CNG工艺计算书Word下载.doc

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CNG工艺计算书Word下载.doc

加气站设计规模1.0万Nm3/日。

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840~1000Nm3/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-

序号

项目

技术参数

备注

1

数量

2台

一开一备

2

机组名称

CNG橇装压缩机

3

压缩级数

二级

4

控制方式

自动

5

工作介质

天然气

6

吸气压力

3.0MPa~20MPa(表压)

7

排气压力

25MPa

8

额定功率

75kw

9

平均排气量

1000Nm3/h

10

传动方式

弹性连轴器直接驱动

11

进气温度

≤30℃

12

排气温度

不高于环境15℃

13

润滑方式

无油润滑结构,强制少油润滑

14

冷却方式

风冷

15

安装方式

整体橇装

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。

加气机参数表表2-2

台数

额定工作压力

20MPa

最大工作压力

设计压力

27.5MPa

耐压强度

37.5MPa

最大流量

40Nm3/min

计量精度

±

0.5%

环境温度

-45℃~+50℃

单次计量范围

0~9999.99m3或元

累计计量范围

单价预制范围

0.01~99.99元/m3

密度预制范围

0.0001~0.9999

读数最小分度值

0.01m3;

0.01元

电源

220V±

15%50HZ±

1Hz

功率

<

200W

16

管线

Φ14X2

17

计量方式

自动计量带夜光显示

18

防爆等级

ExdemibⅡAT4

19

质量流量计

进口产品并带有温度传感器进行补偿

3.卸气柱

根据本站设计规模及站区布置,设置1台卸气柱即可满足本站工艺设计要求。

本项目选用卸气柱一台,其主要技术参数见下表。

卸气柱参数表表2-3

4.污水罐

本工程设置污水罐一台,水容积V=1m³

,最高运行压力0.4MPa。

由于CNG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

介质

0.1MPa

工作压力

常压

容积

1m³

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的高压储气井1组、2m3的中压储气井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

数据

公称工作压力MPa

25

环境温度℃

-40~60

充装介质

CNG

公称容积m3

2.0

水压试验压力MPa

41.7

气密试验压力MPa

三、工艺计算

1.基本参数

1)设计压力:

CNG工艺系统设计压力:

27.50MPa。

放空管道为2.5MPa,排污管道0.1MPa(常压)。

2)设计温度:

最高设计温度:

50.00℃

最低设计温度:

-10.00℃

3)充装温度:

≤35.00℃

4)工艺管道设计流速

工艺管道设计流速:

5.00米/秒。

5)压缩有效运转时间

本加气站4小时用完一车气(每小时供气量约1000m³

);

CNG罐车的平均往返运输距离:

40公里(单程20公里);

往返运输时间为:

1小时(运载车速40公里/小时);

加气站停靠时间、加气站就位时间按20分钟计;

CNG罐车在加气母站的平均充气时间为:

3小时(加气母站平均充气能力1000m³

/小时)。

2、管径计算

根据规范及经济流速的比较,CNG管道的气体流速小于或等于5m/s。

管径采用公式:

d—计算管道内径(mm)

Q—管道标况流量(Nm3/h)

P0—标况压力(0.1MPa)

P1—工况压力(绝压:

MPa)

—气体流速(m/s)

Z—压缩因子(压力小于1.2MPa时,Z取1)

1)CNG管道管径:

P1=20MPa,流量为1000Nm3/h:

=17.3mm

本工程卸气柱至压缩机CNG管道选用管径D32的不锈钢管道,本工程卸气柱至压缩机CNG管道选用管径D32的管道,压缩机至加气机管道选用管径D25的管道,储气井进口管道选用管径D22的管道。

2)压缩机放散管道(排污管道)管径:

P1=2.5MPa,流量为100Nm3/h:

根据天然气的成分计算出天然气的临界压力为Pc=4.584MPa,临界温度Tc=193.25K。

在压力为20MPa,温度为20℃时:

Pr=P/Pc=(2.5+0.1013)/4.584=0.58,Tr=T/Tc=(273.15+20)/193.25=1.52

查得压缩系数为:

Z=0.94

=15.6mm

设计选用D57的管道。

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:

当ts<D0/6时,

管道的设计厚度(δ2)=计算厚度(δ或ts)+腐蚀裕量(不锈钢:

0)

管道的名义厚度(δ3)=设计厚度(δ2)/(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)

[σ]t—在设计温度下材料的许用应力(MPa,不锈钢为137MPa)

D0—管道外径(mm)

Y—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:

当p≤0.4[σ]tφ时:

δ=

管道的名义厚度(δ3)=设计厚度(δ2)/(1-壁厚负偏差12.5%)-腐蚀裕量(不锈钢:

管道的有效厚度(δ4)

管道应力计算:

σ1=<[σ]t

强度试验校核:

σ2=<0.9σsφ

P—设计压力(MPa)

Di—管道内径(mm)

φ—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:

σS—材料在试验温度下的屈服点(MPa,不锈钢为205MPa)

A、D32的不锈钢管道(O6Cr18Ni10),设计压力为27.5MPa,设计选取壁厚为6mm,下面进行校核计算:

方法1:

计算壁厚:

D/6=32/6=6.3>δ

ts===3.54mm

设计厚度(腐蚀裕量取0mm):

δ2=3.54+0=3.54mm

名义厚度(壁厚负偏差为-12.5%):

δ3=3.54/(1-0.125)=4.05mm。

方法2:

[σ]t=137MPa

Pc≤0.4[σ]tφ

计算压力Pc=27.5MPa<0.4[σ]tφ=0.4×

137×

1=54.8MPa

计算厚度:

δ===2.91mm

δ2=2.91+0=2.91mm

δ3=2.91/(1-0.125)=3.33mm。

设计最终选取D32管道的壁厚为6mm,

有效厚度为:

δ4=6×

(1-0.125)-0=5.25mm

σ1==

=82.16MPa<137MPa

σ2==

=123.2MPa<0.9σsφ=0.9×

205=184.5Mp

经过管道应力计算和强度试验校校核,D32选取6mm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:

D/6=57/6=9.5>δ

ts==0.73mm

δ2=0.73+0=0.73mm

δ3=0.73/(1-0.125)=0.83mm。

计算压力Pc=2.5MPa<0.4[σ]tφ=0.4×

δ==0.63mm

δ2=0.63+0=0.63mm

δ3=0.63/(1

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