中国石油化工股份有限公司天然气分公司浙江市cng汽车加气母站设计方案书-毕业论文.doc

中国石油化工股份有限公司天然气分公司
XX市CNG汽车加气母站

初步设计

第一卷

初步设计说明书

中国XX市政工程设计研究院
2009年11月

工程名称：中国石油化工股份有限公司天然气分公司
XXCNG汽车加气母站
设计阶段：初步设计
任务编号：

院长：
副院长：
所长：
副所长：
所 总 工：
项目设计负责人：

参加编制人员：

中国石油化工股份有限公司天然气分公司XX市CNG汽车加气母站 初步设计

前 言
天然气作为一种清洁能源，在目前的能源结构中，占据着举足轻重的地位；同时在国家大力发展天然气的政策指引下，它在国民生活中扮演着越来越重要的角色。川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站，是继西气东输管线之后又一条贯穿我国东西部地区的管道大动脉。管道管径Φ1016，设计压力10.0MPa。为了更好的利用川气东送管道工程的资源优势，提升天然气汽车在沿线各城市中的竞争力，最大限度的发挥天然气的环保优势，中石化决定在川气东送管道工程部分站场附近建设加气母站。
根据对川气东送管道工程XX分输站附近的CNG潜在市场的充分调研及CNG天然气利用市场的需求分析可知，建设XXCNG加气母站的市场条件已经成熟；本工程的建设是顺应市场发展需要的结果，有其固有的必然性。
XX加气母站毗邻川气东送管道XX分输站建设，征地与分输站一并考虑，气源来自分输站。中国石油化工股份有限公司于2009年4月批复了该项目可行性研究报告，并同意天然气分公司开展下一步工作。
受中国石油化工股份有限公司天然气分公司的委托，中国市政工程XX设计研究院承担了“中国石油化工股份有限公司天然气分公司XXCNG汽车加气母站”的初步设计任务。接受任务后，我院立即组织人员进行现场勘察、资料收集、范围确定，对有关问题进行了全面调查、分析和研究，在XX市有关部门及中国石油化工股份有限公司天然气分公司的大力支持下，完成了本工程初步设计，请予评审。
《中国石油化工股份有限公司天然气分公司XXCNG汽车加气母站初步设计》共分三卷：
第一卷：《初步设计说明书》（含设备材料表）；
第二卷：《初步设计图纸》；
第三卷：《初步设计概算书》。

目 录
1．概 述 1
1.1 项目概况 1
1.2 设计规模与设计范围 1
1.3 主要工程内容 1
2．设计依据与设计条件 2
2.1 设计依据 2
2.2 工程所在地自然条件 2
2.3 气源 3
2.4 母站进站天然气参数 4
2.5 加气母站的运行时间 5
3．设计原则与设计规范 6
3.1 设计原则 6
3.2 遵循的主要标准及规范 6
4．站址与总图设计 7
4.1 站址 7
4.2 总图设计 7
5．工艺设计 9
5.1 工艺流程 9
5.2 工艺计算与设备选型 11
5.3 管道、管件与防腐 29
5.4 主要工程量 30
6．仪表自动化 31
6.1 设计原则 31
6.2 设计范围 32
6.3 控制方案 33
6.4 主要仪表选型 43
6.5 供电、接地及机电保护 44
6.6 控制室 45
6.7 主要工程量 46
7．通 信 47
7.1 执行的标准和规范 47
7.2 视频监视系统 47
7.3 电话及网络通讯 48
7.4 主要工程量 49
8．公用工程 50
8.1 电气工程 50
8.2 给水排水 57
8.3 建筑、结构 60
8.4 暖通 61
9．消 防 63
9.1 概述 63
9.2 遵循的规范 63
9.3 消防措施 63
9.4 专用消防设施 64
10．安 全 66
10.1 设计依据 66
10.2 工程概述 67
10.3 工程安全分析 68
10.4 主要危害因素分析 69
10.5 安全生产措施 71
10.6 安全管理机构 76
10.7 专用投资 76
10.8 主要结论 77
11．职业卫生 78
11.1 生产过程中职业危害因素分析 78
11.2 危险岗位 79
11.3 主要职业安全卫生防范措施 80
12．环境保护 83
12.1 有关法律、法规及标准 83
12.2 排放标准 83
12.3 主要污染物分析 84
12.4 主要防治措施 86
12.5 绿化设计 87
12.6 环保投资 87
13．节 能 88
13.1 合理用能标准及节能设计规范 88
13.2 能耗分析 88
13.3 节能措施 88
14．企业定员 90
14.1 机构设置及人员配备 90
14.2 生产制度 90
14.3 定员 90
15．施工前的准备 91
15.1 施工图设计条件的落实 91
15.2 对参建单位的要求 91
16．主要设备材料表 93

附件：
1、中国石油化工股份有限公司“关于川气东送管道工程XX加气母站可行性研究报告的批复”；
2、中国石油化工股份有限公司天然气分公司《关于川气东送管道工程XX加气母站初步设计暨施工图设计的委托书》
3、安评及批复
4、环评及批复

46
1．概 述
1.1 项目概况
1.1.1 项目名称
中国石油化工股份有限公司天然气分公司XXCNG汽车加气母站
1.1.2 委托单位
中国石油化工股份有限公司天然气分公司
1.1.3 项目地点
XX市北侧的秀洲区新塍镇，毗邻川气东送管道XX分输站
1.2 设计规模与设计范围
1.2.1 设计规模
设计规模为15×104m3/d，并预留扩建能力。
1.2.2 设计范围
加气母站工艺、自控；
配套的变配电系统（以围墙为界）；
配套的给排水工程（以围墙为界）；
场地内功能性建筑；
消防、安全、职业卫生、环境保护、节能等；
投资概算。
1.3 主要工程内容
本工程主要内容（包括主要设备清单）见表1.3-1。
表1.3-1 主要工程内容及设备清单
序号
工程内容
主要工程量
备 注
1
占地面积
10.25亩

2
生产设备
进站过滤器
1台

进站流量计
1台

干燥塔
2台
脱水用
粉尘过滤器
1台
脱水用
再生气冷却器
1台
列管式，脱水用
防暴轴流风机
1台
冷却器用，脱水用
再生气分离器
1台
脱水用
再生循环增压机
1台
循环风机，脱水用
防暴三相异步电动机
1台
再生循环增压机用，脱水用
再生气加热器
1台
脱水用

压缩机组
3套
成撬，详见成撬清单

加气柱
3台

加气机
3台
为拖车头加气
废油罐
1台

污水罐
1台

3
站房
484.82平方米
框架
4
压缩机房
259.20平方米
框架
5
变配电及控制室
216.78平方米
框架
5
加气棚
900平方米
网架

2．设计依据与设计条件
2.1 设计依据
1、中国石油化工股份有限公司天然气分公司XXCNG汽车加气母站可行性研究报告；
2、中国石油化工股份有限公司“关于川气东送管道工程XX加气母站可行性研究报告的批复”；
3、安评及批复；
4、环评及批复；
5、中国石油化工股份有限公司天然气分公司《关于川气东送管道工程XX加气母站初步设计暨施工图设计的委托书》
6、中国石油化工股份有限公司天然气分公司XXCNG汽车加气母站初步设计暨施工图设计招标文件、投标文件、中标通知书、设计合同。
7、用地红线图及其他设计基础资料（气源供应、工程地质、水文地质、环境与气象、供水与供电、概算软件、价格信息等）。
2.2 工程所在地自然条件
1、地理位置
XX市位于浙江省东北部、长江三角洲杭嘉湖平原腹心地带，是长江三角洲重要城市之一。市境介于北纬30度21分至31度2分与东经120度18分至121度16分之间，东临大海，南倚钱塘江，北倚太湖，西接天目之水，大运河纵贯境内。市城处于江、海、湖、河交会之位，扼太湖南走廊之咽喉，与沪、杭、苏、湖等城市相距均不到百公里，区位优势明显，尤以在人间天堂苏杭之间著称。
2、气象资料
XX加气母站位于长江下游地区，毗邻川气东送管道工程XX分输站：
表2.2-1 XX市气象资料表
气温
年平均气温（℃）
15.9
月平均最高气温（℃）
31.9
月平均最低气温（℃）
0.7
历年最高气温（℃）
38.6
历年最低气温（℃）
-11.9
日照
年日照时间（h）
2017
湿度
年平均相对湿度（％）
80
最大相对湿度（％）
100
最小相对湿度（％）
14
年均蒸发量（mm）
1275.8
降水
一天最大降雨量（mm）
230.9
一次暴雨持续进间（h）
16
最大雨量（mm）
234.2
风向、风速
全年主导风向
E/ESE
全年次主导风向
SE
最小风频方向
WSW
年平均风速（m/s）
2.8
极端最大风速（m/s）
24
大气压
年平均气压（bar）
1.0164
最高气压 （bar）
1.0446
最低气压（bar）
0.9869
其它
年均雷暴天数（d）
40

2.3 气源
2.3.1 气源综述
中国石化的“川气东送”已列入国家“十一五”重大工程。该工程由两部分组成，一为普光气田勘探、开发以及气体处理工程；一为通往上海的长输管线工程，预计总投资600多亿元。
普光气田是中国目前发现的5个储量在2,000×108Nm3以上的大气田之一。根据目前的勘探开发部署，预计2008年底，即可形成天然气生产能力100×108Nm3以上，2009年底可形成天然气生产能力150×108Nm3，2008年年底即可供气。
普光气田外输管线起于四川宣汉，止于上海。管道干线预计全长1,702公里，中途建4座加气站，年最大输气量可达150×108Nm3以上。管道工程包括1条通往上海的主干线、1条豫鲁支干线和3条支线--川维支线、达州支线、南京支线。
2.3.2 天然气物性
1、气体组分
进站天然气为川气东送管道气，天然气气体组分见表2.3-1
表2.3-1 气源组分表
组分
分子量
摩尔分率（mo1%）
H2
2.016
0.025467
N2
28.014
0.0705685
CO2
44.011
2.02909
H2S
34.08
6mg/m3
COS
60.075
0.002559
H2O
18.016
0.00358
CH4
16.043
97.058
C2H6
30.07
0.152185
C3H8
44.097
0.010113
CH3SH（甲硫醇）
48.107
0.000492
C2H5SH（乙硫醇）
62.134
0.0000369
He
4.003
0.012795

2、气体物性
天然气物性相关参数见表2.3-2
表2.3-2 气源物性参数（8.097MPa（a）,45˚）
物性参数
指标
平均分子数
16.72
水露点（˚C）
-15
比热（KJ/kg·k）
2.68
粘度（cp）
0.0137
导热系数（W/m·k）
0.0431
压缩因子
0.912
密度（kg/m3）
0.694
2.4 母站进站天然气参数
根据委托方提供的设计条件，母站气源为普光净化厂提供的净化气。进站天然气工作压力按4.0-9.0MPa考虑，设计压力取10.0MPa；H2S含量≤6mg/m3；总硫含量≤200mg/m3。进站气质达到国家二类气质标准，满足车用天然气的要求，不需进行脱硫处理。
2.5 加气母站的运行时间
由于加气母站运行的间歇性以及销售时限性，结合目前行业内加气母站运行时间，确定本加气母站运行时间为16h/d。

3．设计原则与设计规范
3.1 设计原则
1、以可研批复为依据，按中石化要求控制投资。
2、以川气东送为资源基础，以市场需求为导向，以经济效益为中心，与社会、经济发展目标相结合。
3、项目设计时应充分考虑利用自然能量，尽量降低运行能耗。
4、提高项目的安全性，注重环境保护，确保项目运行安全、平稳、可靠。
5、认真落实国家发改委关于少投入、多产出、适时投入、快速发展的原则，通过优化设计方案，压缩项目投资和运行成本，提高项目的经济效益，增强项目的竞争力。
6、远、近结合，一、二期工程相衔接。
3.2 遵循的主要标准及规范
1、《车用压缩天然气》GB18047；
2、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）；
3、《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2005；
4、《建筑设计防火规范》GB50016-2006；
5、《工业金属管道设计规范》GB50316-2000；
6、《输气管道工程设计规范》GB50251-2003；
7、《压力容器安全技术监察规程》国家技监局〔1999〕；
8、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005。

4．站址与总图设计
4.1 站址
4.1.1 选址原则
1、服从城市总体规划的用地安排。
2、与周围建构筑物的防火间距必须符合现行的国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）、《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2005的规定。
3、具有适宜的地形、地质和供电、给排水等条件，交通方便。
4、少占农田。
4.1.2 站址的确定
本站位于XX市北侧的秀洲区新塍镇，距桃园村镇1km左右；在虹阳港镇XX侧，距离虹阳港镇3km左右；距离XX市区外环线17km。有宽度为8m的乡村沥青公路可以通至07省道，然后可通过省道至XX市，距离约15km。也可沿07省道，至距本站约50km的平湖市，同时也可沿07省道，转320国道至距本站约50km的桐乡市。经本加气母站压缩后的天然气通过CNG 槽车运送至XX市当地加气子站。
站址选在拟建XX分输站的西北侧，与拟建的XX分输站毗邻建设。XX加气母站主要供气对象为XX市。
4.2 总图设计
4.2.1 工程内容
本工程内容有：生产区（含压缩机房、脱水、储气井等）、拖车加气区、站房（含工具间、营业厅、值班等）、变配电及控制室。
压缩机安装在压缩机房内。
4.2.2 平面布置
XX加气母站占地面积10.25亩，与分输站之间通过H=2.2m非燃烧实体围墙分隔。
加气母站分为加气区、生产区、站房、变配电及控制室4个部分。加气区包括加气棚、加气岛等；生产区包括脱水、缓冲、压缩机房、循环水区等；站房包括营业室、值班室、工具间、中控室等；变配电及控制室包括高、低压室、控制室、监控室等。
除压缩机外，生产区内其他设施尽量紧凑布置。压缩机设置在压缩机房内，按15×104m3/d设计，并予留5×104m3/d发展空间。
平行于进站道路，依次布置站房、加气区、生产区，母站生产区和分输站生产区相临。加气区采用通过式平面布置。
4.2.3 竖向布置
XX加气母站的站场竖向设计包括在川气东送XX分输站的竖向设计中。
站内车辆通行及回转所需场地采用混凝土场地；站外道路采用混凝土路面，路面宽7.0m，道路转弯半径为12.0m，方便槽车进出。
混凝土道路的做法：素土夯实+30cm 厚手摆片石+15cm 厚级配碎石+20cmC30 现浇混凝土面层。
4.2.4 道路、绿化
临进站道路布置两座大门，大门宽10.00米，道路布置考虑罐车的通行，转弯半径按大于12.00米设计。
站场内建筑物与围墙之间、车辆通行及回转所需场地以外的区域、道路两旁均适当绿化，在符合安全规范要求的前提下种植草坪或绿化苗木，设置花坛等，为站场职工创造良好的生产、工作环境。场地内以草坪、灌木绿化为主，场地四周种植乔木。
其总平面布置详见《总平面布置图》。

5．工艺设计
5.1 工艺流程
5.1.1 压缩及脱水工艺
川气东送管道工程XX分输站来的天然气以输气管道压力（根据委托方提供的设计条件，约在4.0-9.0MPa之间）进站，经过滤分离及计量后，从干燥塔顶部进入干燥塔（塔-A/B），通过4A分子筛进行吸附脱水，使天然气常压水露点降低到-60℃以下；然后从干燥塔底部流出，经粉尘过滤器（器-101）过滤除尘后，分成两路：一路直接去加气柱（柱-1/2/3），通过加气柱给CNG槽车加气（气源直充），直到CNG槽车内压力与气源压力达到平衡；另一路经缓冲分离罐（罐-101）缓冲后，进入压缩机（机-1/2/3）一级气缸增压，然后进入一级排气冷却器（换-102），温度降至45℃以下，然后进入压缩机二级进气分离器（分-102），分离出凝液后，进入压缩机二级气缸加压，将天然气压力升至最高25.0MPa，然后进入二级排气冷却器（换103），将温度冷却到45℃以下，进入机后缓冲分离罐（分-103），缓冲并分离出凝液后，通过除油过滤器（器-103）除油，然后去加气柱（柱-1/2/3）给气源直充后的CNG槽车充气，直至槽车内压力达到20.0MPa，结束充气。
与加气柱（柱-1/2/3）分别串联1台加气机，便于给CNG槽车车头加气。
天然气脱水采用双塔工艺，两塔（塔-A/B）轮流交替，4A分子筛吸附脱水。一个塔吸附时（此时该塔称为“吸附塔”），另一个再生或冷却（此时该塔称为“再生塔”）。
干燥塔内分子筛再生采用零排放闭式循环等压再生。增压循环风机（机-101）驱动天然气（再生气）进入再生气加热器（热-101），使再生气温度升至200-220℃，然后从再生塔底部进入，使分子筛加热再生，之后从再生塔顶部流出，进入再生气冷却器（换-101），使再生气温度冷却至40℃以下，然后进入再生气分离器（分-101），分离出凝液后，再进入增压循环风机，如此循环往复，直至完成分子筛再生。
当再生塔出口再生气温度达到200℃以上时，分子筛再生完成，加热器（热-101）停止加热，然后排空再生气分离器（分-101）中的凝液，循环风机（机-101）继续运行，驱动天然气继续循环，对再生塔内的分子筛进行冷却。当再生塔出口温度降至40℃以下时，循环风机（机-101）停运，分子筛冷却完成，关闭再生塔的再生流程阀门。
分-101、罐-101分出的凝液经底部排出汇集，进入污水罐（罐-102）储存并装车外运；分-102、分-103分出的凝液经底部排出汇集，进入废油罐（罐-103）储存并装车外运。
5.1.2 循环水工艺
压缩机采用水冷方式，闭式循环。通过内循环和外循环完成冷却。
利用管道循环泵（泵-101）将循环水增压，进入压缩机机体冷却和排气冷却系统，冷却压缩机机体及压缩机排气，水温升至40℃，然后进入闭式冷却塔换热冷却，温度约降8℃，然后进入管道泵，如此循环往复，完成内循环。
循环水池内的冷却水经提升泵（泵-102）提升至冷却塔顶部，喷淋蒸发降温，并流经蒸发式冷却器换热后，进入循环水池，完成外循环。
5.1.3 硫分析
由于“川气东送”管道向本站所供天然气硫化氢含量不大于6毫克/标准立方米，达到国家标准《车用压缩天然气》GB18047中“不大于15毫克/标准立方米”的要求，因此本站不需要设置脱硫装置，仅使用便携式硫化氢分析仪，监测硫化氢含量。
工艺流程详见《工艺流程图》
5.2 工艺计算与设备选型
5.2.1 基本参数
设计条件：
进站天然气管道设计压力：10.0MPa。
进站天然气工作压力：4.0-9.0MPa。
进站含水：200ppmv
母站设计压力：
1、压缩机前工艺系统设计压力：10.0MPa；
2、压缩机后工艺系统设计压力：27.50MPa;
3、压缩机进气压力4.0-9.0MPa
母站设计温度：
1、最高设计温度： 280.00 ℃
2、最低设计温度： -19.00 ℃
3、进站天然气温度：0-25.00 ℃
4、充装温度： ≤45.00℃
5、CNG水露点： ≤ - 60.00℃
工艺管道设计流速
1、压缩机前工艺管道设计流速：不大于20.00m/s
2、压缩机后工艺管道设计流速：不大于10.00m/s
5.2.2 工艺计算与设备选型
1、压缩机
压缩机是母站的的心脏，其运行状态直接关系到整个母站的正常运行和CNG子母站的正常工作及生产成本。根据可研，本项目选用国产压缩机橇装机组。
本母站生产规模为15×104m3/d，工作时间按每天16小时计算。对于产气量为5.0×104m3/d的压缩机来说共需要3台。站内予留5×104m3/d发展空间。
压缩机主要技术参数如下：
1）机组性能参数
序号
名 称
备 注
1
型式
对称平衡型往复活塞式
2
压缩级数
二级
3
压缩介质
天然气（主要成分详见组分表）
4
进气压力（表压）（MPa）
4.0～9.0（设计点5.0MPa）
5
进气温度（℃）
0～25（设计点20℃）
6
二级排气压力（表压）（MPa）
25
7
最终输出温度（℃）
〈45
8
排气量（Nm3/h）
≥3500
9
冷却方式
工艺气、气缸及机身润滑油采用闭式循环水强制冷却
10
冷却水压力（MPa）
0.25～0.45
11
冷却水循环量（m3/h）
〈35
12
润滑油消耗量（Kg/h）
<0.15
13
润滑油压力（表压）（Mpa）
0.3～0.6
14
主机驱动传动方式
防爆电机驱动，弹性轴销联轴器直联
15
注油器电机功率（kw）
0.55
16
防爆电机参数等级
主电机：380V 50Hz dⅡBT4 IP54 F4
其它电机：380V 50Hz dⅡBT4 IP54 F4
17
振动（mm/s）
≤15
18
控制方式
PLC可编程控制器+A/D模块+触摸屏+自动排污+变频控制
19
无故障工作时间（h）
〉8000
20
压缩机机寿命（a）
〉25
21
安装方式
橇装、固定
22
机橇外形尺寸（长×宽×高）
5000×3000×3200

2）压缩机橇装机组设备成套配置清单
序号
名 称
数量
技术规格
备 注
1
压缩机进气缓冲罐
1台
V=0.30m3，PN10.0MPa

2
压缩机排气缓冲罐
2台
V=0.08m3，PN27.5MPa
每级排气均设缓冲罐
3
CNG高效除油器
1台
除油后：油雾直径<1 um，
密度< 10PPM

4
压缩机主机
1套

5
主电机
1台
315kW
防爆等级dⅡBT4，防护
等级IP54，绝缘等级F4
6
冷却系统
1套

7
油水分离系统
1套

8
润滑系统
1套

9
PLC电气控制系统
1套
包括检测仪表、、现场
控制柜、电控柜

10
压缩机进气切断阀
1只
DN50，PN10.0MPa
气动球阀
11
压缩机排气止回阀
1只
D38，PN27.5MPa
SS316
12
橇装基座
1台

3）压缩机质量要求和技术参数
（1）压缩机设计制造标准
A、《石油及天然气工业用往复压缩机》GB/T20322
B、《汽车加气站用天然气压缩机》JB/T10298-2000
C、《大型往复活塞压缩机技术条件》JB/T9105
D、《容积式压缩机用灰铸铁件技术条件》JB/T6431
E、《容积式压缩机用锻件技术条件》JB/T6908
F、《容积式压缩机用球墨铸铁件技术条件》JB/T91048
G、《一般用往复活塞空气压缩机主要零部件技术条件》JB/T7240
H、《往复活塞压缩机铸铁活塞环》JB/T5447
I、《往复活塞压缩机用网状阀片》JB/T7239
J、《往复活塞压缩机连杆小头衬套》JB/T2236
K、《往复活塞压缩机零部件》JB/T2231.1～2231.5
L、《往复活塞压缩机金属平面填料》JB/T9102.1～91 02.6
M、《压缩机用安全阀》JB/T6441
N、《注油器》JB/T9106
（2）压缩机检验标准
A、《容积式压缩机验收试验》GB/T3853
B、《容积式压缩机噪声声功率级的测定 工程法》GB/T4980
C、《容积式压缩机噪声声功率级的测定 简易法》GB7022
D、《容积式压缩机机械振动测量与评价》GB/T7777
E、《容积式压缩机流量测量方法》GB/T15487
F、《压缩机球墨铸铁零件的超声波探伤》JB/T5439
G、《压缩机锻钢零件的超声波探伤》JB/T5440
H、《压缩机铸钢零件的超声波探伤》JB/T5441
I、《压缩机重要零件的磁粉探伤》JB/T5442
J、《通用机械噪声声功率级现场测定 声强法》JB/T7665
4）主要技术要求
（1）结构形式
压缩机结构为对称平衡型，二级压缩。
（2）主机进口部件
吸排气阀阀片、活塞环、填料等采用非金属材料，使用寿命要求不少于8000h。
表5.2-1 主机进口部件表
序号
名称
型号规格
数量
生产厂家
备 注
1
气阀

贺尔碧格、法国利亚
或者同等质量的国产部件
2
活塞环

贺尔碧格、法国利亚

3
支撑环

贺尔碧格、法国利亚

4
填料

贺尔碧格、法国利亚

（3）设备寿命
要求压缩机主机使用寿命 ≥25a。
活塞环、填料 ≥8000h
气阀 ≥8000h
活塞、活塞杆 ≥16000h
连杆 ≥32000h
十字头 ≥32000h
曲轴 ≥32000h
2、脱水系统设备
（1）脱水方式和设备清单
·根据可研，本站采用前置脱水。
·满足脱水工艺要求所需的设备清单如下：
序号
名 称
技术规格或操作条件
数量
备 注
1
干燥塔
最高工作压力9MPa最高工作温度230℃
2台

2
出口粉尘过滤器
最高工作压力9MPa最高工作温度80℃
1台

3
再生气冷却器
最高工作压力9Mpa最高进气温度230℃
1台
列管式
4
防暴轴流风机
BT40-600（电机：1.1KW/1450r，dIIBT4，IP55）
1台
冷却器用
5
再生气分离器
最高工作压力9Mpa最高进气温度80℃
1台

6
再生循环增压机
ZW-0.21/（40-90）-（42-92）
1台
循环风机
7
防暴三相异步电动机
YB160L-4
1台
再生循环增压机用
8
再生气加热器
最高工作压力9MPa最高工作温度350℃
1台

（2）脱水系统设计基本参数
吸附及再生切换控制方式
干燥塔阀门手动切换
再生方式
零排放、自动控制、干气闭式循环、外置加热再生
再生气冷却方式
空冷
原料气水露点℃
-15℃@8.097MPa（a），即20ppmv
设计含水量PPmv
200
进口压力MPa
4－9
最高工作压力MPa
9
设计压力MPa
10.0
设计温度℃
-19~280
再生气工作温度℃
200～220
再生终止再生气出塔温度℃
≥200
再生时间h
≤7
冷吹时间h
≤5
再生气电加热功率kw（380V）
37.5
再生气驱动功率kw
15
再生气冷却轴流风机功率kw
1.1
保温伴热功率kw
1
总装机功率kw
54.6
脱水压降MPａ
≤0.05
脱水后天然气常压露点
≤－60
电器元件防爆等级
Exd ⅡBT4
单塔有效
吸附时间
工作压力（MPa）
4
4.5
5.5
6.5
7.5
8
9
处理气量（Nm3/h）
9370
10000
10500
11000
11500
12000
12500
有效吸附时间（h）
35
33
31
30
28
27
26

（3）脱水系统的主要计算如下：
·吸附与再生工艺
工艺设计采用软件计算，计算公式见《天然气脱水设计规范》SY/T0076、《天然气利用手册》、《天然气工程》。
以下为节选电算结果。
条 件
结 果
进气压力MPａ
4.0-9.0
吸附36.63h共含水量（kg）
55.19
含水量（PPm）
200
吸附水分所需分子筛（Kg）
597.89
流量（Nm3/h）
9375
吸附水的分子筛所占体积（m3）
0.85
压力（MPa）
4.1
磁球重量（kg）
226.08
管网气温度（℃）
30
单塔吸附剂和磁球总重量（kg）
823.97
表压（MPa）
4
工作时气体体积（m3/h）
231.89
静态平衡水容量（kg水/kg吸附剂）
0.2
取保系数后的工作体积（m3/h）
231.89
吸附剂
4A
吸附塔直径（m）
0.80
吸附时间（h）
36.63
分子筛所占容积（m3）
0.85
再生时间（h）
7
床层高度（m）
1.71
再生温度（℃）
220
高径比
2.13
动态吸附水容量（％）
0.12
吸附接触时间（s）
13.27
堆积密度（g/ml）
700
计算吸附塔壁厚mm
29.13
备用系数
1.3
吸附塔封头重量
460.84
流量（Nm3/h）
9375
吸附塔筒体重量（kg）
1036.75
容器的气体线速度（m/s）
1.282E-01
吸附塔总重量（kg）
1497.59
工作压力（Kg/cm2）
41.81
加热吸附塔需要热量（kcal）
34145.00
最高工作压力MPa
10
加热分子筛需要热量（kcal）
36007.70
设计温度下圆筒许用应力MPa
156
加热水需要热量（kcal）
13632.00
焊缝系数
1
水的脱附热（kcal）
29747.57
选用吸附塔直径m
0.8
再生所需总热损量（kcal）
22706.45
选用吸附塔高度m
1.7
再生所需总热量（kcal）
136238.72
选用吸附塔壁厚m
0.03
每公斤加热天然气所能给出的热量（kcal / kg）
70.37
钢的比热（kcal / kg.℃）
0.12
再生需要的天然气量（kg）
1936.14
球形分子筛的比热（kca /kg.℃）
0.23
每小时需要的天然气量（m3/h）
397.07
水的比热（kcal / kg.℃）
1
加热再生天然气所需热量（kcal）
25950.23
水蒸汽的蒸发潜热（kcal/kg）
539
确定电炉功率用的总热量需求（kcal）
162188.96
热损耗系数
0.2
电炉功率（kw）
37.72
天然气的比热（kcal / kg.℃）
4.938E-01
冷吹时需降温的平均温度℃
140
再生时间（h）
7
冷吹时需要带走的热量（kcal）
70152.70
天然气的密度
0.70
每方天然气所吸收的热量（kcal /m3）
37.84
冷吹时前端进气温度℃
30
冷却所需的总天然气量m3
1854.08
冷吹后需达到温度℃
60
每小时所需天然气量m3/h
3.948E+02

冷吹所需时间h
4.70

·再生气循环增压机计算：
（1）参数
工作介质：天然气
绝热指数：K=1.29
吸气温度：tS＝45℃
进气压力：PS1＝4.0～9.0MPa
排气压力：Pd＝进气压力+0.2MPa
循环压力：当排气压力为9.1MPa时，进气压力为PS1＝3.0MPa，此时压缩时间为10min,标准容积流量：390Nm3/h
压缩机额定转速：n＝860r/min
行程：S＝80mm
活塞杆直径：d=25mm
结构型式：Z型、一级、活塞式、单作用、自然风冷
（2）压力比分配及各级求取
各级压力及压力比分配如下表。
参 数
级 次
正常压力Ⅰ
循环压力Ⅱ

进气压力MPa
9.0
3.0

排气压力MPa
9.2
9.1

压力比ε=Ps/Pd
1.02
3.03

（3）各级指示功率：
Ni=
N1 =1.634×0.994×90×0.2488××（1.02-1）=0.9 kW
所需轴功率： 取机械效率：ηm=0.45
Ns=Ni/ηm = N1 =0.9/0.45=2.00kW
当循环压力在3.0（表压） MPa时指示功率最大
N2 =1.634×0.846×31×0.2162××（3.03-1）=9.88 kW
所需轴功率： 取机械效率：ηm=0.8
Ns=Ni/ηm = N2 =9.88 /0.80=12.34kW
（4）结论
当气缸直径取为48mm（正常压力）下的排气量为0.21m3/min，也就是说在3.0（表压）MPa下，其标准流量为390Nm3/h。其流量随进气压力升高而升高，当进压达9.0MPa时，其标准流量为1144Nm3/h。
N1（正常压力）的功率很小，考虑到冬季起动时的磨擦功和机械功，所以选用功率为4Kw。
N2（循环压力）的功率很大，实际应该选用15kw的电机，综合考虑最终选用功率为15Kw。
综合以上计算并多方考虑ZW-0.21/（40-90）-（42-92）型天然气压缩机，采用15Kw电机。压缩机采用双高压缸，压缩机转速至860转。
·再生气冷却器
设计条件：
工作介质：再生天然气
介质流量：320Nm3
工作压力：4.0―9.0MPa
设计压力：10MPa
设计温度：-19~280℃
工作温度：进温：220℃，排温：45℃，温差：175℃
热负荷量：31kW。
冷却方式：空气冷却。
工作环境计算最高温度：38-40℃。
空冷器计算结果：
结 构：卧置，悬挂，鼓风式。
型 号：KR-PKL-67R
热荷总量：31kW/h
换热面积：光管：3.97m2，翅管：67m2
换热系数：光管：44.62w/m2.℃，翅管：2.64w/m2.℃
功 耗：风机：1.1kw/1450r，dIIBT4，IP55（BT40-600）
4）脱水系统的设备选型
根据上面计算，对脱水系统所需设备选型及技术要求如下：
·干燥塔
材 质