CNG减压撬技术文件.doc

技 术 文 件

项目：CNG减压站工程

技 术 部 分
一、基础参数：
1.用户类型：工业供气
2.燃气输送压力：0.2~0.4MPa
3.CNG减压站流量：1000 Nm3/h 双路

二、CNG减压站制造原则及依据标准
1.设计原则
（1）符合国家相关设计规范，确保安全稳定运行。
（2）结构合理、运行经济，确保输出天然气压力在控制范围内。
（3）尽可能运用新产品、新技术。
2.设计制造依据
（1）GB50028-2002《城镇燃气设计规范》
（2）GB50156-2002《汽车用加油加气站设计与施工规范》
（3）GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收》
（4）GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
（5）GB50316-2000《工业金属管道设计规范》
（6）GB3836-83《爆炸性气体环境用电器设备》
（7）H31-67《高压管、管件及紧固件通用设计》
（8）GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
（9）GB12348《工业企业厂界噪声标准》
（10）SH3063《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》

三、CNG减压站功能及设计技术参数
1、主要功能
压缩天然气（CNG）减压站具有以下基本功能
（1） 天然气减压功能
（2） 天然气加热
（3） 天然气紧急切断
（4） 天然气泄漏报警
（5） 燃气超压放散
（6） 超压切断
（7） 天然气计量
（8） 各段压力、温度、流量、报警的远传及连锁功能
用户如有其他特殊要求可订货时另议。

2、主要技术参数
序号
项 目
RX1000/25-CNG-C（1000nm3/h两路)
1
结构形式
一开一备
2
换热级数
2
3
减压级数
2
4
过滤器精度
20μm
5
一级前设计压力
25MPa
6
二级前设计压力
2.5MPa
7
二级后设计压力
1.6MPa
8
换热温度
70~80℃
9
出口气体温度
0~10℃
10
一级出口压力范围
1.0~1.2MPa
11
二级出口压力范围
0.2~0.4MPa
12
动力气源压力
0.2-0.4MPa（可调）
13
二级后放散压力
1.3P2（可调）
14
换热功率
360000Kcal/h
15
天然气进口管径
DN25
16
天然气出口管径
DN80

四、设计计算条件即运行参数
1、换热器的换热面积的计算条件：
一级换热器：介质压力：20MPa
介质进口温度：－20℃（或当地历年最低温度）
介质出口温度：30℃
二级换热器：介质压力：1.0~2.5MPa
介质进口温度：5℃
介质出口温度：15℃
2、一、二级调压装置流量的确定条件：
一级调压装置：进口压力范围：3.0~25MPa 出口压力：1.0-1.2MPa
二级调压装置：进口压力范围：1.0~1.2MPa 出口压力：0.2-0.4MPa
3、设计参数
一级调压装置前设计压力：25MPa
二级调压装置前设计压力：2.5MPa
二级调压装置后设计压力：1.6MPa
水系统设计压力：0.6MPa

4、运行参数
一级调压装置出口压力范围：1.0~1.2MPa
二级调压装置出口压力范围：0.2~0.4MPa
天然气出口温度：＞5℃
5、箱体技术条件
（1）喷塑箱体，顶部为户外防雨型。
（2）箱体上半部分冲有通风孔，通风孔总面积满足30cm2/m2的要求。

五、CNG调压站的基本组成
CNG减压站由卸车系统、调压换热计量系统、控制系统、锅炉系统四部分组成。
a) 卸车系统由快装接头、高压胶管、高压球阀组成。
b) 调压换热计量系统由进气管路、进口球阀、高压过滤器、紧急切断阀、一级换热器、一级调压器、二级换热器、二级调压器、安全放散阀、压力表、温度计、流量计、控制阀门、压力及温度传感器等组成。
c) 控制系统由压力及温度传感器、防爆接线盒、温度仪表、压力仪表、流量仪表、报警控制仪表及各种开关组成。
d) 锅炉系统由燃气锅炉、燃气炉用调压器、热水循环泵、（或选装皮膜计量表）等组成。

六、工艺流程简介（参见工艺流程图）
低压或中压天然气通过压缩机，增压至20MPa，将其压缩到特制的钢瓶或管束，放到带牵引机构的撬车上，组成压缩天然气储存及运输的撬装车，撬装车将压缩天然气运到供气站内，经过卸车系统进入CNG调压设备，通过减压撬内的装置将高压天然气减至用户所需的压力进入输送管网。减压撬内的减压装置一般设两路，一开一备，每路采用二级调压；CNG进口采用双路进口，单独供应，便于用户使用。
（1） 天然气经入口球阀、高压过滤器（除掉气中杂质）和切断阀后进入一级换热器，将天然气温度升至60°Ｃ左右，天然气预热后进入一级调节阀
（2） 一级调节阀将压缩天然气压力降到1.0~1.2MPa左右，经过二级换热器换热，将天然气温度再次升高到15°Ｃ左右，升温后的天然气进入二级调节阀
（3） 二级调压器将压缩天然气压力降到0.2~0.4MPa（可调）。
（4） 减压后的天然气经再次过滤后进入流量计计量后送入燃气管网。
（5） 调压器的计算装置为最大供气量的1.2倍。
（6） 在一级调压器进口管道设有快速切断阀。

七、安全装置
1.设备自动连锁控制
CNG减压站配有中央控制台，可以实现对整个气站的远程监控，并对设备的安全进行连锁控制。
控制台采集点：
A路天然进口压力
B路天然进口压力
A路一级调压后压力
B路一级调压后压力
天然气出口压力
天然气出口温度
循环水温度
箱内燃气泄漏浓度

以上信号远传到中控台，当某一点出现异常时，通过中控台自动切断天然气入口的紧急切断阀，同时打开另一路紧接切断阀，使另一路通气以保证不间断供气。

2.超压放散
当一、二级调压器后压力超过放散阀设定的压力时，放散阀会自动开启。二级放散阀根据不同的压力汇合，汇合管引出箱体，并高出顶部2米及高出地面4以上。

设备部件选择
CNG减压站出于对用户高度负责的态度，所采用的关键部件均采用可靠成熟的产品。下面把全站设备汇总如下：
一、一级调压器
根据用户要求及实际工艺需要，本压缩天然气减压系统中的一级调压装置选择气动调节阀，型号：美国进口 KIMRAY HPPR系列调节阀。
HPPR系列调节阀由美国凯姆雷（KIMRAY）生产的一种高精度、大流量指挥式调压器。美国凯姆雷尤其设备及控制公司( KIMRAY GAS&OIL EQUIPMENT&CONGTROLS CO.,LTD )是世界气体工业、化工领域内搞品质调节阀、控制器、仪表的制造商，其广泛的产品线为不断增长的气体工业和石油化工领域内的生产、集输及设备制造商提供了更新颖、更经济的产品。
HPPR系列调节阀结合了传统指挥式
调压器和调节阀的优点，应用了指挥式
调压器指挥器的特点，同时应用调解阀
的阀体可满开度的工作原理，使其具备
了指挥式调压器的调压器动作灵敏，反
应速度快的特点，也具备了调解阀适应
大流量的特点，既满足了压缩天然气减

压时的出口压力稳定，也可以最大限度的将压缩天然气撬车内的天然气减压输送到管网。
HPPR系列调节阀为整体机械式结构，尽量避免中间环节，以防由于电控部分的不稳定造成调节阀工作失灵。调节阀的工作是由指挥器的压力控制，随着上游压力的不断降低（CNG撬车）调节阀后的压力也随之变化，当调节阀后的压力降低时，指挥器工作使调节阀的开启度也相应开大，以保证有足够量的天然气通过，反之，则调节阀的开启度自动减小，确保调压后的天然气压力在设定范围之内。

指挥式调节阀的优点：
◆ 减压阀出口压力稳定、调压精度高。
◆ 大皮膜指挥式执行机构使得调压器动作灵敏，反应速度快。
◆ 不锈钢阀杆，使用寿命长。

1、调压器主要参数
u 工称压力等级：ANSI class 1500 (PN25)
u 连接形式：法兰连接 ANSI B16.5-1981
u 温度范围：-29~93°Ｃ
u 进出口尺寸： DN25

2、主要零部件
序号
零件名称
标准材料
1
阀体
铸钢
2
阀杆
303不锈钢
3
阀笼
铸钢
4
阀芯
碳化物
5
管路
304不锈钢
6
接头
铸钢
7
阀座
D2工具钢
8
阀芯密封
金属--金属
9
薄膜
腈/尼龙

二、二级调压阀
二级调压阀选用自己生产的型调压器，调压器的使用寿命、应用范围、调压精度、调压稳定性都经过了市场的验证。
根据要求,即
P1（进口压力）=1.0~1.2MPa，
P2（出口压力）=0.2~0.4MPa （可调）
时流量满足Q≥1000Nm3/h

三、高压卸车胶管
高压管和接头，采用美国PARK产品，柔性好，强度高，使用寿命长。
口径：DN25
长度：5米
产地：美国进口PARK

四、紧急切断阀
为保护下游管道及设备的安全，在压缩天然气进口处设有紧急切断阀。紧急切断阀一般选用合资或国内名牌产品。动力源一般为带压空气或氮气，动力其缘由用户自己解决；气动电磁阀为日本金子产品。设紧急切断阀的同时，在每台启动调节阀上单独设一防爆电磁阀，做紧急切断用，切断主回路切断阀的同时也切断调节阀的紧急切断。
紧急切断阀监控点：
1、一级调压后的压力超限
2、二级调压后的压力超限
3、天然气出口超压
4、循环水出水温度
5、燃气泄漏报警
当以上某一点出现异常时，通过中控台智能仪表自动切断天然气入口的紧急切断阀和调节阀紧急切断阀，同时打开另一路紧急切断阀，使另一路减压系统开始正常送气以保证不间断供气。同时中控台会发出声光报警，并提醒值班人员对故障进行处理。
紧急切断阀进出口：DN25 PN32
动力源：压缩空气或氮气
动力源压力：0.2-0.4MPa

五、换热器
CNG减压站所用的高压换热器均为本公司自行设计，委托压力容器生产厂家制造而成，换热器采用热水列管式，气走管程，水走壳程。管程材质为不锈钢、壳程材质为碳钢。

1、 换热器的换热量的计算条件：
压缩天然气（CNG）在压降之前能借助于热交换器的热量升温，以抵消气体发生焦耳—汤姆逊效应引起的降温，那么，该热交换器所提供的热功率应按下面的公式计算：
Q=qnCP(Δ Pdt/dP+t2-t1)
式中：Q-----热功率（KJ / h）
qn-----标准体积流量
CP-----气体定压比热（KJ /（m3* °Ｃ ）
t2----降压后的温度（°Ｃ ）
t1----降压设备进口处的温度（°Ｃ ）
Δ P----降压前后的压差（ MPa）
dt/dP----焦耳—汤姆逊系数（°Ｃ/ MPa）
如果dt/dP作为常数来计算，则根据气体的性质和工况就可确定其所需的热功率。CNG的dt/Dp值可根据天然气（CH4）的状态图来计算。在其出态参数P1,t1已知时，可确定状态点的焓值h1。
按焦耳—汤姆逊系数的定义条件：
绝热截流其焓不变，由终状态的焓h2= h1和截流后的压力P2参数就可确定其终温度t2值。
焦耳—汤姆逊系数可按下式求得：
MJ=Δ t/Δ P=( t2—t1) /( p2—p1)
在工程上，一般把微分的温降都近似为常数，对于天然气，该常数约为4 °Ｃ/ MPa。这样根据天然气气流的参数可确定计算换热功率Q。各段换热所需的热功率如下式求得：
一级调压所需热功率：
基础参数：P1=3MPa 一级调节后压力
CP=1.65 KJ /（m3* °Ｃ）
Δt=510°Ｃ
Q1= qnCP(Δ Pdt/dP+t2-t1)
二级调压所需热功率：
基础参数：P2=0.2MPa 二级调节后压力
CP=1.65 KJ /（m3* °Ｃ）
Δt=10°Ｃ
Q2= qnCP(Δ Pdt/dP+t2-t1)

减压需要的总热功率：Q=Q1+Q2=59060Kcal/h
考虑锅炉效率和热损失，故匹配锅炉为: 70000Kcal/h

2、换热器的换热面积的计算条件：
一级换热器：介质压力：20MPa
介质进口温度：－20℃
介质出口温度：20℃
二级换热器：介质压力：2.5MPa
介质进口温度：5℃
介质出口温度：20℃

六、中央控制台
中央控制台为本公司定型产品，具有现场及远传控制功能，采集系统的工作信号一般为：
1、A组天然进口压力
2、A组一级调压后压力
3、B组天然进口压力
3、B组一级调压后压力
4、天然气出口压力
5、天然气出口温度
6、换热温度高限
7、换热温度低限
8、箱内燃气泄漏浓度
9、显示电加热器、每路入口紧急切断阀等开停状况
10、手动控制入口紧急切断阀。

中控台上设模拟流程控制界面，对以上信号进行显示控制，当某一点出现异常时，通过中控台自动发出报警、控制信号。

控制方式
根据设定下限温度可自动启动；
根据设定上限温度可自动停机；
具有超温保护功能；
具有运行信号远传功能；
七、安全放散

安全阀采用全启式；安全阀由主阀和外部的导阀组成，当主阀开启时，不允许有气体流经导阀；安全阀有设定值调节装置，使安全阀的设定值可以调节；安全阀配有现场测试借口；当安全阀达到设定值时应能迅速起跳泄放压力、安全阀起跳压力和设定值之间的误差不超过3%；当管线压力回落至最大操作压力，安全阀自动关闭；安全阀多次操作后，仍能准确起跳和复位。安装场所：室外地面，爆炸危险环境属Ι区。阀门与管道采用法兰连接。
材料选用方面：阀体为铸造碳钢；喷嘴为不锈钢堆焊硬质合金；活塞、主阀和导阀的接管为不锈钢；弹簧为INCONELX-750；阀座密封填料：聚四氟乙烯。
安全阀的检验与测试均遵循GB/T13927-92等有关标准和规定的相关要求。检验和测试在阀门表面处理和喷漆前进行；阀门表面喷防锈漆，以保证使用期间不被腐蚀。

所有组装完毕后的阀门在出厂前，都需经过检验。 阀门试压包括以下内容：
阀体水压试验；
阀座水压试验；
阀座泄露实验；
设定压力测试（包括起跳压力、排放压力、
回座压力等）；
突开实验；
规范规定的其他试验。
在检验、测试后，排净阀体内的试验介质，以保证阀腔的清洁和干燥。
在阀体上表明名称、型号、设定压力、出入口标准规格和额定压力、排放系数和有关流通面积、喷嘴编号及设计压力、制造厂及制造年月。
十二、制造、检验
1、 此调压装置严格按GB50028-2002《城镇燃气设计规范》所要求的进行制造生产。
2、 压缩天然气管道采用GB/T5310《高压锅炉用无缝钢管》、GB/T14976《高压化肥设备用无缝钢管》或GB/T《流体输送用不锈钢无缝钢管》。
3、 二级调压器后的管道采用的管材、壁厚、管材强度设计系数按GB50028-2002《城镇燃气设计规范》。除与设备、阀门采用法兰连接外，管道与管道、管道与管件之间采用焊接连接。
4、 焊缝检验：卸气柱至调压柜之间天然气管道焊缝外观检查按 GB50326《现场设备、管道焊接工程施工及验收规范》、GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》，外观质量等级不低于Ⅱ级；对接焊缝采用X射线检验，检验数量为100%，质量等级不低于Ⅱ级的要求；角焊缝和T型焊缝要求进行磁粉或渗透检验，缺陷显示累积长度不低Ⅱ级的要求。
5、 强度、气密试验：卸气柱至调压柜之间管道强度试验采用洁净水作试验介质，实验压力为1.5倍设计压力，试验完成后，应将水吹扫干净。气密试验采用干燥空气或氮气，试验压力为1.15倍设计压力。
十三、设备配置表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
产地

主体部分
1
一级调压器
HPPR DN25
台
2
美国KIMRAY
2
二级调压器
RTJ-50/2.5 DN50
台
2
国产
3
气动紧急切断阀
DN25 PN320
套
2
德国 MHA
4
一级后安全阀
A42F—25 DN25
个
2
永一阀门
5
二级后安全阀
A42F—25 DN25
个
2
永一阀门
6
高压球阀
DN25 PN320
个
2
德国 MHA
7
高压过滤器
DN25 PN320
个
2
国产
8
法兰球阀
Q41F-25 DN25
个
4
国产
9
螺纹球阀
SZA 600 -1/2”NPT
个
4

10
螺纹球阀
SZA 600 DN25
个
2
国产
11
法兰球阀
PN16DJ DN50
个
4
国产
12

13
仪表阀
J13W-320P- M20*1.5
个
1
国产
14
仪表阀
J13W-64- M20*1.5
个
3
国产
15
针型阀
J13W-320P-1/2NPT

1
国产
16
针型阀
J13W-64-1/2NPT

3
国产
17
气动电磁阀
1/4”NPT
只
4
亚德克
18
一级换热器
JS-HWSA-1000
套
2

19
二级换热器
JS-HWSB-1000
套
2

20
水路截止阀
J41T-16C DN50
个
4
国产
21
燃气报警仪
DST-01
路
1
鼎世通
22
压力表
Y100*25 MPa
块
1
国产
23
压力表
Y100*2.5 MPa
块
2
国产
24
压力表
Y100*1.0 MPa
块
1
国产
25
压力变送器
0~25MPa
只
1
国产
26
压力变送器
0~2.5MPa
只
2
国产
27
压力变送器
0~1.0MPa
只
1
国产
28
温度传感器
PT-100
只
2
国产
29
温度计
-40~80℃
只
3
国产

序号
设备名称
规格型号
单位
数量
产地
30
管件法兰等附料
含辅料等
批
1
国 标
31
彩钢箱体

个
1

32
防爆接线盒
JHB-1-5
个
2

33
防爆照明灯
100W
盏
1

防爆开关
5A
个
1

计量部分
34

台
1

35

加臭系统
36

供热部分（锅炉改为电加热）
37

卸车部分
38

控制部分
39
中央控制柜

套
1

静态流程、数字显示、声光报警、安全连锁；形式：台式或柜式

其它要求

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