CD5#城市配氣站工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)開題報(bào)告_第1頁
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文檔簡介

1設(shè)計(jì)的選題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀改革開放以來,我國歷經(jīng)80年代初期的解決一次能源(煤炭)短缺問題的階段以及80年代后期的解決以電力短缺為主的階段,而本世紀(jì),天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位將快速提升,成為“天然氣的世紀(jì)”。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源,在全球范圍內(nèi)得到普遍發(fā)展,它清潔、經(jīng)濟(jì)、方便、用途廣泛。近幾年來,隨著我國城市化水平、人民生活水平的迅速提高,對(duì)優(yōu)質(zhì)一次性能源需求的增大,管輸天然氣在很多城市已逐漸取代罐裝液化氣作為城市燃?xì)?,成為城市人民生活和工業(yè)生產(chǎn)的一種主要能源。天然氣長輸管線、城市配氣系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。而城市配氣系統(tǒng)又是從配氣站開始的,天然氣在配氣站內(nèi)經(jīng)過除塵、調(diào)壓、計(jì)量、添味后,然后通過各級(jí)配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓裝置保質(zhì)保量地根據(jù)用戶要求直接地向用戶供氣。配氣站是必要的,也是必須的。因?yàn)閺妮敋飧删€上來的氣壓力是很高的(西氣東輸管線上的壓力為10Mpa)。如果僅是依靠調(diào)壓箱之類的單獨(dú)、小型的調(diào)壓裝置,天然氣壓力是根本不可能達(dá)到用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的,即使達(dá)到也可能會(huì)花費(fèi)較多的資金。如果不安裝調(diào)壓器之類的減壓裝置,非但會(huì)因所用管道需加厚管道壁或是所用天然氣用具需抗高壓設(shè)計(jì),造成不必要的經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi),還會(huì)對(duì)管線或是用具附近居民、建筑物等的安全構(gòu)成潛在威脅(城市內(nèi)的管道、天然氣用具的附近是不可能沒有人或物的)。且站中的計(jì)量設(shè)備是該站獲取經(jīng)濟(jì)利益的必備設(shè)施。以天然氣為城市燃?xì)饪梢怨?jié)約能源,減輕城市污染,提高人民生活質(zhì)量,促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn),提高產(chǎn)品質(zhì)量,社會(huì)綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。發(fā)展城市配氣,是建設(shè)現(xiàn)代化城市必不可少的條件,對(duì)加速實(shí)現(xiàn)高度物質(zhì)文明和精神文明的現(xiàn)代化城市具有重要的意義。而城市配氣站則是城市配氣必不可少的組成部分。目前,配氣站逐步向著標(biāo)準(zhǔn)橇裝單元發(fā)展,而以后的建設(shè)將越來越簡單,各種設(shè)備將越來越標(biāo)準(zhǔn)化,各項(xiàng)費(fèi)用也將越來越少。發(fā)展至今,在設(shè)計(jì)配氣站時(shí),很多設(shè)備的選用都已成一種約定的模式。比如說,除塵器一般就采用重力式分離器和旋風(fēng)分離器;調(diào)壓閥一般采用自力式調(diào)壓閥;流量計(jì)一般采用孔板流量計(jì);安全裝置一般采用安全閥和防爆電接點(diǎn)壓力報(bào)警裝置。2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)配氣站工藝流程。(2)計(jì)算工藝中所涉及的設(shè)備、閥、管線并選型。(3)繪制配氣站的工藝流程圖、平面布置圖、平面安裝圖。3擬采用的設(shè)計(jì)思路3.1設(shè)計(jì)依據(jù)[1]石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)[2]城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[3]建筑設(shè)計(jì)防火范圍[4]埋地鋼質(zhì)管道石油瀝青防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]鎂合金犧牲陽極應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[6]天然氣發(fā)熱量、密度和相對(duì)密度的計(jì)算方法[7]天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法[8]油氣分離器規(guī)范[9]原油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范SY/T0003—2003GB50028—93SY/T04020—97SYJ19GB11062-89SYT96SYT97GB50183-933.2配氣站參數(shù)(1)已知參數(shù)表3-1配氣站已知參數(shù)參數(shù)進(jìn)出口壓力(Mpa)溫度(℃)流量(Nm3/d)相對(duì)密度(mm)備注0.422.2×1040.78絕對(duì)壓力0.797.2×1040.81絕對(duì)壓力0.223.4×104四個(gè)出口0.316×104兩個(gè)出口(2)設(shè)計(jì)參數(shù)為了使配氣站安全可靠,可以準(zhǔn)確計(jì)量,穩(wěn)定調(diào)壓且保證持續(xù)供氣,設(shè)計(jì)者必須考慮許多直接影響設(shè)備選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)。主要的參數(shù)有:①最大和最小流量;②最大允許操作壓力;③正常操作壓力;④流量分布;⑤控制形式等。其他需要考慮的因素有:投資費(fèi)用、未來流量變化、現(xiàn)場(chǎng)位置、安全因素、建設(shè)可行性、操作和維護(hù)、政府法律法規(guī)、對(duì)環(huán)境的影響、公司的政策等。將收集到的這些資料經(jīng)過簡單比較,納入配氣站設(shè)計(jì)。從本設(shè)計(jì)所給出的參數(shù)中可以看出,配氣站接收從干線來氣的氣體屬于中低壓氣體,并且氣體流量在Nm3/d以下,輸氣量不大??紤]到城市供氣發(fā)展趨勢(shì)是用氣量逐漸增大,選型時(shí)不能忽略。3.3可行性分析(1)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性:目前國內(nèi)外對(duì)于配氣站的設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟并且已有許多很好的例子。(2)理論上的可行性:根據(jù)已學(xué)知識(shí)和已知主要參數(shù),參照各種文獻(xiàn),嚴(yán)格遵守相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。3.4平面布置(1)與周圍建,構(gòu)筑物的放火間距,必須符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16的規(guī)定及相關(guān)規(guī)范,規(guī)定和要求。(2)應(yīng)遠(yuǎn)離居民稠密區(qū),大型公共建筑,重要物資倉庫以及通訊和交通樞紐等重要設(shè)施。(3)應(yīng)具有適宜的地形,工程地質(zhì),供電,運(yùn)輸和給排水等條件。(4)少占農(nóng)田,節(jié)約用地,注意與城市景觀等協(xié)調(diào)(5)應(yīng)有燃?xì)獍l(fā)展規(guī)劃所需要的余地。滿足以上要求后,其布置應(yīng)盡量緊湊,簡單,方便操作,且整體美觀。3.5主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型3.5.1管線的選擇選擇管線應(yīng)著重考慮以下影響因素:①最大操作壓力;②最大流量;③現(xiàn)場(chǎng)選擇管線規(guī)格的第一步是依據(jù)有關(guān)公式計(jì)算管徑并調(diào)整到大一個(gè)規(guī)格的管徑D。第二步需要確定管壁的厚度6。確定管壁厚度需要知道管線的設(shè)計(jì)壓力、鋼管的最小屈服強(qiáng)度。而設(shè)計(jì)壓力P應(yīng)根據(jù)氣源條件、用戶需要、管材質(zhì)量及地區(qū)安全等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定;鋼管最小屈服強(qiáng)度min由鋼材質(zhì)量、政府法規(guī)和公司政策決定。3.5.2匯管的選擇的收集。確定匯管的尺寸:據(jù)經(jīng)驗(yàn)來看,匯管的截面積是進(jìn)口或出口截面積的1.5倍比較好,也可以更大。匯管的壁厚按管壁計(jì)算方法確定。3.5.3閥門選型(1)一般閥門對(duì)閥門的選擇應(yīng)考慮如下因素:①最大流量;②壓力等級(jí);③操作和維護(hù);④政府法規(guī)和公司政策;⑤費(fèi)用;⑥安全性。選用一個(gè)閥門時(shí),設(shè)計(jì)者應(yīng)確定閥門的大小、型式(球閥、平板閥、旋塞閥等)和壓力等級(jí)。首先,選用的閥門口徑應(yīng)等于或大于控制閥和流量計(jì)的口徑,以備將來流量增大。其次,選擇閥門的型式,很多公司推薦采用全開無潤滑閥,可以減少干擾、壓降和噪聲,還可以避免潤滑油在調(diào)節(jié)器和儀表中的積聚。最后,閥門壓力等級(jí)應(yīng)等于或大于設(shè)計(jì)壓力,按照設(shè)計(jì)規(guī)范,所有元件的壓力等級(jí)應(yīng)等于或大于設(shè)計(jì)壓力。(2)閘閥閘閥是指關(guān)閉件(閘板)沿通道中心線的垂直方向移動(dòng)的閥門。在管道上主要作截?cái)嘤茫簿哂幸欢ǖ恼{(diào)節(jié)流量的性能。明桿閘閥還可以從閥桿升降高度看出閥的開度大小。調(diào)壓閥相當(dāng)于一個(gè)可以調(diào)節(jié)的局部阻力件,隨著閥門開啟程度的不同,阻力也不同,從而達(dá)到對(duì)流量和壓力參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。城市配氣系統(tǒng)的壓力工況是靠安裝在儲(chǔ)配站、配氣管網(wǎng)及用戶處的調(diào)壓閥來控制的。其作用是將較高的入口壓力調(diào)至較低的出口壓力,并隨著天然氣需用量的變化自動(dòng)地保持其出口壓力為定值。天然氣輸配系統(tǒng)中用的調(diào)壓閥主要有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥,自立式調(diào)節(jié)閥和角式調(diào)節(jié)閥。當(dāng)出口處的用氣量增加或入口處壓力降低時(shí),出口壓力下降,造成薄膜上下壓力不平衡,此時(shí)薄膜下降,閥門開大,流量增加,使壓力恢復(fù)平衡狀態(tài)。反之亦然。可見,無論用氣量及入口壓力如何變化,調(diào)壓閥總能自動(dòng)地保持穩(wěn)定的供氣壓力。本設(shè)計(jì)選用自立式調(diào)壓閥。3.5.4其他設(shè)備選型配氣站的設(shè)備主要包括:分離器、流量計(jì)、安全裝置(安全閥和防爆點(diǎn)接點(diǎn)壓力報(bào)警裝置)、添味裝置、壓力表、溫度計(jì)、。(1)除塵器可選用重力式(立式、臥式)和旋風(fēng)式,本設(shè)計(jì)采用臥式分離器。在分離器的重力沉降段,液滴垂直于氣流方向向下沉降。這樣,液滴就更容易從氣體連續(xù)相中沉降出來。在臥式分離器中,因?yàn)槠錃庖航缑姹攘⑹椒蛛x器的氣液界面要大些,所以當(dāng)液體趨于平衡時(shí),從溶液中出來的氣泡就比較容易到達(dá)氣體空間。這樣,從純氣體或液體的分離過程來看,臥式分離器優(yōu)先選用的。(2)流量計(jì)工業(yè)生產(chǎn)中常用的七大類流量儀表有差壓型(孔板、文氏管)、變面積型(轉(zhuǎn)子流量計(jì))、振蕩型(渦街流量計(jì))、電磁型(電磁流量計(jì))、超聲波型(多普勒流量計(jì))、動(dòng)量矩型(渦輪流量計(jì))、正位移型(橢圓齒輪流量計(jì))。流量計(jì)的選型從儀表的工作性能、流體的物理化學(xué)特性、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件及環(huán)境、成本費(fèi)用等四個(gè)方面進(jìn)行考慮。通過綜合比較選擇,本設(shè)計(jì)采用差壓型孔板流量計(jì)。(3)壓力表正確選用壓力表包括確定儀表的型號(hào)、規(guī)格、測(cè)量范圍、量程、精度等級(jí)、靈敏度以及是否需要遠(yuǎn)傳和具有其他功能。壓力表精度等級(jí)有0.4級(jí),1.0級(jí),1.6級(jí),2.5級(jí),應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性兩方面考慮。允許最大誤差是儀表量程與精度等級(jí)百分比的乘積,若超過則要用精度更高一級(jí)的壓力儀表。根據(jù)“化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”,在測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí),最大工作壓力不超過測(cè)量上限值的三分之二,測(cè)脈動(dòng)壓力時(shí),最大工作壓力不超過測(cè)量上限的二分之一,測(cè)高壓時(shí),最大工作壓力不超過測(cè)量上限的五分之三。為保證測(cè)量值準(zhǔn)確度,所測(cè)壓力不能太接近于儀表的下限值,即儀表量程不能選得太大,一般被測(cè)壓力最小值不能低于滿量程的三分之一。在滿足工藝的條件下盡可能選用精度低,價(jià)廉耐用的儀表。一般場(chǎng)合的壓力、真空的報(bào)警或聯(lián)鎖宜分別選用帶電接點(diǎn)的壓力表、真空表及壓力真空表或壓力開關(guān)。在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合,應(yīng)選用防爆型。本設(shè)計(jì)采用防爆點(diǎn)接點(diǎn)壓力報(bào)警裝置。(4)溫度計(jì)各種溫度計(jì)按其測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測(cè)量方法有三種原理,分別是體積或壓力變化、電阻變化和熱電勢(shì)變化。體積或壓力變化又有三種原理及其根據(jù)這些原理分別制造出的溫度計(jì)分別是:根據(jù)熱膨脹原理的雙金屬溫度計(jì);根據(jù)液體熱膨脹原理的玻璃液體溫度計(jì)和壓力式(充液體)溫度計(jì);根據(jù)氣體熱膨脹原理的壓力式溫度計(jì)。電阻變化有兩種原理及其根據(jù)這些原理分別制造出的溫度計(jì)分別是:根據(jù)金屬熱電阻原理的鉑、銅鎳熱電阻;根據(jù)半導(dǎo)熱敏原理的鍺、碳、金屬氧化物半導(dǎo)體熱敏電阻。熱電勢(shì)變化原理及其根據(jù)這些原理分別制造出的溫度計(jì)分別是:根據(jù)廉金屬熱電偶原理的銅—康銅、鎳鉻、鎳硅熱電偶;根據(jù)貴金屬熱電偶原理的鉑銠—鉑、鉑銠—鉑銠熱電偶;根據(jù)難溶金屬熱電偶原理的鎢錸熱電偶。非接觸測(cè)量方法都是根據(jù)輻射原理來制造的,分別是:根據(jù)亮度法的光學(xué)高溫計(jì);根據(jù)全輻射法的輻射溫度計(jì)(熱電堆);根據(jù)比色法的比色溫度計(jì);根據(jù)部分輻射法的紅外線測(cè)溫儀光電高溫計(jì)。根據(jù)對(duì)以上溫度計(jì)的比較,在本設(shè)計(jì)中選用雙金屬溫度計(jì)。(5)安全裝置包括安全閥和防爆點(diǎn)接點(diǎn)壓力報(bào)警裝置。安全閥裝在受壓容器和管道上作為超壓保護(hù)裝置,選用根據(jù)工作壓力,工作溫度,介質(zhì)性質(zhì)(粘性、毒性、腐蝕性)以及容器有無振動(dòng)等因素綜合決定,選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①壓力較低、溫度較高且無振動(dòng)的容器可采用杠桿式安全閥。②對(duì)一般底、中、高壓容器選用彈簧式安全閥。③對(duì)蒸汽、壓縮空氣類介質(zhì)選用敞開式或半封閉式安全閥。④對(duì)有毒介質(zhì)、易燃易爆介質(zhì)應(yīng)采用封閉式安全閥并將排放管導(dǎo)入回收容器內(nèi)或引入安全地點(diǎn),以避免中毒、燃燒、爆炸事故發(fā)生。⑤高壓容器以安全泄放量較大而壁厚又不太富裕的中、低壓容器最好采用全啟式安全閥,而安全泄放量小和要求壓力平穩(wěn)的容器宜采用微啟式安全閥。⑥對(duì)粘性大或有腐蝕性介質(zhì)的壓力容器宜采用爆破片。(6)添味裝置添味裝置按蒸發(fā)方式可分為滴入式,燈心式和起泡式三種,應(yīng)用較多的是滴入式和起泡式,滴入式常用于輸氣量不很大(50000Nm3/d以下)的配氣站,較大輸氣量的采用起泡式。因此本設(shè)計(jì)中的添味裝置采用滴入式,添味劑選用四氫噻吩。3.6設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)難點(diǎn):(1)配氣站站場(chǎng)布置;(2)主要設(shè)備的選型計(jì)算;關(guān)鍵點(diǎn):確定配氣站工藝流程;4設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果確定配氣站工藝流程,對(duì)計(jì)算工藝中所涉及的設(shè)備、閥、管線并選型,繪制配氣站的工藝流程圖、平面布置圖、平面安裝圖。5設(shè)計(jì)的工作進(jìn)度安排(1)查閱資料和規(guī)范、準(zhǔn)備開題報(bào)告和開題答辯。2006年4月2日~4月16日(2)了解和掌握配氣站工藝設(shè)計(jì)的最新方法技術(shù),英文翻譯。2006年4月17日~4月28日(3)確定配氣站工藝流程。計(jì)算工藝中所涉及的設(shè)備、閥、管線并進(jìn)行選型。2006年4月28日~5月12日(4)繪制配氣站的工藝流程圖、平面布置圖、平面安裝圖。2006年5月13日~5月30日(5)寫出設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書。2006年5月31日~6月17日(6)準(zhǔn)備答辯。2006年6月18日~6月24日6參考文獻(xiàn)[1]蔣宏業(yè),梁光川.油氣計(jì)量與控制.西南石油大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)研究室[2]曾自強(qiáng),張育方.天然氣集輸工程[3]厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化.化學(xué)工業(yè)出版社[4]郭光臣.調(diào)度設(shè)計(jì)與管理.中國石油大學(xué)出版社[5]袁宗明.城市配氣.石油工業(yè)出版社[6]李長俊.天然氣管道輸送.石油工業(yè)出版社[7]帥健,于桂杰.油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì).石油工業(yè)出版社[8]張德姜,王懷義,劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)第一篇設(shè)計(jì)與計(jì)算.中國石化出版社[9]張德姜,王懷義,劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三篇閥[10]嚴(yán)丹,林親森.實(shí)用管道安裝工程手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社[11]中國天然氣集團(tuán)公司規(guī)劃設(shè)計(jì)總院編.油氣田常用閥門選用手冊(cè).石油工業(yè)出版社[12]王靖宇.淺談配氣站的改造.貴州化工.2005,(2)[13]張明先,王家國.安全閥的選用與使用.石油化工

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