CNG加气子站课程设计说明书doc.docx
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CNG加气子站课程设计说明书doc
第1章加气站设计规模及设计项目
1.1设计基本参数和设计要求
1.11天然气组分：
表1-1天然气组分参数表
天然气组分
CH4
C2H6
C3H8
C4以上
CO2
N2
体积百分比yi
86.37
8.60
2.20
忽略
1.94
0.89
标况下气体密度Kg/m3
0.78
1.34
2.02
忽略
1.98
1.25
临界温度Tci/K
190.55
305.43
369.83
忽略
304.19
126.1
临界压力Pci/Mpa
4.604
4.880
4.249
忽略
7.382
3.399
1.12气象条件
表1-2哈尔滨气象参数
城市
极端最低温度
极端最高温度
夏季主导风向
哈尔滨
-39.2℃
37.7℃
西南风
1.13生产工作班制
（1）全站按3班制
（2）直接生产岗位按每班8小时
（3）全年工作天数按365天
1.14地质条件
哈尔滨地震烈度为6度,站区抗震设防烈度为6度。
1.2加气站的选址和规模
1.21加气站的场址概况：
本CNG加气站位于哈尔滨市南直路,南直路（东侧）与闽江路（尽头）交汇处。
整个加油站呈矩形分布,长为80m宽为47m占地总面积为3760㎡。
加气站的北向依次为5米的单行道,13米的绿化带,以及11米宽的一条小街。
东向为龙民大厦,南向为空地,西侧为南直路。
1.22加气站的设计规模：
本站属于三级CNG加气子站,设计每天按给100辆NGV加气,每辆车每天用气按50m³计算；即每天全部气体需求量为5000m³,年供气量按365天计,5000×365=1825000m³。
考虑到加气站的发展,此站设4个加气枪,即2台双枪加气机,两台加气机须设2个加气岛。
加气时间按每辆10min算,加气站的净工作时间约为4.2个小时。
根据规范表6.6.4,高中低压贮气瓶的数量分别为1个,2个,3个（此有CNG拖车作为低压瓶组）。
储气瓶组为单组式,容积为1000L的大型无缝锻造压力容器。
高中瓶组的储气总容积为3.3m³,每个水容积为1.1m³,相当于900Nm³天然气。
CNG拖车每天运送1次。
压缩机排气量规格（压缩机按每天工作12个小时）：
5000/12≈417m³/h。
拖车基本参数如下：
表1-3CNG拖车具体参数表
产品类型
产品类型代码：
29010502产品类型名称：
气体罐车
产品名称
CNG长管拖车
技术参数
工作压力：
20MPa
工作温度：
-40到+60℃
水压试验压力：
33.4MPa
气密试验压力：
20MPa
钢瓶名义水容积：
2.2m³
钢瓶数量：
8
充装介质：
CNG
充装总容积：
4457Nm³
钢瓶规格：
φ559×10970
外形尺寸：
12192×2438×1400mm
1.3设计项目
本次工程设计范围为压缩机、优先控制盘、卸气柱、储气瓶组、加气机和系统配套
部分。
站内主要内容包括：
工艺部分：
优先控制盘、压缩机、卸气柱、储气瓶组、加气机、工艺管网设计,放散系统；
土建部分：
站房土建、加气岛基础、加气岛雨棚、设备基础和场坪绿化设计；
设备部分：
消防设备、采暖通风设备、给排水设施；
电气仪表部分：
配电室、设备供配电、报警设计、检测仪表；
具体设计参数如下：
储存区
（1）压缩天然气储气瓶组700×7100mm
（2）压缩天然气拖车12192×2438×1400mm
（3）卸车柱
经营区
（1）压缩天然气双枪加气机：
2台
（2）压缩天然气加气岛：
2个
（3）压缩机间6×4.5=27㎡
（4）优先控制盘4.5×3.4=15.3㎡
（5）站房（含仪表、控制、配电、营业厅、维修办公用房等）20×9=180㎡
第2章站址及总平面布置
2.1设计依据
1、《建筑设计防火规范》GB50016-2006
2、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）
3、《汽车用燃气加气站技术规范》CJJ84-2000
2.2加气站总平面布置和建筑设计：
压缩天然气加气站按储存和经营的效用分为储存区和经营区两大部分。
（1）储存区包括储气瓶组、压缩机间（或撬）、阀门及管路系统、拖车位。
总面积约为522.5㎡,储气瓶组布置在加气站的东南角,压缩机间布置在储气瓶组正上方5米处,拖车位在储气瓶组后方4.3米处,偏西1.2米。
储存区与经营区间距6.5m。
（2）经营区包括站房、罩棚及加气岛。
其中加气岛高出地坪0.2米,加气岛宽度为
1.3米,加气岛和罩棚位于站的西侧,其中心距街道23米。
站房设置在站的东北角,与北边的单行道相邻,方便行人出入。
2.3横向布置
本站区所处场地地势较平坦,考虑到场地排水,本站区室外地平采用地面自然排水排出站外,坡度采用0.5%,坡向西向南直路。
2.4站区车道布置
站区加汽车车道顺着南直路车型方向进站,进站10米长的直道,接着为转弯半径为13.5米,双层车道道宽6米。
2.5管道敷设
由于本站是CNG子站,据规范《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002,加气站内室外高压管道埋地敷设,室内天然气管道宜采用管沟敷设,管沟应用干沙填实,并设活门和通风口。
由于本站所用天然气几乎不含水蒸气,所以站内管道无需设在冰冻线以下,埋深为1米（管底距地面1米）。
2.6站区运输
站区的压缩天然气采用拖车运入,为便于车辆的卸车作业及外来车辆的加注作业,本站区道路设计为水泥混凝土地坪。
本站加气岛的加气站侧对南直路,如此方便汽车进出道路加气,方便行驶。
站内车道为双车道车道宽8米,站内加气车道的转弯半径为13.5米。
2.7站区防护设施
由于本加气站西面为南直路,北面为单行道,故不能设防护措施,东面为龙民大厦,有西向东依次是8米宽的绿化带,12米宽的停车场,2.2米高的实体围墙。
南面为空地,由北到南依次是4米宽的草坪,和2.2米高的实体围墙。
2.8防火间距
表2-1储气瓶组和压缩机间与各建、构筑物防火间距
建筑物及设备
储气瓶组
压缩机间
规范要求（m）
设计间距（m）
规范要求（m）
设计间距（m）
站外
主干路
12
54
6
54
次干路
10
28
5
16
居民小区
18
25
12
20
站内
压缩机撬
4
5
—
—
加气机
6
28
6
26
站房
6
16
4
9
配电室
20
21
4
11
道路
4
30
2
30
围墙
3
14
2
8
车载储气瓶
—
—
3
21
表2-2放散口和加气机与各建、构筑物防火间距
建筑物及设备
放散口
加气机
规范要求（m）
设计间距（m）
规范要求（m）
设计间距（m）
站外
主干路
10
63
6
18
次干路
8
42
5
17
居民小区
15
17
12
51
压缩机撬
—
—
6
26
加气机
6
43
—
—
站房
6
35
4
23
配电室
—
—
6
29
道路
2
45
—
—
围墙
3
5
—
—
车载储气瓶
3
16
4
28
表2-3拖车载储气瓶与各建、构筑物防火间距
建筑物及设备
车载储气瓶
规范要求（m）
设计间距（m）
站内
压缩机撬
3
21
加气机
4
28
站房
4
30
配电室
3
35
道路
—
—
围墙
—
—
2.9站区主要工程量及技术经济指标
表2-4技术经济指标
序号
名称
单位
数值
1
站区用地面积
㎡
3760
2
预留空地面积
㎡
0
3
加气区占地面积
㎡
327.6
5
建、构筑物用地面积
㎡
222.3
8
绿化面积
㎡
655.73
9
绿化系数
%
17.4
10
围墙长度
m
115
第3章加气站工艺流程及设备
3.1工艺设计参数
3.1.1车用压缩天然气的参数
（1）压缩天然气的质量标准
据规范CJJ84-2000《汽车用燃气加气站技术规范》,引入加气站的天然气质量不得低于现行国家标准《天然气》（GB17820）的Ⅱ类气质指标,汽车用压缩天然气质量应符合现行国家标准《车用压缩天然气》的规定。
查以上两规范,得出汽车压缩天然气具体参数见表3-1：
表3-1汽车用压缩天然气质量技术指标
项目
技术指标
高位发热量,MJ/m3
＞31.4
总硫（以硫计）mg/m3
≤200
硫化氢,mg/m3
≤15
二氧化碳,%
≤3.0
氧气,%
≤0.5
水露点,℃
在汽车驾驶的特定地理区域内,在最高操作压力下,水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃,水露点应比最低气温低5℃
（2）密度
标准状态下（0℃,0.101325MPa）压缩天然气密度为0.775kg/m3,20℃下压缩天然气密度为0.722kg/m3。
（3）爆炸极限
天然气爆炸极限计算
表3-2燃气组分及其爆炸极限相关数据表
天然气组分
CH4
C2H6
C3H8
CO2
N2
爆炸上限%
15.0
13.0
9.5
爆炸下限%
5.0
2.9
2.1
无空气有惰性气体时的体积百分比
86.37
8.60
2.20
1.94
0.89
无空气无惰性气体时的体积百分比
88.89
8.85
2.26
可燃气体爆炸极限计算公式：
将天然气按照下列方式分成三个组分：
1）CH4和N2,其中总体积分数为：
CH4（86.37%）+N2（0.89%）=87.26%,
已知：
惰性气体/可燃气体=0.01
因此由图二可查得：
L下=8%；L上=16%。
2）C3H8和CO2,其中总体积分数为：
C3H8（2.2%）+CO2（1.94%）=4.14%,
已知：
惰性气体/可燃气体=0.88
因此由图三可查得：
L下=5%；L上=18%。
3）C2H6,其体积分数为8.6%。
查得其爆炸极限为：
L下=2.9%；L上=13%。
将以上数据代入公式可得已知天然气爆炸极限为：
下限为6.8%,
上限为15.8%。
4）设计压力
压缩天然气储气瓶组25MPa
拖车瓶组20MPa
3.2工艺流程
子站拖车以20.0MPa的压力向子站供气。
一旦子站拖车与卸车柱连接后,如果有加气需求而且地面储气瓶中的压力较低,子站拖车上的CNG可直接供给2线售气机,给车辆加气。
如果售气机处一直有加气的需求,增压压缩机将起动从子站拖车处取气,以高流量继续给车加气,直到完成给车辆的加气过程。
在初始情况下,子站中的CNG同时直接流向地面储气瓶组的两级气瓶,直到他们的压力平衡为止。
此时,智能化的优先控制系统将给PLC一个信号启动压缩机将2级储气瓶组加压到25.0MPa。
加压的顺序首先加充高压瓶组,其次中压瓶组。
当储气瓶组充满时,压缩机停机。
此时,两组储气瓶组中的压力均为25.0MPa,而子站车的压力约为9.0MPa,以上过程大概需要40min。
同时由于拖车一直作为低压瓶组供气,知道拖车车载瓶组压力将为2Mpa时,拖车方才离开。
此时子站车实际上成为一个“虚拟”的低压储气瓶组,压缩机总是先从这里取气以保证高、中压瓶组压
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