摘 要

本次设计对CNG加气子站的选址、平面布置、工艺流程进行了初步的设计，设计过程中，对重要设备及管线做出了相关的选型计算。在计算和设计的过程中都严格遵守了相关的规范 ，以保证加气站的正常生产和安全。

根据要求，本加气站的日加气量为20000m³，位于武汉市徐东大街，属于加气子站，气源为武汉市内的CNG加气母站，主要为 CNG出租车 和公交车加气。在进行平面布置时，严格按照规范中的安全距离对各设施进行了规划并使其符合工艺流程。

设备选型和管道的计算及校核是较为重要的部分，本设计分别对压缩机、储气装置、加气机、顺序控制盘、卸气柱进行了进行了选择，其中有的部分通过计算选择，有的设备通过借鉴以往加气站建设的经验选取。管道部分对主要管段的管径、壁厚进行了详细的计算，并对所得结果进行了校核计算，以保证其能满足生产需要。

加气站属于易燃易爆的场所且位于城区，因此安全和环保方面的问题也是不能忽略的，

本设计中对此按照相关规定给出了大致的的设计。

关键词：CNG加气子站；平面布置；工艺流程；设备选型

Abstract

The design of the CNG refueling substation site selection, floor layout, and process flow were initially designed. During the design process, the relevant equipment selections and calculations were made for important equipment and pipelines. In the process of calculation and design, all relevant regulations are strictly observed to ensure the normal production and safety of gas stations.

According to the requirements, the daily refueling capacity of the gas station is 20000m3. It is located at Xudong Avenue in Wuhan City and is a gas-filling substation. The gas source is the CNG refueling gas station in Wuhan City, mainly CNG taxis and buses. gas. In the layout of the plane, the facilities are planned strictly in accordance with the safety distance in the specification and are made to conform to the process flow.

Equipment selection and pipeline calculation and verification are important parts. This design has selected compressors, gas storage devices, dispensers, sequential control panels, and unloading columns. Some of them have been calculated. Some equipment was chosen by drawing on the experience of building gas stations in the past. The pipeline section has calculated the pipe diameter and wall thickness of the main pipe section in detail, and verified the results to ensure that it can meet production needs.

Gas stations are flammable and explosive places and are located in urban areas. Therefore, safety and environmental issues cannot be ignored.

In this design, a rough design is given in accordance with relevant regulations.

Key Word；CNG secondary fueling station；plane layout；technological process；type selection of equipment

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 项目概括 1

1.1.1 项目名称 1

1.1.2 项目规模 1

1.2 项目建设背景及其必要性 1

1.2.1 能源问题 1

1.2.2 环境问题 1

1.2.3 经济问题 1

1.3 CNG加气站国内外发展现状 2

1.3.1 国外发展现状 2

1.3.2 国内发展现状 3

第2章 项目选址及总图布置 4

2.1 站场选址 4

2.1.1 选择原则 4

2.1.2 站场确定 4

2.2 加气站总平面布置 4

2.2.1 主要设计依据 4

2.2.2 设计原则 4

2.3 功能分区 5

2.3.1 汽车加气区 5

2.3.2 工艺区 5

2.3.3 办公生活区 8

2.3.4 站内道路设计 8

第3章 CNG加气站工艺设计 9

3.1 工艺流程简述 9

3.2 工艺系统组成 9

第4章 工艺计算 10

4.1 设计参数 10

4.1.1 设计规模 10

4.1.2 设计压力 10

4.1.3 设计温度 10

4.1.4 设计流量及流速 10

4.1.5 天然气参数 11

4.2 管径计算 11

4.2.1 CNG管道管径 11

4.2.2 管道壁厚计算及校核 12

第5章 主要设备选型 15

5.1 压缩机 15

5.2 储气设施 15

5.3 加气机 17

5.4 卸气柱 18

5.5 顺序控制盘 19

5.6 污水罐 20

第6章 供电、供水系统设计 21

6.1 供电系统 21

6.2 供水系统 21

6.2.1 生产、生活用水 21

6.2.2 给、排水管网 21

第7章 消防安全设计 22

7.1 站内外建、构筑物及其安全距离 22

7.2 建、构筑物要求 22

7.1.1 储气井区 22

7.2.2 压缩机间 22

7.2.3 仪表间 22

7.2.4 加气罩棚 22

7.3 消防设计 22

7.3.1 消防给水系统 22

7.4 防雷、防静电设计 23

7.4.1 防雷相关措施 23

7.4.2 防静电相关措施：  23

7.5 防爆设计 23

第8章 安全生产与环境保护 25

8.1 安全生产方面 25

8.1.1 生产过程中可能的危险、危害因素分析 25

8.1.2 安全生产措施 25

8.2 环境保护 26

8.2.1 主要污染类型 26

8.2.2 废气的处理 26

8.2.3 废水的处理 26

8.2.4 噪声的治理 27

8.2.5 加气站绿化 27

8.3 环境监测 27

第9章 总结 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1 项目简介

1.1.1 项目名称

武汉市徐东大街CNG加气站设计。

1.1.2 项目规模

本加气站最大日加气量为2.0×10⁴ m³，类型为CNG加气子站。

1.2 项目建设背景及其必要性

1.2.1 能源问题

能源问题是影响经济发展的重要因素。中国的石油资源不足，供需矛盾突出，比较依赖进口。根据近几年来我国石油产量、进口量的对比预计中国石油产量的增长速度在以后的10年中减慢甚至会下降，并将越来越依赖进口。近几年来我国能源对外依存度达到60.69%，这十分不利于我国经济的正常发展和能源安全^[1]。目前国际原油价格大幅上涨，国内成品油价格居高不下，资源短缺形势加剧。随着经济的不断发展，中国的能源需求量逐年增加，能源短缺问题日益突出。目前，中国的成品油消费量已跃居世界第三位，未来10年将以每年4.3％的速度增长。这在全球是绝无仅有的。因此调整交通能源供应结构，缓解石油资源短缺，寻求替代能源已成为当务之急。作为清洁能源的天然气正是理想的替代者^[2]。

1.2.2 环境问题

近年来，中国不少地方出现了雾霾事件，部分城市空气污染严重。除气象因素外，车辆尾气排放也是主要原因之一。汽车尾气中一氧化碳，二氧化氮，碳氢化合物等主要污染物对城市大气环境造成的污染日益严重，污染物浓度的实际份额已超过60％^[4]。天然气具有清洁和高热值的优点，储量比石油大得多，并且长期以来一直被用作汽车的替代燃料。随着油价上涨，天然气汽车价格优势明显，近年来，天然气汽车发展势头迅猛。天然气已被世界公认为汽油和柴油最现实和技术上成熟的替代燃料。用天然气取代石油已成为必然趋势，CNG加气站的建设也出现了。

1.2.3 经济问题

根据中国和其他国家以往的经验，保持一定的油气价差是推动天然气汽车发展的有效手段。国内油气一般价差为3.5-4.0元。在意大利，荷兰，西班牙，瑞士，法国和其他国家，每立方米天然气价格只能在每升汽油价格的30-50％之间变化^[5]。市场实践证明，只有车主得到好处，汽车才能得到更好的推广。车主希望看到燃气车辆的优点，特别是当天然气汽车的性能接近或比汽油车辆更强时，而且在经济上更经济，这样这些业主就可以拥有改装汽车的热情。压缩天然气的原材料价格相对稳定，具有比汽油更强的抗涨价能力。在使用时，它具有安全性高，抗爆震能力强，发动机寿命长等优点^[6]。

压缩天然气汽车项目属于市政公用部门，能够有效改善城市环境质量，对提升城市整体实力具有积极作用。实施车用压缩天然气具有广阔的市场前景,原材料价格和天然气销售价格具有较强的市场竞争力,因此该项目具有很强的抗风险能力。。 

在我国，随着天然气管网的不断完善，“西气东输”工程的加快，并且国家逐步重视节能减排工作和改善人居环境的工作，天然气必将成为未来城市公共交通和城际交通的主要替代能源。可以预计，中国大中城市的天然气汽车将在未来迅速普及。 

1.3 CNG加气站国内外发展现状

1.3.1 国外发展现状

国外CNG加气站的技术水平和发展趋势以美国安吉公司（ANGI）、加拿大IMW 公司和意大利新比隆公司等外国厂家的CNG技术为代表。  

加气站通常采用撬装结构，并根据集装箱式和模块化设计进行设计。将天然气净化系统、压缩机、冷却系统、控制系统、气体回收系统、储气井等部分分开设计后由厂家进行统一安装。该箱体具有降噪，防爆，防雨和便于运输等功能。这种设计方式还允许用户自主选择需要的部分。对于加气站的安全，通常采用防爆设计，集中清空，紧急关闭，安全泄压，自动关闭燃气销售机等措施。 

美国CNG加气站一般都是高度自动化的，运行过程一般包括启动、净化、压缩、给气瓶组充气、为CNG汽车供气等过程。并由气体实际压力按照低压，中压和高压的顺序给车辆充气，完全按一定的序自动运行。如果发生故障，系统会立即报告报警并自动关闭系统进行故障诊断和故障排除。

在设备方面，制造商已经形成了自己的固定工艺流程和结构模型。任何结构都有一些变化，或者某个设备已被部分替换，或者某些功能已被添加。这些根据不同的用户需求或不同地区的需求进行修改。现场施工的数量非常少，只要接通电源和气源，就可以安全地连接到燃气销售机^[7]。

1.3.2 国内发展现状

20世纪50年代，中国四川省开始了CNG车辆研究和车辆转换测试，随后随着石油供应改善而停止测试。在20世纪80年代中期，一些CNG加气站被引入，中国第一个CNG加气站在四川成立。截至2014年底，压缩天然气车辆数量已达350万台，并且有近3，500台压缩天然气加气站。近年来，CNG加气站的增长速度逐年放缓。国内压缩天然气加气站主要分布在西南，西北，山东等地区，主要是由于天然气在这些地区的使用较早，符合最近使用压缩天然气的原则。目前压缩天然气市场较为成熟，压缩天然气站利用率明显高于液化天然气站。预计到2020年，中国的天然气汽车数量将达到1050万至1000万台，压缩天然气加气站的数量将达到9，000-10，000座。到2020年，“两用燃料”出租车比例将达到85％-90％，天然气汽车和客车的比例将超过50％。到2020年，中国汽车天然气消费量将达到8000-9000亿立方米，占全国天然气消费总量的25％以上，将成为天然气消费领域的首位^[8]。

在中国石化集团公司江汉三基工厂生产的技术是我国加气站技术的缩影，撬装化结构等产品方面，部分厂家生产的开放式结构产品基本反映了目前国内 CNG加气站的技术水平。脱硫设备和干燥设备都比较大，一般采用水冷和后期净化干燥的方法。与国外相比，天然气压缩机，天然气销售机等设备仍有较大差距。所选用的脱硫工艺和设备也有较大不同^[9]。

第2章 项目选址及总图布置