LNG加气站方案.docx

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LNG加气站方案

LNG汽车加气站方案

项目名:

3万/天汽车加气站方案

客户:

佰焰（天津）燃气科技发展有限公司

编号:

2011-0201

日期:

2010/02/14

1.0方案说明

设计依据：

按照300辆重载卡车，每日行驶200公里，每百公里平均耗气量45标方设计，则300辆车每日总耗气量为27000标方。

本站设计按照日供气量30000万标方设计。

储罐：

2座60立方米储罐，储存量约7万立方米（标方），约2.5天的储存量。

低温泵：

2台

LNG加气机4台：

（单车加气时间10分钟-包括进车出车时间），4台加气机连续工作工作6-7小时可满足约150辆车加气需求。

（一辆车约400公里加一次气，即2天加一次气）。

考虑到车辆加气的不平均性，加气时间应为10-12小时。

4台加气机可满足车辆加气需求。

辅助系统：

由控制系统、相关设备、电器设备、管路部分组成，确保加气站的储存能力和加气能力，并减少运行过程中的气体排放。

1.1设计依据

依据业主提供的相关资料以及相关技术要求所规定的内容。

1.2遵循的主要标准、规范

由于目前国家还没有出台正式的LNG加气站相关规范，所以通常在建设LNG加气站时所遵循的规范如下：

NFPA57-2002液化天然气（LNG）车用燃料系统规范

GB50156-2002《汽车加油加气站设计和施工规范》

GB50028-2006《城镇燃气设计规范》

GB/T20368-2006《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》

GB/T19204-2003《液化天然气的一般特性》

GB17820《天然气》

GB18047《车用压缩天然气》

CJJ84-2000《汽车用燃气加气站技术规范》

SY0092-98《汽车用压缩天然气加气站设计规范》

SH/T3134-2002《采用撬装式加油装置的汽车加油站技术规范》

AQ3002-2005《阻隔防爆撬装式汽车加油（气）装置技术要求》

GB50016-2006《建筑设计防火规范》

GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》

GB50351-2005《储罐区防火区设计规范》

GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》

SY/T5225-2005《石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程》

GB50052《供配电系统设计规范》

GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

GB50057《建筑物防雷设计规范》

GB50011-2001《建筑抗震设计规范》

GB20191-93《构筑物抗震设计规范》

SH/T3147-2004《石油化工构筑物抗震设计规范》

1.3设计原则

由于国家尚未颁布LNG加气站的国家标准，我们的设计参考国际上成熟国家的相关规范，并针对国内的情况进行适当提高相关要求的原则进行，并在工艺设计上以安全为首要考虑前提，工艺设计必须满足技术先进可靠，生产工艺简捷、稳定的要求，并尽可能节约投资。

1.4平面布置

站区包括2台60m3立式LNG储罐，1台储罐增压器、1台卸车增压器、1个LNG加气撬（含2台低温潜液泵、泵池，相关真空管线，工艺阀门等）、4台LNG加气机、1套站控系统等必要设备。

1.5工艺设计总则

加气站在现场安装后将储罐、加气撬、加气机进行相连，使低温泵对应加气机实现单独加气。

2.0LNG加气站工艺说明

2.1工艺流程

􀁺卸车流程：

LNG槽车—密闭接头—LNG泵—LNG储罐

从LNG液化厂用低温运输槽车将LNG运至汽车加气站，通过加气站卸车接口、低温管道、潜液泵、阀门等将LNG灌注到加气站的低温贮罐中。

本站设计，还实现了利用普通增压器卸车的功能，通过调压气化器实现普通LNG气化站卸车方式，可以在LNG加气站初次使用时卸车或者为了保护泵减少泵的使用频率时可以使用此普通卸车方式，在LNG槽车不带增压器的情况下，仍然可以实现槽车增压卸车。

􀁺汽车加液流程：

LNG贮罐—LNG泵—LNG加气机—LNG车载气瓶

给车辆加气时，先将加注管路通过专用的LNG加液枪与汽车上的LNG瓶进液接口相连接，控制贮罐内的压力将LNG传到潜液泵中，通过加气机来控制泵运转输送的流量，同时用LNG流量计计量出输送的液体，在控制面板上反显示质量（或标方数）和价格。

􀁺调压流程：

LNG贮罐—储罐增压器—LNG储罐

储罐中的部分LNG输送到调压气化器，汽化后通过气相管路返回储罐，并通过升压调整阀使储罐压力达到设定的工作温度。

􀁺泄压流程：

LNG贮罐—安全阀（泄压）

LNG贮罐内气相压力高于安全阀设定压力，安全阀自动泄压。

LNG加气设计加气量为30000Nm3/天，系统的主要特点还包括：

1．设计温度-196℃～+60℃

2．蒸发率≤0.2%

3．噪音≤55dB

4．无故障工作时间≥5000h

5．应用技术要求符合相关美国和国内标准要求

6．加气系统计量误差≤1.0%

7．主要功能具有:

低温泄漏、爆燃、消防、生产保护等安全监控、报警系统和应急保护系统；

2.2LNG加气工艺流程和主要工艺设备选型

2.2.1LNG加气工艺流程优点：

1、在停电且又急需加气的情况下可以通过储罐自增压的方式给汽车加气

（注：

此时是应急情况，无法将钢瓶全加满）；

2、可以实现自增压卸车也可用泵卸车；

3、自增压卸车的同时还可以用泵给汽车加气，自增压卸车与加气两者互

不影响。

4、卸车时将储罐中的气体液化，卸车时无需进行排空；为用户节省卸车

时间和排空气体成本。

5、更加优化的泵池设计，尽可能的减少系统热损。

6、所有放散气体均通过EAG加热器加热后再集中排放；

7.LNG加注机内部管线采用保温管路大大降低了系统的热损；

8.本系统自动化程度高，常用的所有功能全部由PLC控制气动

截止阀完成，无需操作人员频繁手动操作。

2.2.2低温烃泵:

技术参数：

介质：

LNG

流量范围：

12m3/hr（液态）

进出口压差：

0.6-0.7MPa（G）

设计扬程：

35-450M

最大扬程：

450M

设定转速：

5100RPM

最大流量：

340升/分钟

转速范围：

1500-6000RPM

所需进口净正压头：

0.9M

电机功率：

15HP（11KW）

电源：

3相，380V，50HZ

2.2.3LNG加气机：

2.2.3.1主要功能与特点：

1、机箱主体采用全不锈钢制作，养护方便，外表新颖、美观、简洁。

2、防爆设计，安全可靠。

3、突出人性化设计，大大减轻加气工移动加气枪的操作强度。

4、选用美国爱默生公司超低温质量流量计，可选择体积加气或质量加气两种加气模式，计量准确。

5、LNG加注枪和气相回气枪可选用美国原装进口产品,密封好,寿命长。

6、选用高亮度液晶显示屏，字体清晰醒目。

7、具有非定量加气、预置定量加气功能。

8、具有掉电数据保护、数据延长显示及重复显示功能。

9、可以实现与站控系统的数据通讯，接受站控系统的监控与管理。

10、可配合站控系统实现一泵多机同时加气的功能。

2.2.3.2主要技术指标

适用介质

液化天然气（LNG）

流量范围

0～150L/min

计量准确度

±1.0%

额定工作压力

1.6Mpa

环境温度

-30℃～55℃

管路温度

-196℃～55℃

计量单位

Kg、L、Nm3

读数最小分度值

0.01Kg、（L、Nm3）

单次计量范围

0～9999.99Kg（L、Nm3）

累计计量范围

99999999.99Kg（LNm3）

加气软管

1英寸不锈钢软管4m

气相回收软管

1/2英寸不锈钢软管4m

加气枪头

LNG专用加气枪

气相管接头（可选）

美国Macro-Tech公司1/2英寸快速接头。

工作电源

220VAC5A

外形尺寸

2200*1100*450

重量

450KG

防爆等级

整机防爆ExdibemⅡAT4

主要设备：

1、智能式电子计量控制器壹套（不锈钢操作键盘）

2、压力传感器壹套（罗斯蒙特或ABB）

3、气动球阀（或闸阀）两套（国产）

4、气液分离器壹台（国产）

5、安全阀、止回阀等壹套（国产）

6、质量流量计壹套（美国艾默生）

7、加液枪壹台（国产）

8、回气枪壹台（国产）

2.2.3.3主要结构及工作原理

液化天然气售气机主要由机架、流量计、气液分离器、加气枪、回气枪、吹除枪、安全阀、气动截止阀、压力传感器、拉断装置、电源接线盒、电源控制盒、微机控制器（包括微机板，液晶显示器和键盘）、连接管路等组成。

加气时，将加气枪连接到汽车加气口上，微机控制器接受站控系统的指令，控制相应的阀门动作，使LNG通过加气管路进入汽车储罐，智能流量变送器将管路中的参数（流量、LNG温度、密度等等）传输给微机控制器，微机控制器进行处理后，一方面向站控系统传送相应的控制信号，一方面通过显示器显示加气总量和金额。

回气管路是为了卸放车载瓶中的高压气体。

吹除管路是用于吹除加气枪和加气口上的霜雪或污物，保证密封和便于操作。

售气机外观实景照片

售气机内部主要

工艺管路布置图

2.2.4LNG低温储罐：

2.2.4.1产品结构和性能的描述

①立式双圆筒结构，内筒选用0Cr18Ni9或进口304不锈钢，封头选用标准椭圆型封头，外筒选用16MnR优质碳素钢，内外筒之间采用专用的美式支承结构。

夹层厚度250mm，夹层充填珍珠岩绝热材料并抽真空，出厂真空度优于国家标准，确保日蒸发率的指标；。

②外罐表面进行了彻底的喷砂除锈处理，油漆选用进口油漆，确保油漆至少三年内不变质。

③贮槽采用顶部进液方式，且分别配置进、出液采用双套截止阀。

低温管线采用集中引出，便于操作与控制。

④内胆设置了由安全阀、爆破片组合而成的双安全系统装置，在正常使用状态下，一套处于工作状态，另一套处于备用状态，若处于工作状态的安全阀或爆破片起跳，立即打开手动泄压阀泄压至贮槽的最高工作压力以下，同时通过手动柄迅速将安全装置切换至备用系统，从而有效地保证贮槽的安全性。

⑤贮槽支承采用4只支脚结构，牢固可靠，设计专门的吊挂结构，充分保证运输及起吊过程的方便性、安全性。

⑥在低温液体贮槽上采用进口真空隔离阀、进口真空规管，提高了贮槽夹层真空度的测量精度，延长了贮槽的使用寿命，提高了贮槽的质量。

⑦低温液体贮槽上采用进口油漆，不仅减少了大气对贮槽外表的腐蚀，而且稳定了夹层的真空度，提高了产品本身的品质。

2.2.4.2储罐技术参数（仅供参考）

项目

单位

指标（参数）

备注

容器类别

内容器

外壳

Ⅲ类

充装介质

LNG

工作压力

MPa

1.2

真空

设计压力

1.56

-0.1

气压试验压力

1.1

/

气密性试验压力

1.2

/

安全阀开启压力

1.26

/

有效容积

m3

60

/

充满率90%

几何容积

m3

筒体尺寸

mm

直径×厚度

设计温度

℃

-196

50

日蒸发率

≤0.3%/d

真空度

Pa

3

主体材料

0Cr18Ni9

Q235-B

焊接接头系数

1

0.85

射线无损检测

100%RT

（A、B类）

20%UT+100%PT

（A、B类）

JB4730-94

腐蚀裕度

mm

0

1

空重

Kg

22000

装载质量

Kg

46000

绝热形式

真空粉末绝热

外形尺寸

mm

3000×15000

直径×长度

2.2.5：

加气撬和工艺配管

根据本工程的特点，LNG加气站配管设计主要内容包括以下几个方面：

工艺管线设计：

包括低温下的各种工艺管道、管件及阀门、安全泄压、吹扫管线设计：

包括氮气吹扫系统、安全放空系统、一次仪表安装及管道设计：

包括测量压力、温度、流量等参数的一次仪表安

装和保冷（保温）设计

本项目都按照低温工艺管线设计，设计温度-196度。

1）管道

材质为奥氏体不锈钢，钢号为0Crl8Ni9，符合GB/T14976-94《流体输

送用不锈钢无缝钢管》。

配管用标准外径采用GB8163或SH3405（壁厚

系列为SCH10s）；

2）管件

材质为奥氏体不锈钢，钢号为0Crl8Ni9，符合GB/12459-90标准的对

焊无缝管件（冲压）；

3）法兰

材质为奥氏体不锈钢，钢号为0Crl8Ni9，符合HG20592-97标准的公制

凸面带颈对焊钢制法兰；与法兰相应的紧固件采用专用级双头螺栓螺母

（0Cr18Ni9），应经过冷加工硬化；

4）密封垫片

采用C型不锈钢金属缠绕垫片，金属材料为0Crl8Ni9，非金属材料为

PTFE。

5）阀门

采用专用低温阀门，应满足输送LNG压力（压力级PN1.0Mpa）、流量

要求，且具备耐低温性能（-196℃）。

主要包括：

专用长轴截止阀、短轴

截止阀、闸阀、三通阀、安全阀、止回阀等等，另外还包括气动低温阀

门：

紧急切断阀、升压调节阀、减压调节阀及管道压力控制阀等。

管道

阀门选用按照API标准制造的专用液化天然气用不锈钢阀门，钢号为

0Cr18Ni9，保温管段采用长轴式，不保温管段采用短轴。

阀门与管道间

的连接可采用焊接型式连接或法兰连接型式。

2.2.6安全泄压、放空系统设计

安全泄压系统主要由安全阀、安全阀出口支管、各手动放空支管、放空总汇集管、EAG加热器、阻火器、放散管组成。

一、安全阀及爆破片

根据泄放介质及泄放量的不同，本加气站可分为三种不同的安全阀，依次为低温弹簧封闭全启式安全阀、低温弹簧封闭微启式安全阀和常温弹簧封闭全启式安全阀。

在LNG贮槽的内槽及外槽和缓冲罐上设置爆破片。

二、放空系统设计

放空系统包括低温放散系统和常温放散系统，主要由各手动放空支管、安全阀出口支管、汇集管、EAG加热器、阻火器、放散管组成。

阻火器内装耐高温陶瓷环，安装在放空系统汇集管的末端上，当放空口管处出现着火时可以防止火焰回窜，起到阻隔火焰作用，保证设备安全。

2.3自控仪表

LNG加气站自动控制系统包括两个部分，一个部分加气机控制系统，另一个部分是站控系统，这两个部分既有各自不同的控制功能，相互独立又是相互紧密联系，缺一不可。

2.3.1加气机控制系统

加气机自带控制系统，并与站控系统协同工作。

2.3.2站控系统

站控系统主要承担的任务是对储罐、低温泵、站内工艺阀门以及加气机的监控和管理，完成卸车、储存、调压、加气等各种工艺过程的采集、控制、显示、报警等监控功能，又具有参数查询、历史记录查询及报表打印等管理功能，同时要完成对气站的安全状态进行监测，通过泄漏报警仪等监测设备及时发现泄漏等隐患，并予报警并关闭紧急切断阀。

站控系统由传感器、变送器、电磁阀、PLC、工控机等设备组成。

2.3.2.1站控系统的设备构成：

2.3.2.2站控系统主要功能有：

􀁺控制功能：

a.控制系统状态模式的设计

加气站的工艺分为卸车、调压、加气和待机等运行模式，控制系统针对

这几种不同的工艺运行模式分别自动进行切换和控制。

b.泵的运行控制

控制系统针对不同的工艺运行模式，对低温泵进行启停和调速控制，以

保证各种运行模式下所需的速度和压力，保证在安全高效下运行。

c.流程阀门的自动控制

控制系统针对不同的工艺运行模式各工艺阀门的开闭进行自动控制

􀁺数据采集显示功能

控制盘上显示的参数应有：

储罐压力

储罐液位

泵池温度

泵的出口压力

泵的转速

泵的运行时间

售气机温度

􀁺报警和故障诊断功能

可燃气体超限报警

储罐液位超限报警

储罐液位超限报警

系统安保提示报警

LNG泵抽空报警

LNG泵超压报警

􀁺数据查询和报表打印功能

􀁺通讯功能：

站控系统的控制功能主要两个：

一是与加气机的通讯，通过与加气机的

通讯完成对加气机的管理和加气数量的采集,同时根据加气机的命令完成

对低温泵在模式下的控制。

3.0工艺流程图（仅供参考，以最终施工图设计为准）

见附件：

工艺流程图

4.0电气

4.1全站用电负荷及对电源的要求

本站工艺用电负荷不超过100kw。

4.2供配电系统

本站用电负荷量较少，按GB50052《供配电系统设计规范》设计一路电源，在设备区15米之外设配电柜一个.装置供配电电缆和控制电缆采用穿钢管保护敷设,并采取密封措施。

5.0站区平面布置图

见附件：

站区平面布置图

站区平面布置图说明：

1）此站区平面布置图按照2006版《汽车加油加气站设计与施工规范》进行设计布局，并参照准备于2012年颁布实施的《LNG汽车加气站设计与施工规范》。

2）此站区平面布置周边按照三类建筑防火间距要求布置，如周边无建筑或建筑防火等级低占地面积还可缩小，如周边建筑防火等级高，站区面积还需扩大。

具体占地面积还需根据现场情况确定，此图只是常规测算只供参考。

6.0投资估算

序号

名称

规格

单价（万元）

备注

1

设计费

　可研、初设、施工图

30

2

设备

设备及控制系统

495

3

安装费用

55

估算

4

安装材料

50

估算

5

土建费用

房屋、地面、消防水池、罩棚

150

估算

6

预冷调试

10

7

消防

25

估算

8

监理

10

8

其他

10

合计

土建、安装施工、消防均为初步估算值。

应以预算或决算为准。