種植花草樹木。這些都是勞動保護(hù)的具體措施。 節(jié)能措施 （ 1）簡化站內(nèi)工藝流程，降低 壓力損失； （ 2）選用新型高效節(jié)能設(shè)備材料和密封性能好的閥門； （ 3）充分利用天然氣的壓力能輸送天然氣； （ 4）全面貫徹節(jié)能的設(shè)計思想，在設(shè)計中采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)，優(yōu)先選用節(jié)能產(chǎn)品； （ 5）加強(qiáng)對工 人的節(jié)能教育，節(jié)約用水用電用氣，減少生產(chǎn)、生活中存在的浪費(fèi)現(xiàn)象。 某常溫集氣站的工藝設(shè)計 11 3 設(shè)計計算書 節(jié)流計算 一級節(jié)流計算 在一級節(jié)流前來氣的溫度均高于在進(jìn)站壓力下水合物形成的臨近的溫度，所以進(jìn)站前不會形成水合物。根據(jù)任務(wù)書所給依據(jù)，已知節(jié)流前的初始壓力 1P 和初始溫度 1T ，以及天然氣的相對密度，查文獻(xiàn) ]1[ 圖 215 知，節(jié)流后的壓力如下表 : 表 31 第一次節(jié)流后各井的壓力 井號 內(nèi)容 井 1 井 2 井 3 井 4 井 5 井 6 )(1 Mpap T （ c? ） 30 27 28 26 29 )(2 Mpap 由壓降 P? 和初始壓力 1P 及文獻(xiàn) ]1[ 圖 216 查得一級節(jié)流的溫降 T? ，由文獻(xiàn) ]1[ 圖212 查得在壓力 2P 下水合物形成的溫度 2T ，如下表所示： 表 32 第一次節(jié)流后的溫度 t 內(nèi)容 井號 1P（ Mpa ） 2P（ Mpa ） P? （ Mpa ） T? （ c? ） 1T（ c? ） 2T（ c? ） t 1 30 22 2 27 23 3 4 4 28 24 5 26 6 29 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 由上計算結(jié)果知，一級節(jié)流后天然氣溫度 t 均高于在 2P 下水合物形成的臨近溫度2t ，所以一級節(jié)流后不會形成水合物。 二 級節(jié)流的計算 天然氣出站壓力為 ，設(shè)天然氣經(jīng)分離器流量計后壓降為 Mpa ，由文獻(xiàn) ]1[ 圖 212 查得在壓力為 下水合物生成的臨界溫度 ?T =? 。也就是說，二級節(jié)流后的溫度至少不低于 c? 才不會生成水合物。 由二級節(jié)流前后壓力 3P 、 4P 和壓降，由文獻(xiàn) ]1[ 圖 216 知節(jié)流后溫降 T? ，如下表示： 表 33 第二次節(jié)流后的溫度降 內(nèi)容 井號 3P （ Mpa ） 4P （ Mpa ） P? （ Mpa ） T? （ c? ） 1 2 3 4 5 6 所以換熱器出口溫 度應(yīng)為： 1,2,3,井； 3T ≥ +36= 取 3T = c? 6 井； 3T ≥ +21= 取 3T = c? 4， 5 井 ； 3T ≥ += 取 3T = c? 管線的選型計算 管子直徑的計算 管徑材料選無縫鋼管 ： 根據(jù)流量公式 ： 某常溫集氣站的工藝設(shè)計 13 VDQ42?? （ 31） 由文獻(xiàn) ]1[ 知：對于天然氣流速最小取 sm/ ,最大取 1824 sm/ 。 在此取 V =5 sm/ 。 結(jié)果如下表所示： 表 34 管子的流量和直徑 井號 內(nèi)容 1 2 3 4 5 6 Q D （ mm ） 管道的壁厚計算 ??? FPds2? C? （ 32） 式中： P 管線設(shè)計壓力； Mpa D 鋼管外徑； F 強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)； F=(站場內(nèi)部 ) ? 焊縫系數(shù)；無縫 ? =1 ? s 鋼管的最小屈服強(qiáng)度； Mpa ， 本集氣站 選用 的是 屈服強(qiáng)度 ? s ＝ 245Mpa 的 20＃無縫鋼管。 C 腐蝕系數(shù)； C =1(中等腐蝕 ) 表 35 管子的直徑和壁厚 選管徑為 DN 65,即 65DN 5? ，則 D =55mm 24DQV ?? （ 33） 井號 內(nèi)容 1 2 3 4 5 6 D（ mm ） ? （ mm ） 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 將 D =50mm代入得： 3 井： V = sm/ 2 井： V = sm/ 6 井： V = sm/ V 的范圍在 3~24 sm/ 之間，符合條件； 選取管徑為 565?DN 的管子。 分離器的工藝計算 本設(shè)計要處理 6 口井，含水量較低，不含固體顆粒雜質(zhì)，由于臥式分離器的處理能力大，安裝方便，單位處理成本低且適合處理高氣油比的天然氣，因此本設(shè)計選用臥式分離器。 天然氣壓縮系數(shù) 根據(jù)文獻(xiàn) ]1[ 中式（ 121）和式（ 122） ： 天然氣的視對比壓力： cr PPP 39。39。 ? （ 34） 天然氣的視對比溫度： cr TTT 39。39。 ? （ 35） 式中： cp? 、 CT? 分別為視臨界壓力、視臨界溫度 ； P 、 T 分別為所給壓力、溫度； 根據(jù)文獻(xiàn) ]1[ ， 當(dāng)天然氣相對密度 ? 在 ~ 范圍內(nèi)，由式（ 34）和式（ 35）得： ?39。cP ? = ?39。CT 93+176? = 因此： 2732039。 639。?????rrTP 由文獻(xiàn) ]1[ 圖 118 查得： 天然氣壓縮系數(shù)： Z = 某常溫集氣站的工藝設(shè)計 15 天然氣密度與顆粒 密度 本設(shè)計中除含有各種烴類外，還有一部分氣體和少量的凝析夜。因此取顆粒直徑為水滴直徑 80 m? 作為根據(jù)。 （ 1）水滴密度 l? = 1000=1000 3/mkg （ 36） （ 2） 天然氣密度： 天然氣相對密度 ： ??g 標(biāo)況下 天然氣密度： 3/. 00 mk gagg ????? ?? （ 37） 工作條件下天然氣密度： 3