L-CNG加氣站技術(shù)方案

1、L-CNG加氣站技術(shù)方案原料氣（LNG）壓力：00.5MPa(A溫度：-162-130加氣條件CNG汽車的最大充裝壓力為20MPa，站內(nèi)CNG儲(chǔ)存壓力為25MPa。單車充氣時(shí)間最大不超過10分鐘。設(shè)計(jì)依據(jù)及原則（1）采用先進(jìn)、可靠、成熟的技術(shù)和設(shè)備，保證安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、方便用戶；（2）低投入高效益的原則；（3）嚴(yán)格遵守國家、行業(yè)的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，盡量參照國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。主要設(shè)計(jì)規(guī)范液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝卸標(biāo)準(zhǔn) NFPA59A-2000液化天然氣汽車系統(tǒng)技術(shù)要求 NFPA57-2000撬裝式液化壓縮天然氣（L-CNG）汽車加氣站技術(shù)規(guī)范Q/XJGH1004-2010

2、汽車加油加氣站設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50156-2002火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ116-88中華人民共和國爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝規(guī)程 GBJ16-87爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50058-92低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50054-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50052-95總圖布置L-CNG站采用撬裝設(shè)計(jì)。儲(chǔ)罐及其相關(guān)閥件組合在一起，自成一臺(tái)單體設(shè)備，布置儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上；高壓氣化器和高壓LNG泵分別單獨(dú)布置在一個(gè)撬裝式底座上,成為一個(gè)獨(dú)立的撬座設(shè)備，符合安全距離的地方；四臺(tái)售氣機(jī)布置在單獨(dú)的加氣島上,從而使整個(gè)加氣站比較簡潔。1、工藝流程L-CNG汽車加氣站是將低壓(00.6MPa、低溫(

3、-162145的LNG轉(zhuǎn)變成常溫、高壓(2025MPa天然氣的汽車加氣站。其主要設(shè)備包括：LNG儲(chǔ)罐、LNG低溫高壓泵、高壓汽化器、CNG儲(chǔ)氣庫(井、瓶組、順序控制盤、售氣機(jī)、自控系統(tǒng)等。儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG通過低溫高壓泵把LNG送到高壓空溫式汽化器。在空溫式汽化器中，液態(tài)天然氣經(jīng)過與空氣換熱，發(fā)生相變，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并升高到適當(dāng)?shù)臏囟龋諟厥狡饕挥靡粋涔矁膳_(tái)，兩組空溫式汽化器的入口處均設(shè)有手動(dòng)和氣動(dòng)切斷閥，正常工作時(shí)兩組空溫式汽化器通過手動(dòng)切換或通過氣動(dòng)閥自動(dòng)進(jìn)行切換，切換周期時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度和用氣量的不同而不同。當(dāng)溫度出口低于5時(shí)，低溫報(bào)警，自動(dòng)切換空溫式汽化器，同時(shí)除掉汽化器上的結(jié)霜，保證使

4、用的汽化器達(dá)到換熱的最佳效果，LNG汽化后的出口溫度應(yīng)超過5以上出口壓力為20MPa，當(dāng)空溫式汽化器出口的溫度達(dá)不到5以上時(shí)，通過水浴式復(fù)熱器使其溫度達(dá)到5以上，經(jīng)順序控制盤進(jìn)入低、中、高三個(gè)儲(chǔ)氣井，CNG加氣機(jī)分別由低到高從三儲(chǔ)氣井中取氣給汽車加氣。該工藝是利用LNG低溫高壓泵將LNG增壓到25.0MPa來完成低壓變高壓的過程。過程中LNG增壓泵的控制及操作中增壓泵的超壓停、低壓開泵、流體計(jì)量等都由控制臺(tái)自動(dòng)完成；該過程不使用天然氣壓縮機(jī)，僅使用小功率高壓低溫泵，無需冷卻水，這樣大大降低了噪聲污染，節(jié)約了大量的電能。工藝流程如下圖：（1）、卸車流程：在加氣站將LNG從槽車內(nèi)轉(zhuǎn)移至加氣站LNG

5、儲(chǔ)罐；槽車到站的壓力大概在0.4MPa左右，儲(chǔ)罐中的壓力在0.50.6MPa通過卸車增壓器給槽車儲(chǔ)槽的壓力，利用壓差把LNG送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。（2）、調(diào)壓流程：卸車完畢，由LNG高壓泵將LNG儲(chǔ)罐中的LNG加壓至20MPa以上，再通過高壓汽化器汽化成CNG，并進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣井或者高壓瓶組儲(chǔ)存； （3）、加氣流程：儲(chǔ)氣井中的CNG通過CNG加氣機(jī)向汽車加氣，當(dāng)儲(chǔ)氣井中壓力低至無法正常加氣時(shí)，高壓泵重啟并氣化給儲(chǔ)氣井補(bǔ)氣加壓，向汽車加氣。 （4）、控制系統(tǒng)：監(jiān)控各種設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行情況，使加氣站正常運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，與加氣站管理系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)一起構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)解決方案。（

6、5）、安全考慮低溫真空儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)率一般為0.2，這部分汽化了的氣體如果不及時(shí)排出，會(huì)使儲(chǔ)罐上部氣相空間的壓力逐漸升高。為保證儲(chǔ)罐的安全，通過降壓調(diào)節(jié)閥根據(jù)壓力自動(dòng)排出灌頂?shù)臍怏w（BOG），這部分BOG氣體經(jīng)BOG加熱后進(jìn)入民用管網(wǎng)或加氣站自用?；騽t將BOG加熱后通過一個(gè)小型壓縮機(jī)增壓至20MPa，然后進(jìn)入儲(chǔ)氣井。每臺(tái)LNG儲(chǔ)罐都安裝有高低液位報(bào)警設(shè)施及壓力高報(bào)警器。儲(chǔ)罐上及系統(tǒng)管道上均設(shè)置有安全放散閥，以保證儲(chǔ)罐和管道的安全，安全放散的氣體經(jīng)EAG汽化器加熱后通過放散管放空。兩組空溫式汽化器的入口處均設(shè)有手動(dòng)和氣動(dòng)切斷閥，正常工作時(shí)兩組空溫式汽化器通過手動(dòng)或切斷閥自動(dòng)進(jìn)行切換，切換周期時(shí)間根

7、據(jù)環(huán)境溫度和用氣量的不同而不同。當(dāng)溫度出口低于5時(shí)，低溫報(bào)警，自動(dòng)切換空溫式汽化器。2、主要設(shè)備選型（1）LNG儲(chǔ)罐根據(jù)本項(xiàng)目的規(guī)模特點(diǎn)選用立式真空罐,選用依靠容器本身的壓力，可采用壓力擠壓的辦法對(duì)外排液，不需要輸液泵排液，操作簡便、可靠性高；安裝方便，成本較低。理論日靜態(tài)蒸發(fā)率為0.2%/d。每臺(tái)儲(chǔ)罐配備一臺(tái)自增壓器。儲(chǔ)罐臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)綜合考慮氣源點(diǎn)的個(gè)數(shù)、氣源檢修時(shí)間、運(yùn)輸周期、用戶用氣波動(dòng)情況等困素，本工程根據(jù)用戶特點(diǎn)選用100m3立式真空儲(chǔ)罐1臺(tái)。工作壓力: 0.6MPa設(shè)計(jì)壓力：0.66MPa工作溫度：-162設(shè)計(jì)溫度：-196單臺(tái)水容積：105m3儲(chǔ)罐增壓器：每臺(tái)配備一臺(tái)自增壓氣化器

8、：設(shè)計(jì)進(jìn)口溫度/運(yùn)行進(jìn)口溫度：196/162設(shè)計(jì)出口溫度/運(yùn)行出口溫度：196/162設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa運(yùn)行壓力：0.55-0.6MPa單臺(tái)設(shè)計(jì)流量：200Nm3/h（2）高壓空溫式氣化器氣化器的氣化能力根據(jù)高峰小時(shí)用氣量確定，并留有一定富裕量。設(shè)計(jì)上配置兩組，互相切換使用。加氣站按每天工作15小時(shí)計(jì)算，選用2臺(tái)1500Nm3h空溫式氣化器和1臺(tái)1500Nm3h水浴式氣化器，互相切換。當(dāng)環(huán)境溫度較低，空溫式氣化器出口溫度低于5時(shí)，切換成水浴式氣化器，對(duì)LNG進(jìn)行加熱強(qiáng)制氣化。高壓空溫式氣化器主要工藝參數(shù)：工作壓力：25MPa設(shè)計(jì)壓力：27.5MPa工作溫度：-162設(shè)計(jì)溫度：-196立式，

9、主體材質(zhì)：管道1Crl8Ni9Ti鋁翅片氣化能力：1500Nm3h出口溫度： 環(huán)境溫度-10水浴式氣化器主要工藝參數(shù)：工作壓力：25MPa設(shè)計(jì)硬度力：27.5MPa出氣溫度：510加熱能力；1500Nm3h加熱用熱水由站內(nèi)自建的鍋爐房供應(yīng)或外來蒸汽（3）BOG氣化器LNG儲(chǔ)罐日蒸發(fā)率大約為02，這部分蒸發(fā)了的氣體,和槽車卸車的BOG，通過1臺(tái)BOG150Nm3h氣化器加熱、調(diào)壓后進(jìn)入管網(wǎng)。設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa工作壓力：0.40.6MPa設(shè)計(jì)溫度：-19660工作溫度：進(jìn)口溫度：-162出口溫度：環(huán)境溫度-10安裝方式：立式/臥式材料：LF21（4）EAG氣化器低溫系統(tǒng)安全閥放空的全部是低溫氣

10、體，在大約-107以下時(shí)，天然氣的重度大于常溫下的空氣，排放不易擴(kuò)散，會(huì)向下積聚。因此設(shè)置一臺(tái)200Nm3h空溫式放散氣體加熱器，放散氣體先通過該加熱器，經(jīng)過與空氣換熱后的天然氣比重會(huì)小于空氣，高點(diǎn)放散后將容易擴(kuò)散，從而不易形成爆炸性混合物。設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa工作壓力：0.40.6MPa設(shè)計(jì)溫度：-19660工作溫度：進(jìn)口溫度：-162出口溫度：環(huán)境溫度-10安裝方式：立式/臥式材料：LF21（5）卸車增壓器卸車增壓氣化器設(shè)計(jì)流量300Nm3/h，選用自然氣化空溫式氣化器，采用臥式結(jié)構(gòu)。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)進(jìn)口溫度/運(yùn)行進(jìn)口溫度：196/162設(shè)計(jì)出口溫度/運(yùn)行出口溫度：196/162設(shè)

11、計(jì)壓力：1.0MPa運(yùn)行壓力：0.6-0.7MPa單臺(tái)設(shè)計(jì)流量：300Nm3/h（6）儲(chǔ)氣井：根據(jù)該加氣站設(shè)計(jì)規(guī)模采用三個(gè)水容積為各4方的儲(chǔ)氣井設(shè)計(jì)壓力：25MPa體積：12m3（7）順序控制盤根據(jù)壓力的高低，從低到高向低、中、高儲(chǔ)氣井加氣。（8）加氣機(jī)根據(jù)本站加氣規(guī)模采用四臺(tái)雙槍加氣機(jī)工作壓力：25MPa流量：0.15m3/s（9）、儀表自控系統(tǒng)為保證本站安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，提高工作效率，本站的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)采用就地及控制室顯示，并通過站的控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制。主要進(jìn)行監(jiān)控的工藝參數(shù)類型包括：壓力液位、溫度、流量、燃?xì)庑孤?，并采用PLC系統(tǒng)控制1 在L-CNG加氣站建立中央控制室，采

12、用上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)儲(chǔ)運(yùn)管理系統(tǒng)與過程控制PLC 采集、監(jiān)控系統(tǒng)及攝像監(jiān)視、報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)站區(qū)的工藝生產(chǎn)運(yùn)行測(cè)控參數(shù)進(jìn)行集中顯示及管理，并將L-CNG加氣站生產(chǎn)運(yùn)行的重要參數(shù)傳送至中央控制室儀表盤上顯示和控制?？刂剖冶O(jiān)控、采集系統(tǒng)配備UPS 不間斷電源。2 對(duì)LNG 儲(chǔ)罐的液位、溫度及壓力設(shè)置就地顯示儀表檢測(cè)并遠(yuǎn)傳至控制室顯示。LNG 儲(chǔ)罐設(shè)置高、低限液位報(bào)警及超壓報(bào)警裝置，并按工藝運(yùn)行控制條件進(jìn)行緊急聯(lián)動(dòng)切斷控制，以防超裝和抽空，確保儲(chǔ)罐和管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3 在控制室與LNG 儲(chǔ)罐區(qū)、LNG 氣化區(qū)等部位設(shè)置緊急關(guān)閉系統(tǒng)（即ESD 系統(tǒng)），并在有可能發(fā)生天然氣泄漏的區(qū)域設(shè)置低溫檢測(cè)

13、報(bào)警裝置并按工藝條件進(jìn)行連鎖控制。4 在LNG 儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管線上均設(shè)置氣動(dòng)緊急切斷閥，并按照工藝運(yùn)行控制條件進(jìn)行緊急切斷控制。5 在兩組空溫式氣化器入口設(shè)緊急切斷閥，正常工作時(shí)兩組空溫式氣化器利用氣動(dòng)閥相互切換，切換的時(shí)間是通過工控機(jī)與PLC 儲(chǔ)運(yùn)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，按照工藝運(yùn)行控制條件進(jìn)行定時(shí)切換，設(shè)低溫報(bào)警并連鎖切換氣化器。6 在LNG 氣化器的液體進(jìn)口設(shè)置緊急切斷閥，該閥門與氣化器后的管道上溫度檢測(cè)裝置連鎖。7 在各連接設(shè)備的工藝管道上設(shè)置就地顯示儀表，并在對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)置可燃?xì)怏w泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置，報(bào)警信號(hào)通過信號(hào)線引入控制室儀表盤，在工控機(jī)上顯示，并在報(bào)警濃度范圍內(nèi)緊急聯(lián)動(dòng)，切斷站內(nèi)工藝運(yùn)行

14、控制的緊急切斷閥。8 氣化后的CNG在經(jīng)過加氣機(jī)流量、溫壓、補(bǔ)償計(jì)量，并將瞬時(shí)流量與累計(jì)流量值信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制室的PLC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)。9 設(shè)置自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)。在罐區(qū)設(shè)置火災(zāi)控測(cè)器，當(dāng)遇失火時(shí)，向總控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)打開相應(yīng)噴淋閥門，啟動(dòng)消防水泵，實(shí)施消防滅火。10 在高壓泵的出口上設(shè)置壓力變送器，遠(yuǎn)傳到PLC上，當(dāng)壓力超過21MPa時(shí)自動(dòng)停泵，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。（12）氮?dú)庀到y(tǒng)卸車時(shí)需用氮?dú)獯祾咝盾囓浌?，置換軟管里面的空氣。采用瓶裝氮?dú)饪刂茪鈩?dòng)閥的開啟、關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)閥門的自動(dòng)控制。3、安全設(shè)計(jì)由于目前國內(nèi)尚無針對(duì)液化天然氣的專門規(guī)范，而石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范中液化烴的定義中包含有

15、液化天然氣，因此在消防方面主要執(zhí)行的是石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB5016092中的相關(guān)條款，同時(shí)也部分借鑒了美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA 59A液化天然氣(LNG生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)：在氣化后的常溫CNG部分則主要執(zhí)行的是汽車加氣站設(shè)計(jì)規(guī)范出于安全要求，設(shè)計(jì)措施如下：1）緊急關(guān)閉系統(tǒng)（ESD）每臺(tái)LNG儲(chǔ)罐的底部進(jìn)液管和出液管均裝設(shè)了氣動(dòng)緊急切斷閥，在緊急情況下，可在卸車臺(tái)、儲(chǔ)罐區(qū)或控制室就近切斷。緊急切斷系統(tǒng)可控制LNG的連續(xù)釋放產(chǎn)生的危害。2）可燃?xì)怏w檢測(cè)儀在卸車臺(tái)、儲(chǔ)罐區(qū)、氣化區(qū)及加氣機(jī)等天然氣有可能發(fā)生泄漏的地方，均設(shè)置了可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，當(dāng)檢測(cè)出的環(huán)境中可燃?xì)怏w含量超標(biāo)(達(dá)到爆炸下限的20時(shí)發(fā)

16、出警報(bào)，工作人員可根據(jù)具體情況選擇處理。3）低溫檢測(cè)儀在儲(chǔ)罐底部等有可能發(fā)生LNG泄漏并有可能對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)造成損害的地方，設(shè)置低溫檢測(cè)儀，在檢測(cè)到異常低溫時(shí)報(bào)警。4）控制系統(tǒng)LNG儲(chǔ)罐液位設(shè)高、低液位報(bào)警，當(dāng)儲(chǔ)罐在空溫式氣化器進(jìn)液管道上設(shè)置氣動(dòng)緊急切斷閥，與出口溫度聯(lián)鎖當(dāng)氣化器結(jié)霜過多或發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)致出口溫度低于正常值時(shí)，報(bào)警并聯(lián)鎖切斷。此外，還設(shè)有一些溫度、壓力檢測(cè)項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)安全控制。5）安全泄放系統(tǒng)LNG的體積膨脹系數(shù)很高，通?？蛇_(dá)600倍，在密閉情況下，LNG受熱膨脹，引起管道內(nèi)壓急劇升高會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生破裂，因此，在液相管道兩道閥門之間加設(shè)安全閥。此外，LNG儲(chǔ)罐也設(shè)有安全閥，一旦罐內(nèi)

17、壓力超高，安全閥起跳，可將超壓氣體排出，保護(hù)儲(chǔ)罐。在高壓區(qū)管道設(shè)有安全閥當(dāng)管道壓力達(dá)到27.5MPa時(shí)安全閥起跳將超壓氣體排出保護(hù)管道。6）消防在LNG儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置了排液溝和積液池，安裝移動(dòng)式泡沫滅火裝置，廠區(qū)設(shè)置環(huán)狀消防給水管網(wǎng)，安裝地上消火栓若干，儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置1米高的擋液堤，并安裝消防水炮及消防噴淋裝置，此外儲(chǔ)罐區(qū)和氣化區(qū)還分別設(shè)置干粉滅火裝置若干。7）火災(zāi)報(bào)警卸車臺(tái)、儲(chǔ)罐區(qū)、氣化區(qū)均設(shè)置了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)感煙探頭探測(cè)到的情況報(bào)警或人為手動(dòng)報(bào)警。8）閥門、管道及管件站區(qū)工藝管道大體上分為兩種。介質(zhì)溫度大于-20的管道選用碳鋼無縫鋼管，材質(zhì)為20#鋼：介質(zhì)溫度小于-20的管道選用不銹鋼無

18、縫鋼管，材質(zhì)為0Crl8Ni9，高壓管道采用1Crl8Ni9Ti。LNG管件采用與LNG輸送管道相同(或相匹配技術(shù)要求的管件，如法蘭采用不銹鋼材質(zhì)的0Crl8Ni9，密封墊片采用不銹鋼金屬纏繞墊片。LNG系統(tǒng)在常溫條件下安裝，在低溫條件下運(yùn)行，兩者溫差很大（1800C），由此而來的膨脹及收縮應(yīng)力，設(shè)計(jì)時(shí)要據(jù)此考慮必要的柔性，以便最大應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。4、電氣設(shè)計(jì)1）、 設(shè)計(jì)范圍氣化站的電氣設(shè)計(jì)包括站內(nèi)建構(gòu)筑物的動(dòng)力、照明、防雷、接地等2 ）、供電系統(tǒng)供電條件：38ovAC ，三相，+ 7 % ，一10 % , SOHz ( 1 ）對(duì)功率因數(shù)的要求： 0 . 9 ( 2 ）自動(dòng)化系統(tǒng)接地電阻1 歐姆( 3 ）電氣系統(tǒng)接地電阻4 歐姆3 ）、保護(hù)與控制低壓設(shè)備的保護(hù)利用控制柜內(nèi)自備的過負(fù)荷、斷相等功能進(jìn)行保護(hù)；配置必須保系統(tǒng)的正常工作。4 、380V 異步電機(jī)的啟動(dòng)控制分兩種，大于45kw 的電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)，小于45kw 的電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)。5 ）、控制室外1 、2 區(qū)（爆炸危險(xiǎn)環(huán)境）所有用電及控制設(shè)備均要用隔爆型產(chǎn)品，其防爆等級(jí)符合爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求 的規(guī)定。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)金屬設(shè)備及工藝管道均作靜電接地處理。6 、低壓開關(guān)柜選用先進(jìn)技術(shù)的開關(guān)柜，配備優(yōu)質(zhì)