油气储运城镇燃气毕业设计.docx

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油气储运城镇燃气毕业设计

摘要

随着石油资源的日益匮乏，天然气在世界能源结构中的比重将赶超石油，成为世界第一大能源。

天然气是较为安全环保的燃气。

密度比空气小，不易聚集成爆炸性气体。

使用天然气可以减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化物排放量50%，能有效地减少对环境的污染。

因此天然气将取代煤，石油，液化气等，成为主要能源。

而现今全国天然气行业也正在迅速的发展，在每一座城市兴建燃气管网和气站，为居民，商业及工业等提供清洁的能源，我国北方地区天然气普及还比较晚，设施正在逐步建设，而天然气城市门站就是其中必不可少的一个项目。

城市门站一般与储配站在一起，站内主要设施有储气罐，加压机房，调压计量间，加臭间，变电室，配电室，控制室，水泵房，消防水池，锅炉房，工具库，油料库，储藏室，辅助设施等。

它的主要任务是将上游来气进行过滤，计量，调压，储存，加臭然后分输给下游用气单位。

我们的主要设计任务是根据城市的具体情况进行工艺流程的初步设计，然后根据参数进行水力计算确定管径，根据设备选型的计算适当选择厂站的设备，比如计量设备，调压设备，加臭设备，过滤设备，储存设备，消防设备等。

再根据燃气的供应情况选择适当的工艺流程进行设计。

工艺设计完成后根据设计规范画工艺流程图，在根据门站的建筑要求画场站的平面布置图。

天然气门站是一个城市天然气管网的喉颈，每一个城市或县城都将建设天然气门站，它承载着整个城市的天然气供应，所以燃气门站是社会能源进步的产物，而门站的设计就显得尤为重要，今后的科技不断发展，我们会建成更多更好的城市门站，更节省投资，创造更大的效益，创造更好的环境。

关键词：

天然气，门站，过滤，计量，工艺流程

Abstract

Withtheincreasingscarcityofoilresources,theshareofnaturalgasintheenergystructureintheworldwillcatchupwithoil,tobecometheworld'slargestenergy.Naturalgasissaferandenvironmentallyfriendlygas.Densitythanair,anddifficulttogatherintoanexplosivegas.Useofnaturalgascanbereducedbynearly100%ofthesulfurdioxideanddustemissions,reducingcarbondioxideemissionsby60percentandnitrogenoxideemissionsby50percenteffectiveinreducingthepollutionoftheenvironment.Naturalgaswillreplacecoal,oil,liquefiedgas,etc.,becomethemainsourceofenergy.Thenationalnaturalgasindustryisalsobeingdevelopedrapidly,theconstructionofgaspipelinenetworkandgasstationsineverycitytoprovidecleanenergyforresidential,commercialandindustrialnaturalgaspopularizationofnorthernChinaisstillrelativelylate,isgraduallybuildingfacilities,whilenaturalgasthecitygatestationisanessentialitem.

Citygatestationsaregenerallystandtogetherwiththestorageanddistribution,majorfacilitieswithinthestationtank,pressurizedengineroom,betweenregulatorandmetering,odorizationbetweenthetransformerrooms,electricalrooms,controlroom,pumphouse,firepond,boilerroom,librarytools,fuel,library,storageroomsandauxiliaryfacilities.

Itsmaintaskistotheupperstreamofthegasfiltering,metering,voltageregulators,storage,theodorizationpointsandthenlosttothedownstreamgasunit.Ourmaintaskisbasedonthespecificcircumstancesofthecity'sprocessofpreliminarydesign,thenaccordingtotheparametersofthehydrauliccalculationtodeterminethediameterofthecalculationoftheselectionofequipment,properselectionofplantstationequipment,suchasmeteringequipmentandpressureregulatingequipment,plussmellyequipment,filtrationequipment,storageequipment,firefightingequipment.Andthenselecttheappropriateprocessdesignbasedonthegassupply.Processdesigniscompletepaintingprocessflowdiagraminaccordancewithdesignspecifications,andaskedtodrawthestationdoorstationbuildinglayoutdiagram.

NaturalGasStationisacitygaspipelinenetworkthroatneck,eachcityorcountytobuildanaturalgasgatestations,whichcarriestheentirecity'ssupplyofnaturalgas,gasgatestationisaproductoftheprogressofsocialenergy,andthedesignofthedoorstationsparticularlyimportanttothefuturetechnologicaldevelopment,wewillbuildmoreandbetterthecitygatestations,savinginvestment,tocreategreaterefficiency,andcreateabetterenvironment.

Keywords:

naturalgasgatestations,filtermeasurementprocess

陕京三线安平门站工艺设计

1引言

城市门站是整个输气管网的喉颈，安平门站承担接收陕京三线来气，并向各配气站分输天然气的功能。

安全、可靠的接收来气，连续稳定的运行和准确的计量，负责对整个输气管网的监控，经过滤、计量、调压后输往下游。

对保证下游城市安全、稳定供气有着至关重要的作用。

1.1气源组成

根据中国石油天然气股份有限公司提供的气源，安平门站主要接收的为来自内蒙古新疆的气源，气质基础数据如下：

表1-1天然气气源成份表

甲烷

乙烷

丙烷

异丁烷

正丁烷

氮气

其他

88.77%

7.54%

2.59%

0.45%

0.56%

0.07%

0.02%

表1-2天然气物理性质表

高热值（MJ/Nm3）

低热值（MJ/Nm3）

华白数（MJ/Nm3）

燃烧势

气体密度（kg/Nm3）

44.61

38.94

56.05

41.85

0.82

1.2功能及设计参数

设计参数：

安平门站供气规模为2.0×108Nm3/a，设计流量为25000Nm3/h,进站温度为150C,接气点设计压力为2.5MPa,出站设计压力0.4MPa。

主要功能：

陕京三线来气分离、计量、调压功能；

分输、计量、调压功能（分输该片区用气）；

上游或下游管线出现事故时进、出站天然气紧急截断；

干线、用户管线及站内事故及检修时天然气的放空功能；

清管、检管、下游限流功能；

自耗气调压、计量功能；

1.3初步设计依据

为使本工程适应安平市城市建设的发展，并取得较好的经济效益和社会效益，设计中遵循以下原则：

（1）严格服从国家、辽宁省现行颁发的设计规范、规定和标准，并参照国外先进适用的标准，贯彻国家节能和环保方针政策。

（2）依照城市总体规划和燃气专项规划，统筹设计，适应远期发展要求。

（3）坚持科学态度，积极采用新工艺、新设备、新材料，使工程设计做到技术先进实用、安全可靠、操作灵活、适应性强、便于管理、投资合理。

（4）设计方案、场站布置等的确定遵循简单、实用、安全、经济的原则，合理使用土地。

1.4编制原则

遵守国家、行业和部门的有关法规和政策，严格执行国家有关设计标准和规范，并参照国外先进适用的标准。

管道设计确保安全平稳供气。

运行简便、经济合理。

设备选型做到设备性能可靠、技术先进、方便运行、便于维护。

严禁选用淘汰落后产品，在保证技术、质量的前提下，同等价格优先考虑国内供应，对于工艺流程需要或国内尚不能满足要求的设备拟从国外引进。

简化管理体制，在满足现场输气运行安全的前提下，尽可能减少现场操作管理人员，降低运行管理费用，提高运行管理水平。

1.5遵循的主要标准规范

《输气管道工程设计规范》GB50251-2003

《城镇燃气设计规范》GB20028-2006

《石油天然气工程总图设计规范》SY/T0048-2009

《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》GB/T2625-1981

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002

《天然气计量系统技术要求》GB/T18603-2001

1.6当地气象资料

安平县属半旱半湿润大陆性季风气候，春季少雨多风，全年东风最少，夏季高温多雨，秋季气温适中，冬季寒冷少雪，四季分明，干湿交替。

常年平均气温12.4℃，无霜期187天，日照2526.7h。

安平境内水资源丰富，多年平均降水量537.2mm；地下水储量丰富，深层地下水水质较好，是优质的淡水资源。

2门站工艺设计说明

2.1调压流程设计

2.1.1调压流程的选择　

在具体的门站调压流程设计中，有多种方案：

①单台调压器；②两台调压器串联组成的工作监控调压器；③单台调压器+切断阀（或双切断阀）；④工作监控调压器+切断阀；⑤切断式调压器；⑥工作调压器+切断式监控调压器。

　　第①种方案适用于出口压力低、流量小、调压器出现问题时影响面小、长期有运行人员值守或定期巡检的情况。

该方案的优点是调压流程结构简单，节省占地和投资，缺点是供气可靠性不高，调压器出现问题时会影响用户的使用。

　　第③，⑤两种方案适用的场所比较广泛，相对而言，可节省占地和投资，并且对用户不会造成安全隐患。

双切断适用于必须确保安全供气的重要用户。

这两种方案的主要缺点是，一旦调压器工作失灵，将迅速切断下游用户燃气供应。

运行人员必须随时了解调压器工作情况，一旦发现切断装置动作，必须尽快查明原因，检修故障，使切断装置复位。

　　第②种方案兼顾了上述3种方案的优点，适用的场所更加广泛，只要监控系统正常或运行人员定期巡检，发现问题及时解决，既可保证下游用户的供气安全可靠性，也不会影响用户的使用。

　　第④，⑥两种方案调压流程相对复杂，投资也较高，但与第②种方案相比，供气安全可靠性更高，适合于高压力、大流量、重要用户和重要场所的情况。

如果监控系统正常或运行人员巡检到位，处理问题及时，这两种方案是可靠性较高的方案。

为了保证管网供气的可靠性，一般采取门站出口管道联网运行的方式。

但是，联网运行只能在非用气高峰对下游用户提供一定程度的供气保障，在用气高峰，除非每座门站都存在足够的富裕能力，否则，一旦某座门站出现故障，就会对下游用户造成一定的影响。

现代化的城市天然气输配系统是复杂的能源综合设施，由不同压力级制的输配管网、各类天然气厂站（门站、门站、加气站等）和信息采集、管理维护等软、硬件系统组成。

根据各种类型的城市天然气厂站如城市天然气门站、门站和CNG标准加气站的运行和供气特点，在设计时其调压计量系统采取不同的配置和选型，国内某设计院按调压设施的的操作制度不同，提出安全装置的组合方式：

对于长期值守的调压设施

4.0MPa→2.5MPa：

切断阀+调压器+放散阀

4.0MPa→1.0MPa（及以下）：

切断阀+监控调压器+调压器+放散阀

2.5MPa→1.0MPa：

切断阀+调压器+放散阀

2.5MPa→0.4MPa（及以下）：

切断阀+监控调压器+调压器+放散阀

1.0MPa→0.4MPa（及以下）：

监控调压器（切断阀）+调压器+放散阀

0.4MPa→5.0MPa：

调压器+放散阀

对于定期巡视的调压设施

4.0MPa→2.5MPa：

监控调压器+调压器+放散阀

4.0MPa→1.0MPa（及以下）：

切断阀+监控调压器+调压器+放散阀

2.5MPa→1.0MPa：

监控调压器+调压器+放散阀

2.5MPa→0.4MPa（及以下）：

切断阀+监控调压器+调压器+放散阀

1.0MPa→0.4MPa（及以下）：

监控调压器+调压器+放散阀

0.4MPa→5.0kPa以下：

调压器+放散阀

经过比较最终选择④方案

各站调压橇均设置备用，向下游用户分输的调压橇每路设置1台安全截断阀、1台监控调压器和1台工作电动调压器。

2.1.2选择方案的工作原理

每一调压路均采用两台调压器串联连接而成。

监控调压器给定出口压力略高于工作调压器的出口压力，正常情况下，监控调压器的阀口全开，当工作调压器失灵，出口压力上升到监控调压器的出口压力设定值时，监控调压器投人运行。

当运行路发生事故，出口压力仍然上升，运行路上的超压切断阀发生作用，将运行路关断，备用路能自动运行供气。

运行路和备用路的工作调压器和监控调压器的出口压力应为不同的设置。

调压器出口压力的设定值按从大到小的顺序排列依次为：

运行路监控调压器、运行路工作调压器、备用路监控调压器、备用路工作调压器。

调压器均采用故障开型，即当工作调压器出现故障时为开启状态，此时该调压器后压力上升，从而启动监控调压器。

2.2过滤流程设计

2.2.1过滤器的选择

1）旋风分离器

由于线路施工过程中必然会残留一定的焊渣及粉尘等固相杂质，为避免过滤器在初期使用过程中频繁的更换滤芯，在过滤器之前设置旋风除尘装置，除去气体中较大介质。

2）过滤分离器

过滤分离器依靠过滤元件的过滤作用将固体或液体分离出来，是天然气长输管道常用的过滤设备，具有过滤效率高，去除粒径小等优点，需定时更换滤芯。

为避免管输天然气带有的污物、铁锈、粉尘等杂质进入工艺站场，推荐设置带除液功能的过滤分离器。

2.2.2主要技术要求

1）在设计温度和设计压力下满足规定的强度要求，使用安全可靠，检查、维修方便。

2）设备应去除输送气体夹带的固体颗粒、粉尘和液滴，滤芯材质为满足如下要求的玻璃纤维或聚酯纤维。

要求其过滤效率为：

粉尘:

1μm99.9%

5μm100%

液滴:

5μm98%

3）要求滤芯经久耐用、具有较大的过滤面积和纳污能力，更换周期长，在前端设有旋风分离器的条件下，过滤元件的使用寿命应不少于12个整月。

4）要求过滤设备正常操作时的压降低于0.01MPa。

5）要求过滤分离器的滤芯应采用通用的公称直径。

6）为便于操作和更换滤芯，建议过滤分离器为配带快开盲板的卧式结构。

7）快开盲板应开闭灵活、方便，密封可靠无泄漏，且带有安全联锁保护装置。

2.3计量流程设计

2.3.1计量系统设计原则

 1）采用先进的流量计算机系统，实现与站控系统的数据交换、多种流量计量单位的自动转换，建立流量历史数据库，可进行历史数据检索分析；实现流量数据上传，纳入城市输配运行调度系统。

   2）采用稳定可靠的流量计，其计量精度、计量形式应与上游匹配，保证与上游流量校对的技术条件一致.

   3）流量计量程比应与城市输配系统运行工况特性相匹配，保证在流量变化范围内流量计量系统综合精度＜1%。

   4）在防爆区运行的流量计量装置应具有可靠的防爆措施。

   5）流量计量系统具有较好的故障自诊断和保护功能。

   6）考虑可不停产维修以及远期扩容等因素。

2.3.2流量计选型设计

上游供气方对门站的供气计量为贸易交接计量，随着计量技术的不断发展，贸易交接计量采用的流量计已由过去的孔板流量计、涡街流量计发展到目前较为认同的涡轮流量计和超声波流量计。

1）超声波流量计

公称直径为80～1200mm，适用温度范围为40～180℃，公称压力≤25.0MPa，计量精度等级为0.5级，量程比可达1：

130，可双向计量，无压力损失。

流量计上、下游直管段最小长度要求：

当无整流器时上游为10D（D为接管管道外径，以下同）、下游为3D，有整流器时上游为5D、下游为3D。

2）涡轮流量计

公称直径为50～600mm，适用温度范围为10～65℃，公称压力≤4．0MPa（公称压力>4．0MPa时需进口或特殊订货），计量精度等级为0.5级，量程比可达1：

20、1：

30、l：

50。

单向计量，对输送介质有最低压力要求，流量计本体压力损失为0.2-1.0kPa。

流量计上游直管段最小长度为2D，有条件时上游为20D、下游为5D。

3）选型建议

在实际工程中，不同结构形式的计量仪表，即使是同等级计量精度也会存在差异。

用于贸易交接时建议采用计量精度等级为0．5级的计量仪表。

通常情况下，当压力大于4．0MPa、公称直径径大于600mm时，建议选用超声波流量计。

由于本设计门站天然气的计量压力不大于4．0MPa，且考虑设备的成本及维修难度，建议采用涡轮流量计。

2.3.3计量系统设计方案

天然气流量计量系统基本方案见图1。

图1天然气流量计量系统基本方案

  气体涡轮流量计检测天然气流速，向流量计算机提供高频脉冲信号；流量计算机（FLC）进行流量运算以及多种计量单位换算与显示；在线气体成分分析仪向流量计算机提供实时气体成分，以保证体积流量、质量流量的计算精度；压力变送器（PT）、温度变送器（TT）向流量计算机提供燃气压力和温度数据，使流量计算机将工况流量转化为标准状态流量；远程终端单元（RTU）对流量计量通道运行状态数据进行采集、逻辑顺序控制和数据通信控制。

2.4加臭流程设计

2.4.1加臭剂应有特性

燃气应具有可察觉嗅味，加臭剂的最小量应为符合下列规定：

无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；有毒燃气泄漏到空气中，达到人体允许的有害浓度时，应能察觉。

加臭剂应符合下列要求：

1）与燃气混合后应具有特殊臭味，且与一般气体如厨房有味、化妆品气味等有明显区别；

2）应具有在空气中能察觉的含量指标；

3）在正常使用浓度范围内，加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害；

4）能完全燃烧、燃烧产物不应对人体呼吸系统有害，并不应腐蚀或与燃烧产物经常接触的材料；

5）溶解于水的程度不应大于2.5%（质量分数）；

6）具有一定的挥发性，在管道运行温度下不冷凝；

7）较高温度下不易分解；

8）土壤透过性良好；

9）价格低廉。

硫醇（DMS）曾使用较多的加臭剂，以乙硫醇为代表，它具有洋葱腐败味。

四氢噻吩比乙硫醇有较多的优点；四氢噻吩的衰减量为乙硫醇的二分之一，对管道的腐蚀性为乙硫醇的1/6，但价格比乙硫醇高。

四氢噻吩的性质见表2-1。

分子质量

含硫量

沸点

凝固点

热分解温度

水中溶解度

腐蚀性

毒性

88

36.4%

119～121℃

-101℃

480℃以上

0.07%

无

无

表2-1四氢噻吩的性质

2.4.2简易滴定式加臭装置

图2滴定式加臭装置

1加臭剂储槽2液位计3压力平衡管4加臭剂填充管5观察管6针型阀7泄出管8阀门

四氢噻吩对天然气的耗用量为15～20mg／m3。

新建管网投入使用时应加大用量至正常耗用量的2～3倍，因可能发生管壁沉积物或锈斑吸收加臭剂。

冬季耗用量大于夏季，可为正常耗用量的1.5～2倍。

简易滴定式加臭装置由加臭剂储存机构，气相平衡管，连接阀和针型阀构成，加臭剂依靠重力和滴管的毛细作用，使加臭剂进入燃气输送管道中并在燃气中蒸发，达到加臭的效果。

2.5换热流程设计

安平门站向用户供气的调节阀前后压差大（2.4MPa），调压每降低0.1MPa，温度大约降低0.4℃，节流前后温差10℃左右，进气15℃的气体调压后很容易结冰。

天然气的节流温降大，导致调压阀后的天然气温度过低。

天然气温度过低会产生诸多不利影响，主要包括：

1）可能会产生调节阀冻结、管道冰堵，威胁管道安全运行；

2）天然气温度低于0℃，会导致土壤冻涨，同时也会破坏周边环境。

为确保运行安全，根据门站场工况下的进站压力、温度和调压后的压力，计算调压后的温度，为保证调压后温度不低于0℃，门站场在调压设备上游设置加热器，为分输天然气加热。

2.6收球流程设计

2.6.1清管设施

《输气管道工程设计规范》GB50251-2003第3.1.5条条文说明：

“输气管道设清管设施。

一方面为进行必要的清管，一方面为正常生产时的管道检测”。

1）功能要求

清管器接收和发送筒除满足正常输送情况下的清管作业外，还应考虑采用智能清管器（对管道的腐蚀及管道壁厚进行检测，了解管线使用状态）的情况。

a清管器收发筒的筒体内径应比主管内径大100～200mm，以便清管器的放入和取出。

b发送筒长度应满足发送较长清管器或检测器的需要；

c接收筒需要容纳清管污物，同时接收前后发送的两个或更多清管器，其长度应满足清管器、检测器的需要，接收筒上设两个排污口，排污口入口处应焊接挡条以阻止大块污物进入。

2）安全性

清管器接收、发送筒作为非定型设备，应能满足操作压力、环境条件变化的需要。

设备应能承受清管作业时来自清管器所产生的冲击载荷。

所用快开盲板，应