加气母站毕业设计.doc

摘 要随着我国经济的发展及国家对环境保护工作的重视，天然气的应用越来越广泛。相比燃油，CNG作为汽车燃料具有环保性、安全性、经济性，且CNG资源丰富，运输价格低廉，虽然在动力性能上稍低于燃油，但汽车使用也能充分满足道路运输要求，有利于降低运输成本，提高经济效益。由于这些原因，CNG将成为今后重点开发和推广的清洁燃料。CNG母站的主要功能是接受上游管道来气，对来气进行计量、调压、过滤；然后将天然气送入卧式分离器进行初次脱水处理，使露点达到GB18047-2000的要求；再进入压缩机增压至25MPa；再用分子筛脱水器对天然气进行深度脱水；经过一系列处理达到气质要求的天然气被送往储气井储存起来。当需要对CNG拖车或CNG汽车加气时，储气井中的天然气通过加气柱或售气机向车载储气瓶充装压缩天然气。本设计在严格遵循国家有关方面标准和规范的条件下，对临夏市CNG加气母站进行了初步的工艺设计。设计内容主要包括：CNG加气母站的工艺流程；主要工艺设备的计算及选型；设备的总平面布置等。关键词：CNG加气母站；压缩机；天然气；分子筛脱水AbstractWith the economic development of our country, much more attention has attached to environmental protection. The application of natural gas is becoming more and more widely. Compared with petroleum, as a kind of motor fuel, natural gas has its own advantages on safety and economy, and it is environmental friendly. Furthermore, CNG resource is rich while its transportation is cheap. Though CNG is slightly inferior to petroleum on dynamic performance, it can fully meet the requirements of road transportation, reduce transportation costs, and improve economic efficiency. As mentioned above, CNG will be a emphasized and recommended fuel.The main function of a CNG base station is to accept pipeline gas from upstream to measurement, pressure regulation, and filtering. Then the gas goes to the horizontal separator for the initial dehydration, so that the dew point meets the requirements of GB18047-2000. Then the gas enters the compressor, compressed to 25MPa. Then the gas is dehydrated again in the molecular sieve. After these treatments, the qualified gas is stored in storage wells. When refilling a CNG trailer or a CNG vehicle, the gas goes through a gas column or a filling machine to car gas cylinders.This design has finished the process design of Linxia CNG base station under the national standards, design content includes: selection and calculation of equipment, a process flow diagram of the CNG base station and equipment layout. Keywords: CNG base station; compressor; natural gas; molecular sieve dehydration目 录1 绪论11.1 设计的目的和意义11.2 目前国内技术概况11.3 设计依据与原始参数21.4 可行性分析42 设计说明书52.1 站址与总图设计52.2 工艺设计62.3 仪表自动化82.4 通信132.5 公用工程142.6 消防172.7 安全182.8 环境保护192.9 绿化212.10 节能213 计算说明书233.1 设计资料和原始数据233.2 基本参数计算233.3 脱水工艺计算263.4 压缩机工艺计算333.5储气井管道工艺计算363.6 缓冲罐的工艺计算373.7 分离器的工艺计算393.8 输气管线工艺计算414 设计结果434.1 流程简述434.2 设备选型表43谢 辞44参考文献45附 录46临夏市CNG母站工艺设计1 绪论1.1 设计的目的和意义随着我国经济发展和社会进步，日益严重的环境污染危害我们的身心健康，因此，降低城市汽车废气排放，改善大气环境，已成为迫在眉睫的课题。在石油价格一涨再涨的大环境下，天然气成为理想的清洁燃料。天然气在环保、经济、安全、战略上都具有优越性，在世界范围内得到了广泛的重视和迅速发展。与燃油汽车相比，天然气汽车具有以下优势：（1） 有害废气排放少，有利于保护环境。天然气汽车是减少城市环境污染的理想交通工具，属于国家鼓励发展的高新节能环保项目。（2） 天然气燃料大幅度降低了汽车的运行费用，节约汽车所有者的使用成本（3） 天然气燃料可延长设备使用寿命，降低维修费用。天然气燃烧完全，无积碳，燃烧产物为气态，燃烧运转平稳，噪音小，从而减少了气阻和爆震，使发动机寿命延长。（4） 天然气燃料比汽油燃烧更安全。天然气作为一种绿色能源在21世纪已经越来越引起人们的重视，作为汽油的替代能源压缩天然气（CNG），不仅能大幅度降低汽油的耗量，并且具有环境污染小，安全可靠等特点。为此，国内各城市纷纷努力寻求气源，相继建起了一批CNG加气母站。经过几十年的发展，CNG汽车和加气站都得到了不同程度的普及，总的来看，这个市场还处于开发阶段，还有很大的上升空间。引进天然气汽车的城市会越来越多，相应的，天然气加气站也会增加。1.2 目前国内技术概况早在上世纪60年代，我国就使用了天然气汽车，但当时采用的储存方式是低压帆布囊。80年代，四川省开始进行CNG加气站和CNG汽车的试点，并取得成功。90年代四川省开始大规模建设CNG加气站。21世纪初西安市也开始大规模建设CNG加气站。中国的天然气汽车产业在国家大力支持下初具规模，整个天然气汽车产业体系基本形成。根据国际天然气汽车协会统计，截至2008年底，中国已在近30个省、市、自治区的80多个城市推广了天然气汽车，拥有CNG汽车约40万辆，加气站1000余座。其中四川和重庆地区共建成CNG加气站560座。但目前受天然气气源紧张及管网的影响，中国CNG汽车和加气站主要集中在气源地附近，例如四川、重庆、乌鲁木齐、西安和兰州等。天然气供应方便、气价低(仅为油价的40%50%)是中国CNG汽车快速发展的主要驱动力。中国CNG汽车要得到大发展，离不开气源和网络化、规模化的加气网点保障。中国天然气资源较丰富，天然气探明储量3万亿立方米，探明程度仅为18%。2008年中国天然气产量775亿立方米，预计到2010年，中国天然气产量将超过900亿立方米，2020年将达到1500亿立方米，2030年达到2000亿立方米，2035年达到2500亿立方米。丰富的天然气资源为中国发展CNG汽车奠定了坚实的基础。同时，中国已经规划和建立了覆盖全国的天然气输送管网系统。西气东输、陕京线、川气东送、广东LNG等重大工程项目的建设，使得中国中西部、东部和广东地区有了充足的天然气供应。目前西气东输二期、陕京二线、中缅管道等重大工程项目正在建设之中，中俄天然气管道、西气东输三线、西气东输四线也在规划之中。整个“十一五”期间，中国规划建设天然气管道约1.6万千米；到2010年，中国天然气管道总长度将达到4.4万千米，基本形成覆盖全国的天然气基干管网系统。伴随国内天然气产量的逐年攀升和大规模引进境外天然气项目的顺利实施，以及加气站的大规模建设，CNG供应安全保障体系将得到强化，中国CNG汽车市场正迎来前所未有的发展机遇。1.3 设计依据与原始参数1.3.1 设计依据临夏市CNG母站工艺设计设计任务书1.3.2 气质参数（1） 已知参数天然气气质，体积百分数：表1.1 天然气气质参数组分体积百分数CH499.624% C2H60.099% C3H80.0225%i-CiH100.006%CO20.068% (N2+He)0.181%H2S 31.4总硫；mg/m 200硫化氢；mg/m 15二氧化碳；yCO2，% 3.0氧气；yO2，% 0.5水露点；最高操作压力下，水露点不应高于-13，当最低气温低于-8时，水露点应比最低气温低5上述指标，气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20。对比已知参数，可见气源来气清洁，硫化氢含量小于1 mg/m，总硫含量小于3.31mg/m，符合国家二类气质标准，满足车用天然气要求，不需进行脱硫处理。（4） 基本物理化学参数本设计中天然气为干燥天然气，主要组分为甲烷，其主要的物理化学性质参数如下：1) 标况密度：0.71757kg/m32) 相对密度：0.5633) 临界压力(绝)：4.6MPa4) 临界温度：190.52K5) 粘度：0.011mPas6) 压缩系数：0.937) 绝热指数：1.361.3.3 编制原则(1) 严格执行国家、行业的有关标准、规范；(2) 工程设计以及建设过程中应充分的考虑HSE因素，优化设计和施工；(3) 工程建设以近期市场为主，结合远期发展目标，统筹安排，合理分配；(4) 根据现有气源管道的技术水平，结合新、老系统的协调调度，从发展的角度出发，积极采用成熟可靠、先进、实用的技术；(5) 站址选择在遵循相关政策法规的前提下，尽量节约工程投资；(6) 建站方式的选择均应满足安全和工艺技术的要求，力争节约投资； (7) 工程设计尽量采用国产材料和设备，节约工程费用。1.3.4 遵循的标准规范1GB18047-2000. 车用压缩天然气S. 2GB50183-2004. 石油天然气工程设计防火规范S. 3GBT 19237-2003. 汽车用压缩天然气加气机S. 4GB500282006. 城镇燃气设计规范S. 5GB50156-2002(2006年版). 汽车加油加气站设计与施工规范S. 6GB50016-2006. 建筑设计防火规范S. 7GB50140-2005. 建筑灭火器配置设计规范S. 8GB50058-1992. 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范S. 9SY/T0076-2008. 天然气脱水设计规范S. 10GB17926-2009. 车用压缩天然气瓶阀S. 11SYT 0048-2009. 石油天然气工程总图设计规范S. 1.3.5 设计内容(1)确定CNG加气母站的工艺流程；(2)计算工艺中所涉及到的设备、阀、管线并选型；(3)绘制CNG母站的工艺流程图、平面布置图。1.4 可行性分析目前国内对于CNG母站的设计技术已经相当成熟并且已经有了许多很好的例子，根据自己现在所学知识参照各种参考文献，并在设计时严格遵守国家标准，再加上已知数据和技术经济方面的考虑，此设计具有可行性。452 设计说明书2.1 站址与总图设计 2.1.1 选址原则(1) 门站站址的选择首先应该遵循安全的原则，与周围建构筑物的防火间距必须符合现行的国家标准GB50156-2002( 2006年版）汽车加油加气站设计与施工规范、GB50183-2005 石油天然气工程设计防火规范。(2) 服从城市总体规划的用地安排，满足目前生产需要，并为今后发展留一定余地。(3) 站场放空排污系统设计满足环保排放要求。(4) 站址应尽量靠近城市市政设施服务系统如供电、给排水、通信等。(5) 尽量节省用地和少占良田。(6) 避开山洪、滑坡等不良工程地区。(7) 城市建成区内的加油加气站，宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交叉路口附近。2.1.2 安全距离要求根据本工程的实际情况，CNG母站站址的选择在防火间距上有以下规定：(1) 尽量避开规划区；(2) 与公路的间距不小于20米；(3) 与国家I、II级架空通信线不小于40米；(4) 与相邻厂矿企业的距离不小于50米；(5) 与100人以上的居民区、村镇、公共福利设施距离不小于50米；(6) 与35kV及以上独立变电所距离不小于50米；(7) 与架空电力线距离不小于1.5倍杆高；(8) 与重要公共建筑物的间距不小于100米。2.1.2 总图设计2.1.2.1 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、值班室等）、变配电及控制室。压缩机安装在压缩机房内。2.1.2.2 平面布置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；变配电及控制室是包括高、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，按照50104Nm3/d设计。平行于进展道路，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邻。加气区采用通过式平面布置。2.1.2.3 竖向布置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。站内道路坡度不应大于6，且坡向站外；在汽车槽车(含子站车)卸车停车位处，按平地设计。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。加气岛及汽车加气场地宜设罩棚，罩棚应采用非燃烧构料制作，其有效高度不应小于15m。罩棚边缘与加油机或加气机的平面距离不宜小于2m。加气岛的设计应符合下列规定：加气岛应高出停车场的地坪0.150.2m；加气岛的宽度不应小于1.2m；加气岛上的罩棚支柱距岛端部，不应小于0.6m。2.1.2.4 道路、绿化临近站道路布置两座大门，大门宽8.00m，道路布置考虑罐车的通行，转弯半径按大于12.00m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。其总平面布置详见平面布置图。2.2 工艺设计2.2.1 工艺流程2.2.1.1 压缩和脱水工艺天然气进气压力为2.64 MPa，经过滤分离计量后，先经过卧式分离器进行初步脱水，干燥气进入缓冲罐，再通过压缩机进行压缩，然后经过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，然后从脱水塔底部流出，经粉尘过滤器过滤除尘后，去储气井。储气井出来的天然气通过加气柱（或加气机），通过加气柱给CNG槽车（或CNG汽车）加气。天然气脱水采用双塔工艺，两塔轮流交替，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排放闭式循环等压再生。增压循环风机驱动天然气（再生气）进入再生气加热器，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，使再生气温度冷却至40以下，然后进入再生气分离器，分离出冷凝液后，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，分子筛再生完成时，加热器停止加热，然后排空再生气分离器中的凝液，循环风机继续运行，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，循环风机停运，分子筛冷却完成，关闭再生塔的再生流程阀门。卧式分离器、缓冲罐、分子筛脱水塔分出的凝液经底部排出汇集，进入污水罐储存并装车外运。2.2.1.2 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。2.2.1.3 硫分析由于本站气源的的硫化氢含量不大于1mg/Nm3，达到国家标准车用压缩天然气GB18047中“不大于15mg/Nm3”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。2.2.3 管道、管件与防腐2.2.3.1 管道、管件、阀门1、管道高压管道采用SS316无缝不锈钢管，其技术性能符合GB/T14976的规定。低压天然气、排污、放散管道采用无缝钢管，材质为20号钢。其技术性能符合GB/T8163的规定。加气站内的所有设备和管件的设计压力都取最大工作压力的1.1倍。低压管道埋地敷设，其管顶距地面不应小于0.5米，加气站内室外高压管道埋地敷设，室内管道采用管沟敷设，管沟应用干沙填充，并设活门及通风孔。2、管件与连接管路连接采用焊接，高压管件均选用SS316不锈钢件；其它管路则采用20号钢压制管件。3、阀门工艺管路系统压力高，危险性大，阀门选择至关重要。国产高压阀门由于材质原因，使用寿命短，难免泄露。本设计选用进口不锈钢阀门。2.2.3.2 防腐所有非不锈钢管道及管件均要求除锈后进行防腐处理，其中埋地管道采用三层“PE”防腐（从分输站到母站的进站天然气管道还需要设置牺牲阳极保护），地上管道（包括地沟内管道）采用环氧富锌底漆和氯磺化聚乙烯漆防腐涂料。面漆色彩：天然气管道为黄色，冷却循环水管道为绿色，安全放散管道为红色，排污管为黑色，镀锌管道涂银粉。2.3 仪表自动化2.3.1 设计原则结合我国国情，尽量采用世界先进的技术和设备，使设计体现技术先进、经济合理、安全可靠、符合环保要求。系统应具有功能强、运行稳定、方便、灵活、易于扩充维护的特点。提高效率、节约投资。争取获得更好的经济效益和社会效益。本系统应具有先进性、适用性、可靠性、安全性、经济合理性。在设计时充分考虑CNG站的应用需求和目前自动化水平，结合工程特点和设备、系统的实际情况，建立一套满足应用需要，价格合理的自动化控制系统。2.3.2 设计范围2.3.2.1 自控工程范围本加气母站的自动控制系统，其中加气机管理子系统、压缩机组控制、燃气泄漏报警器系统等由供货厂商成套提供。2.3.2.2 系统组成CNG站自动化站控系统是以计算机和PLC控制器为核心的智能监控系统，其组成主要包括：双冗余监控计算机、冗余PLC控制器、站控通讯网络、第三方智能控制系统及接入、变送器设备、电动执行机构、分析仪表、报警检测系统、调度中心及分输站站控系统远程通讯等。2.3.2.3 自控水平监控的主要目的是监控天然气场站设备及系统安全、可靠、稳定、经济地运行，以保证天然气供气需求和安全。本站设计为有人值守站，由于系统较复杂、场站重要、生产运行工艺较复杂及介质为易燃易爆物质，需要有人长期监护运行。对发生事故须具有报警和应急事故自动处理流程：需对场站所有设备状态和工艺参数进行有效监控；正常生产运行控制流程实现自动化控制，所有重要参数、设备、系统等均须报警，所有数据均需存储和历史追溯能力；重要节点采用冗余设计，使系统不会因某一单点故障而瘫痪。2.3.3 控制方案2.3.3.1 总体说明系统设备主要包括：监控软件、模块化RTU/PLC控制器、操作员/工程师工作站、防雷/防浪涌和安全隔离。RTU/PLC控制器采集并转换所有数据，完成逻辑控制和通讯功能等。计算机作为人机界面设备，通过采集RTU/PLC控制器数据，提供操作员数据信息和下发必要控制指令。站控系统采用TCP/IP局域网，通讯协议采用MODBUS。调度中心、分输站控制系统仅对CNG母站信号只监测、不控制。但是CNG母站的ESD控制纳入分输站控制统一控制，数据通讯包括：硬件连线点对点传输和IP/MODBUS数字通讯传输。CNG母站与调度中心远程数据通讯，由CNG母站敷设光纤接至分输站控制系统对数据进行筛查，向调度中心通讯。同时CNG母站PLC控制器预留RJ45以太网接口，支持PLC控制器制作专门通讯接口程序，直接与调度中心线路进行通讯。CNG母站PLC控制器的电源、通讯、CPU模块冗余配置；监控计算机、监控软件平台热备双冗余配置，监控点配置不受限制，具有相对独立的实时数据库和历史数据库，并支持通用、标准数据接口。非安全区所有I/O回路均采用隔爆设计，与PLC控制柜安装位置不在同一防雷区的所有I/O回路在控制柜端和设备端均安装防浪涌吸收装置。站控系统主要完成CNG加气站的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态；数据采集和处理、数学运算功能、逻辑运算功能、过程控制功能、ESD控制、与第三方控制系统及智能设备进行数据通讯、与远程调度中心和分输站通讯、工艺设备的运行状态监控、其它辅助系统状态监测与控、数据告警、控制参数在线修改和设置、历史数据存储及应用、事件和报警记录存储、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。同时完成于远程调度中心和分输站控制系统数据通讯功能，远程数据通讯仅对数据进行监测，不具有操作权限，但CNG站ESD功能将与分输站有效接入，协调工作。通过彩色显示器可直观的显示全站各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌控全站运行情况等功能。站控系统主要设备配置如下：1、站控系统软件监控平台软件主要功能：对现场的工艺变量进行数据采集和处理；经通信接口与第三方的监控系统或智能设备交换信息；监控各种工艺设备的运行状态；对供电设备及其相关变量的监控；显示动态工艺流程；提供人机对话的窗口；显示各种工艺参数和其它有关参数；显示报警一览表；数据存储及处理；显示实时趋势曲线和历史曲线；数据计算；逻辑控制；联锁保护；紧急停车（ESD）；打印报警和事件报告；打印生产报表；数据通信管理；与主控中心通讯，为调度控制中心提供有关数据；接受并执行调度控制中心下达的命令等；全开放式设计；使用Windows操作系统平台。2、RTU/PLC控制器。RTU/PLC将完成所在场站的数据采集、顺序控制、联锁保护、计量、向调度控制中心SCADA系统发送数据等任务，可以独立完成各场站的自动控制工作。3、操作员/工程师工作站操作员/工程师工作站是系统工程师的操作平台。工程师可通过它们对计算机监控系统的应用软件及数据库等进行维护和维修。同时还可以对系统进行在开发，实现其所允许的功能。2.3.3.2 控制流方案为满足工艺及生产管理对自动化控制系统的要求，本设计包含如下控制流程：计量调压控制；压缩机组控制；脱水装置控制；ESD安全联锁控制；加气机、柱运行数据采集等。1、过滤计量控制进出站电动执行机构支持就地操作模式和远程操作模式，在正常状态下处于远程操作状态，接受站控系统操作命令并返回设备状态；进出站温度、压力变送器，过滤器差压变送器就地安装，反馈运行参数；计量系统采用一体化涡轮流量计，数字信号输出，RS-485/MODBUS通讯接口输出，总线连接，PLC控制器通过串口直接采集计量数据。2、脱水装置控制PLC控制器采用脱水装置全部运行状态、报警、和微水分析仪等参数，同时依工艺要求，程序控制装置启动/停止。根据不同工况条件发送操作命令实现加热器、循环风机、冷却风机、电加热器的自动启动、自动停车、保护停车。以及完成ESD紧急停车功能。3、压缩机控制压缩机机组控制系统自成系统（共三套机柜），有相对独立的PLC控制系统和触摸屏操作人机界面，具有独立完成就地操作运行、监控功能，同时提供第三方系统接入接口，可采集压缩机组全部运行状态、报警等参数，同时支持接受远程启动/停止、ESD停止命令功能，并对外部设备在不同工况条件发送操作命令。压缩机组内部控制操作流程由生产厂商提供（根据压缩机控制要求，实现压缩机的自动启动、自动停车、保护停车）。4、加气柱、售气机系统加气柱、售气机系统自成系统，相对独立运行，加气柱、加气机直接与加气管理计算机进行数据通讯，实时采集车辆编号、车型、本次气量、本次金额、付款类型、交易日期、交易时间、加气员工等加气详细信息，并能反应当前加气状态及流水号等数据。站控系统PLC控制器直接与加气管理计算机进行数据通讯，采集信号，考虑计算机设备现状，采用RS-232/MPDBUS通讯（也可采用其它通讯方式）。5、安全联锁控制压缩机组、脱水装置自称系统，具有相对独立的ESD控制流程，完成本系统的安全连锁保护功能，支持接受外部的ESD命令（如手动ESD按钮命令、可燃气体报警信号、上游分输站ESD命令等）。同时输出对外围设备的操作命令。CNG站ESD功能要求与分输站ESD控制有效接入，进行联动控制。两套系统将以信号接口形式实现：1）采用硬件点连接，输入/输出无源开关触点信号；2）通过与分输站数据通讯，收发ESD控制命令信号。6、远程通讯CNG站控系统与远程调度中心和分数站控系统进行远程通讯，分输站站控系统和远程调度中心仅对CNG站设备进行监视，不具有操作功能（ESD命令除外）。由于CNG站仪表间与分输站距离较远，采用光纤通讯，由于CNG站PLC控制柜敷设至分输站通讯机柜外网路由器，分输站通讯柜预留光电转换设备安装位置。网络IP分配和路由配置由网络管理人员统一完成。7、可燃气体报警系统由采样探头、控制主机、声光报警、信号输出接口等部分组成。完成对各区域的可燃气体泄漏量的动态监测、区域和声光报警、报警和连锁控制信号输出等功能。按如下区域配置：1）压缩机撬 采样探头 3套；2）脱水棚 采样探头 2套；3）调压撬 采样探头 2套；4）加气棚 采样探头 4套；采样探头采用变送器设备，适用于天然气介质，输出信号反应1100%浓度变化过程；报警控制主机支持多路信号输入、节点信号输出，处理并分区显示各探头动态数据，支持声光报警功能，报警输出设定值可配置。2.3.4 主要仪表选型仪表选型原则为：适用于天然气介质、爆炸性一、二区环境、露天使用要求的仪器仪表，同时考虑使用环境温度、湿度、震动加速度等因素。1、变送器设备选型要求适用于管束区内的仪器仪表，隔爆型（防爆标志：Exd BT4），防护等级一般采用IP65，精度0.1%；外壳材质：铝合金。电气特性：二线制，输出信号为420mA和支持hart通讯，电源电压1245VDC。2、执行机构选型要求执行器的操作力应保证在最不利条件下开关阀门；阀门全天候室外工作，外壳防护等级IP65（最低），防爆标志：Exd BT4；具有本地和远程操作模式，输出信号：DI无源开关量，AI：420mA；信号包含：远程/就地、开到位、关到位、故障信号和不少于两个可组态继电器输出。3、计量设备选型要求调压计量撬计量装置采用一体化涡轮体积修正仪，用于管理计量，上、下游连接直管段。流量计及转换设备，温度、压力补偿仪表等由供货商成套供应。外壳防护等级IP65，防爆标志：Exd BT4。计量装置遵守GB/T 18603天然气计量系统技术要求、GB/T 18940封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计等规范要求。数据输出采用串口通讯，支持标准MODBUS通讯协议。4、硫化氢分析仪硫化氢测量原理采用激光法。能够在10s内对天然气中的硫化氢含量进行自动检测、数据处理和存储，以及输出信号，输出信号为有源420mA信号和无源触点报警信号。2.3.5 供电、接地及机电保护1、系统供电系统供电220VAC由站配电室引来。站控系统、只能仪器仪表、计量计、可燃气体报警系统、站控计算机等重要设备用电均采用UPS电源，UPS电源采用在线式，5KVA/4h。用电负荷表如下：表2.1 用电负荷序号用电负荷名称相/电压用电功率（KW）1PLC控制柜单相/220VAC1.52脱水系统控制设备单相/220VAC0.53可燃气体报警系统单相/220VAC0.24站控监控计算机单相/220VAC0.525通讯设备单相/220VAC0.52、系统接地 本站接地系统采用联合接地系统，仪表接地与站内其它接地共用一套接地系统，接地电阻小于1。3、电缆选型及敷设至室外设备信号及电源电缆均采用镀锌钢管护套暗埋敷设，室内电缆沿电缆沟分层敷设。离散数字量信号采用阻燃屏蔽控制电缆，绝缘耐压大于500V，截面积不小于1.5mm。模拟量信号采用阻燃双对绞屏蔽多股屏蔽信号电缆，绝缘耐压大于500V，截面积不小于1.5mm。数字通讯采用专用双对绞屏蔽电缆。屏蔽层从现场端连接至控制柜端接地。防爆区设备接线盒采用防爆绕性管并加装防爆密封器接入。4、防雷保护装置区为二类爆炸性气体场所，按二类防雷标准设计；站房预计年雷击次数N小于0.06次/a，按三类防雷标准设计。自控系统设计要求具有完善的防雷措施，在控制柜电源输入侧加装电源避雷器，PLC控制柜I/O信号输入侧、现场设备信号输出接口加装防浪涌吸收装置，公用通讯网络输入口加装通讯专用防浪涌吸收装置，并根据规范要求接地。防雷击和浪涌的设备对于电源接口要求抗浪涌器主要的技术指标：抗浪涌能力80kA（8/20s）。I/O点回路保护的抗浪涌器主要的技术指标：抗浪涌能力80kA（8/20s）通信接口浪涌器主要的技术指标：抗浪涌能力：10kA（8/20s）。5、防爆和防护等级防爆：Exd BT4防护等级：IP55（最低）-室内防护等级：IP65（最低）-室外2.3.6 控制室控制室内安装PLC控制柜、可燃气体报警主机、UPS电源配电柜、监控计算机、报表事件打印机、控制台等。控制室用于场站的生产管理、维护运行、应急处理及系统维护等功能。面积要求不小于40平方米。控制柜由供货厂商成套提供，宜采用标准机柜尺寸。2.4 通信 通信工程完成场站日常生产运营、调度管理、办公自动化、安全保卫等工作需求的语音电话业务、极端及网络通讯业务、视频监控业务。工程包括：电话业务系统、视频监视系统、办公局域网、有线电视系统等。2.4.1 执行的标准和规范1GB50198-1994. 民用闭路监视电视系统技术规范S. 2GA/T75-1994. 安全防范工程程序及要求S. 3YD5007-2003. 本地电话网通信管道与通道工程设计规范S. 4YDJ8-85. 市内电话线路工程设计规范S. 5GB3836.2-2004. 爆炸性气体环境用防爆电气设备 隔爆型“d”S. 2.4.2 视频监视系统 1、视频监视协助安全保卫人员完成各站场的安全保卫工作。系统能根据建筑物的使用功能及安全防范管理的要求，对必须进行视频安防监控的场所、部位、通道等进行实时、有效的视频探测、视频监视、图像显示、记录与回放，具有视频入侵报警功能，图像复核功能。在重要部位和区域配置视频监视器，并留有对外报警接口。系统使管理人员可再监控室实时掌握现场信息，能够及时发现或确认安全隐患；同时也需防止外人进入站区。2、系统组成视频监视包括：彩色视频监视器、硬盘录像机、视频矩阵、控制键盘、防爆一体化快速云台摄像机、球形摄像机等组成。CNG母站视频监测仅对压缩机房、场站区域、出入口等地进行有效监测。2.4.3 电话及网络通讯1、概述电话通信指涉及本工程内容的数字数据通信、模拟电话通讯等。其具有高速、大数据流量、高抗干扰能力等特点，提供迅速准确、安全可靠的通信服务，满足生产管理的需要。2、系统方案1）有线电话CNG站有线电话通信包括内部电话语音通信和外部电话通信。用于日常语音电话通信，依托已建立的电话网络，有效接入，完成电话通信和传真业务。2）无线电话为及时通报情况或在事故状态下便于及时调配人员，需对站长、加气工组长、巡检工、事故处理工程师配备4台防爆对讲机。2.5 公用工程2.5.1 电气工程2.5.1.1 设计范围电气设计采用电压力6/10kV的外接电源，包括站内的动力配电、照明配电、电气控制以及各建（构）筑物的防雷、防静电、接地保护及等电位连接等内容。消防泵房、罩棚、营业室、液化石油气泵房、压缩机间等处，均设事故照明。2.5.1.2 主要依据的规范1GB50058-92. 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范S. 2GB50057-94(2000版). 建筑物防雷设计规范S. 3GB50052-95. 供配电系统设计规范S. 4GB50054-95. 低压配电设计规范S. 5GB50055-93. 通用用电设备配电设计规范S. 6GB50217-2007. 电力工程电缆设计规范S. 7GB50060-92. 3110kv高压配电装置设计规范S. 8HG/T20675-1990. 化工企业静电接地设计规程S. 9GB50016-2006. 建筑设计防火规范S. 10GB50034-2004. 建筑照明设计标准S. 11GB50156-2006. 汽车加油加气站设计与施工规范S. 12DB50/T 280-2008. 城镇燃气防雷技术规范S. 2.5.1.3 供配电系统 按供配电系统设计规范GB50052-95及汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2006相关条文的规定，本加气母站按三级用电负荷设计。表2.2 负荷等级及负荷统计负荷名称电压等级；kv设备台数；台运行台数；台设备功率；kW需要系数；Kx功率因数压缩机组0.38214990.90.83脱水塔0.3833360.90.832.5.1.4 爆炸危险区域划分按照爆炸和火灾危险环境电力设计规范GB50058-92；城镇燃气设计规范GB50028-2006；汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2006相关规定，站内压缩区、加气区属防爆2区。加气机机体内部上部1m范围属防爆1区。防爆区域内的所有电气设备均按dBT4以上级别防爆电器选用。2.5.1.5 防雷、防静电及接地保护站内防爆区域（含压缩机房、加气棚、工艺装置区等）按二类防雷标准设计，变配电室、站房等按三类防雷接地标准设计。站内爆炸危险区域以外的站房、罩棚等建筑物内的照明灯具，可选用非防爆型，但罩棚下的灯具应选用防护等级不低于IP44级的节能型照明灯具。 防雷：以避雷带和避雷针相结合做接闪器。防雷接地装置的接地电阻、配线电缆金属外皮两端和保护钢管两端的接地装置的接地电阻不应大于10；保护接地电阻不应大于4。站房和罩棚需要防直击雷，采用进雷带(网)保护。防静电：平行敷设间距小于100mm的金属管道，每间隔不大于25m用金属编织线跨接；交叉间距小于100mm时用金属编织线跨织线跨接。防静电接地装置的接地电阻不应大于100。接地：接地形式采用TN-S系统。设保护接地。防雷系统设防雷接地。所有接地系统均共用接地装置，接地电阻不大于1。2.1.5.6 报警系统加气内应设置可燃气体检测报警系统。加气站站内的压缩天然气储气井、压缩机房(棚)等场所，应设置可燃气体检测器。可燃气体检测器报警(高限)设定值小于或等于可燃气体爆炸下限浓度(V%)值的25%。报警器集中设置在控制室或值班室内。可燃气体检测器和报警器的选用和安装，符合国家现行标准石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范SH 3063的有关规定。2.5.2 给水排水2.5.2.1 设计范围本设计范围包括加气母站内的生产、生活、消防给水和雨水、污水、废水排水系统的设计。2.5.2.2 给水给水系统分为生活用水系统和生产循环冷却水系统。自消防管网接水管至母站站内的水井，分出两路分别供应生活用水和生产循环冷却水。生产用水采用冷却循环方式供给，循环水须进行软化加压处理，供压缩机循环用水需要。压缩机采用开式循环水冷方式，冷却水泵与压缩机连锁运行。2.5.2.3 排水 排水采用雨、污水分流后排放。1、雨水CNG加气母站内雨水通过散排汇集入雨水沟内后排入城市雨水管网。2、污水CNG加气木站内生活污水经污水处理装置处理后由污水管道排入市政污水管网。少量生产废水集中外运处理。 2.5.3 建筑、结构2.5.3.1 建筑工程主要内容站内建筑主要是根据生产要求进行设置，并按照有关安全生产的规范、规程进行设计，其主要内容包括：站房、压缩机房、变配电控制室和加气岛罩棚。2.5.3.2 结构设计及基础设计本工程中所有建、构筑物按永久性建构筑物设计。抗震按6度地区抗震设计。站房、压缩机房、变配电控制室采用框架结构，基础为独立基础；加气岛棚罩采用钢网架结构，基础采用独立基础。本站建筑耐火等级均为二级。压缩天然气加气站的储气瓶(储气井)间采用开敞式或半开敞式钢筋混凝土结构或钢结构。屋面应用非燃烧轻质材料制作。压缩天然气加气站的压缩机房采用单层开敞式或半开敞式建筑，净高不宜低于4m；屋顶为非燃烧材料的轻型结构。压缩机房与值班室、仪表间相邻，设具行隔声性能的隔墙，隔墙上设隔声观察窗。2.5.4 暖通2.5.4.1 主要设计内容本工程主要包括加气母站站内单体的采暖、通风系统的设计。2.5.4.2 通风设计 天然气压缩机房安装防爆轴流风机进行强制通风，与室内浓度报警装置联锁控制，换气次数取12次/h。为消除室内余热，发电机房、配电间设置轴流风机进行强制通风，采用取机械排风，自然补风的通风方式。本设计采暖选用空调，夏季制冷，冬季制热。2.6 消防2.6.1 概述本工程的生产对象为天然气，生产区、加气区属甲类火灾危险性区域，按有关规范进行消防设计。本消防设计包括防火安全间距，建筑物耐火等级，专用消防设施等内容。2.6.2 遵循的规范1GB18047. 车用压缩天然气S. 2GB50156-2002(2006年版). 汽车加油加气站设计与施工规范S. 3GB50183-2005. 石油天然气工程设计防火规范S. 4GB50140-2005. 建筑灭火器配置设计规范S. 5GB50058-92. 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范S. 2.6.3 消防措施建筑物耐火等级为二级。主要进出通道设两个宽8.00m大门，非生产区设宽4.00m的侧门。站内车道与车场同时作为消防通道，其转弯半径大于12.00m。站内消防通道为6.0m。建立消防制度，明确消防责任人，设立兼职消防队伍，加强消防培训；压缩机隔音罩内设置有燃气泄漏报警装置。根据战场内危险等级的划分，按照建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005和汽车加油加气站设计施工规范GB50156-2002的规定，配置相应的灭火器类型和数量。1、生产区压缩机房 8kg手提式干粉灭火器8具变配电及控制间 8kg手提式干粉灭火器4具脱水区 8kg手提式干粉灭火器2具储气井 35kg推车式干粉灭火器1具2、加气区设8kg手提式干粉灭火器6具。3、站房设4kg手提式干粉灭火器24具。2.7 安全2.7.1 主要危害元素分析1、火灾爆炸危害性分析本工程介质为天然气，其主要成分为甲烷。甲烷危险特性有燃烧性，易燃；与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有爆炸燃烧的危险。一旦有天然气泄漏，遇空气形成混合物，就有可能发生火灾爆炸事故。造成泄漏的主要原因包括以