加气站无储气井瓶组建站解决方案.docx
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加气站无储气井瓶组建站解决方案
建议挖除上部黄土状粉土，以下部角砾层作为建筑基础下卧层，采用换填处理方式，用砂夹石垫层法垫至泵站基底高程作为基础使用。
第七章天然建筑材料
7.1块石料
太阳山石板泉料场位于同心县韦州镇水套村东，岩性为儿叠系上石盆子组在砂岩，岩质坚硬，岩石天然容重2.68-2.75g/cm3，抗压强度600-80Mpa，软化系数0.80-0.88，是较好的石料，开采较容易，有用层厚度大，厚层占90%左右，产地面积500×50平方米，可开采储量约20万方。
距离坝址区约35km。
7.2砂砾（卵）石料
皮条沟料场位于红寺堡区海子塘，料场为第四系中新统冲积层。
卵砾石料粒度模数6.18～6.63，针片状含量1.5～2.2%。
砂料粒度模数3.0左右，含泥量2.7%,比重2.65，坚固性2.55，含微量云母。
产地面积1000×200平方米，可开采储量40万立方米。
本料场与库区有公路相通，交通运输便利，距坝址区距离20Km左右。
7.3土料
填筑土料主要来自库区内部，设计填筑土方量约60万m3。
为了复核土料场的分布、储量、质量及有效深度，初设阶段共布置探井10个，全分析样11组。
库区料场均为一层较薄风积沙覆盖，以砂壤土、壤土为主局部含细砂较多，厚度约4-5m。
砂壤土、壤土的天然含水量11.0～4.2％，干容重1.29～1.50g/cm3。
料场面积约30万m2，总储量约180万m3；上部风积沙层厚度0.2－0.5m，风积沙层的储量15万m3；壤土、砂壤土的有用储量为165万m3。
库区料场储量满足设计用量。
7.2.2土料的物理性质
7.2.2.1比重试验
比重试验用比重瓶法测定。
库区料场土的比重在2.69－2.71之间，平均值为2.69。
7.2.2.2颗粒分析试验
颗粒分析试验用密度计法测定。
库区料场从颗粒组成看，土样以粉粒（0.075－0.005mm）为主，其含量约占53.9%-81.6%，平均67.7%；砂粒（2－0.075mm）占9.3%-40.3%，平均24.8%；粘粒（<0.005mm）占2.4%-21.0%，平均6.8%；土的不均匀系数为7.69-28.26，平均值为17.22；曲率系数为1.66-3.85，平均值为2.24。
粘粒含量小于10%，不能满足《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》的规定（规定标准:
10％～30%）。
7.2.3土料化学性质
根据可研阶段土料化学性质试验结果显示，库区料场的易溶盐在0.111％－0.328％之间，中溶盐含量在0.01％－0.09％之间，符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》的规定（规定标准<3％）；有机质含量在0.15％－0.24％之间，符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》的规定（规定标准<5％）。
7.2.4土料的力学性质
7.2.4.1击实试验
为了复核库区料场土料在0.97压实度下的的最大干密度和最优含水率，对库区料场土料进
行了击实试验。
击实试验结果
序号
取土探井（土样编号）
最大干密度
最优含水率
g/cm3
%
1
T1（乌砂塘1#）
1.88
12.0
2
T2（乌砂塘2#）
1.83
12.8
3
T3（乌砂塘3#）
1.76
13.8
4
T4（乌砂塘4#）
1.80
12.6
5
T5（2011-A5-201）
1.867
12.1
6
T6（2011-A5-202）
1.769
15.6
7
T7（2011-A5-203）
1.857
12.1
8
T8（2011-A5-204）
1.906
12.6
T8（7264）
1.71
8.1
9
T9（7265）
1.72
7.9
10
T10（7266）
1.83
12.8
从表中可见，库区料场土料在0.97压实度下的最大干密度在1.71-1.906g/cm3之间，平均值1.81g/cm3；最优含水率7.9-15.6%之间，平均值12.0%。
7.2.4.2剪切试验
根据要求，对库区料场对11组土料进行了0.97压实状态、饱和状态剪切试验，试验干密度根据甲方要求按0.97压实度下控制。
试验方法严格按照水利水电部颁发的《土工试验规程》SL237-1999中规定的剪切试验进行。
库区料场土料在0.97压实状态下，直剪试验（天然慢剪）显示，强度指标C在13.0～16.0kpa之间,平均值为14.3kpa。
内摩擦角φ在19.0º～22.0º，平均值为20.6º，依据《碾压土石坝设计规范》中对参数选取的规定，建议值C取14.0kpa，φ取20.0º。
饱和状态下（饱和慢剪强度指标C在10.0～14.0Kpa之间,平均值为12.1Kpa。
内摩擦角φ在17.5º～20.5º，平均值为19.3º，依据《碾压土石坝设计规范》中对参数选取的规定，建议值C取12.0Kpa，φ取19.0º。
同时库区料场土料在0.97压实下的饱和状态，三轴剪切试验显示，总应力指标Ccu在16.78～21.23Kpa之间,平均值为19.0Kpa，Фcu在32.0～34.0Kpa之间,平均值为33.0º；有效应力指标Cˊ在9.48～16.42Kpa之间，平均值为12.95Kpa，Фˊ在33.5—35.0º之间,平均值为34.25º。
7.2.4.3渗透系数试验
对所要求的15组土样进行了压实度0.96及0.97下的渗透试验，渗透试验结果显示，库区
料场压实度0.96下的渗透系数在1.01×10-4-2.35×10-4cm/s之间，平均渗透系数为1.56×10-4cm/s；0.97下的渗透系数在2.14×10-5-7.86×10-5cm/s之间，平均渗透系数为6.08×10-5cm/s。
。
从试验结果来看，库区料场土料在0.96压实度下渗透系数大于1.0×10-4cm/s，不符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）的规定（规定标准:
<1.0×10-4cm/s）；在0.97压实度下库区料场土料的渗透系数小于1.0×10-4cm/s，符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）的规定（规定标准:
<1.0×10-4cm/s）。
鉴于库区料场土料性质较差，建议坝体设计压实度为0.97。
渗透系数试验结果
序号
取土探井（土样编号）
压实系数0.97对应的干密度
压实系数0.97对应的渗透系数
压实系数0.96对应的干密度
压实系数0.96对应的渗透系数
g/cm3
cm/s
g/cm3
cm/s
1
T1（乌砂塘1#）
1.88
6.13×10-5
1.80
1.01×10-4
2
T2（乌砂塘2#）
1.83
6.86×10-5
1.76
1.11×10-4
3
T3（乌砂塘3#）
1.76
2.14×10-5
1.69
2.35×10-4
4
T4（乌砂塘4#）
1.80
7.86×10-5
1.73
1.75×10-4
5
T5（2011-A5-201）
1.867
7.21×10-5
/
/
6
T6（2011-A5-202）
1.769
4.83×10-5
/
/
7
T7（2011-A5-203）
1.857
3.68×10-5
/
/
8
T8（2011-A5-204）
1.906
5.32×10-5
/
/
T8（7264）
1.71
6.70×10-5
/
/
9
T9（7265）
1.72
7.63×10-5
/
/
10
T10（7266）
1.83
8.52×10-5
/
/
7.2.4.4压缩试验
为了提供坝体计算所需参数，对18组土料进行了0.97压实度下的非饱和状态、饱和状态的压缩试验，压力等级为200、300Kpa.
库区料场土料在0.97压实度下的非饱和状态，在0.1－0.2Mpa范围的压缩系数在0.04－0.27Mpa-1之间，平均值0.12Mpa-1，压缩模量在5.75－35.71Mpa，平均值16.46Mpa，属中等偏低压缩性土。
在饱和状态下，在0.1－0.2mpa范围的压缩系数在0.07－0.19Mpa-1之间，平均值0.12Mpa-1，压缩模量在8.44－21.40Mpa，平均值13.93Mpa，属中等偏低压缩性土；压缩试验建议值按规范取平均值。
第八章结论与建议
8.1工作区所处构造部位为相对稳定的部位，构造活动发生在第三系以前，未发现有活动断裂存在，属于新构造活动微弱、地震活动稀少的地区、不具备发生强烈地震的背景。
8.2据查《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）工作区的地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度0.20g，地震基本裂度为Ⅷ度。
最大冻土深度1.37m。
8.3库区表部为粉、细砂、黄土状粉土、角砾组成，第三系中新统红柳沟组（N1h）砖红色泥质砂岩、砂质泥岩为库区基底，属于相对隔水层，虽强风化层局部为中等透水层，但下部为弱透水或微透水层，透水率向下递减。
通过库区勘察，构造上未发现透水构造，压水试验资料显示，基岩的透水率下部均小于10Lu。
角砾层属强透水层，厚度大，若不对其进行清理或不采取防渗措施，根据设计方案，待水库蓄水后，水位将高于库区周围地面，可能会产生库区渗漏问题。
鉴于以上坝址工程地质条件，建议采用土工膜全库盘防渗，以减少水库渗漏损失。
8.4库区内不会产生淹没问题。
库区周边为农田、林地、草地，地势低洼，其地面高程低于水库的正常蓄水水位。
库区主要地层基本由三层结构组成，上部为单元层黄土状粉土，中部单元层为角砾层，下伏基底岩层为泥质砂岩、砂质泥岩组成。
上部黄土状粉土及砂砾层和库外存在渗漏通道，会出现库内水体通过渗漏通道流出坝区而产生浸没问题。
建议在坝址下与基岩相对隔水层之间作防渗处理。
8.5坝基进入基岩6.0m范围内，基岩的透水率为15.7-19.4Lu，属中等透水层；基岩6m－11m范围内，基岩透水率小于10Lu，渗透系数0.076m/d,属弱透水层。
基岩11m－16m范围内，基岩透水率小于5Lu，渗透系数0.045m/d,多属弱透水层，局部为微透水。
建议对坝基吕容值>10的地层进行帷幕灌浆处理，处理深度按照相关要求深入吕容值<10的地层以下5m。
8.6坝基土表层为风积粉砂、角砾属强透水层，、黄土状粉土属中等透水层、建议对第四系覆盖层予以清除或作防渗处理；湿陷实验结果表明，蓄水库坝址区黄土状粉土湿陷类型为非自重～自重湿陷性，湿陷等级大部分为I级（轻微）～Ⅱ级（中等，仅探井BT1中为Ⅲ级（严重。
建议场区黄土状粉土整体按照自重湿陷Ⅱ级（中等考虑，采取浸水配合强夯消除部分或全部的湿陷量。
8.7依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487－2008）附录P，判定坝址区表部的风积粉砂为可能液化土，建议挖除处理；下部黄土状粉土和粉砂均为第四系晚更新统的地层，判定坝址区黄土状粉土、粉细砂为不液化土。
8.8第三系红柳沟泥质砂岩、砂质泥岩，泥质胶结，遇水易软化。
砂质泥岩、泥质砂岩自由膨胀率位于30%左右，属弱膨胀潜势的膨胀岩土。
8.9在坝址区东侧红三干渠水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，
对钢结构具弱腐蚀性。
8.10库区料场表部有风积砂层，局部含砂量较大，开采时注意清除。
库区料场土料天然含水量11.0～4.2％，干容重1.29～1.50g/cm3。
料场面积约30万m2，
总储量约180万m3；上部风积沙层厚度0.2－0.5m，风积沙层的储量15万m3
（6）系统运行时会产生次声波，噪音较大，易发生扰民投诉。
（7）漏油现象比较严重，由于快装接头较多，接口在高压状态时常漏油，甚至喷油。
液压平推式子站设备系统相比于传统机械式压缩机有优势，但相对于天然气液压压缩机而言就存在诸多缺点。
所以一般CNG加气子站建站更趋向于选用天然气液压压缩机作为子站压缩设备。
第二章加气站无储气井或瓶组解决方案
1、解决方案基本介绍
1.1基本概况介绍
在CNG汽车加气站产业的发展过程中，以一座母站带动若干子站的建站方式近年来在国内很多大、中城市已经成为一个主流方向。
它以不受管网制约、不受管网压力和供气能力限制、站址选择灵活、占地少、投资少而成为投资人的首选。
CNG子站的气源由高压气体运输车自母站运来的20MPa的高压天然气为气源，适合建在距离母站150km范围内为宜。
油气合建站的CNG子站CNG子站一般设计日供气量8000-15000Nm3，延长加气时间也可以达到20000Nm3。
1.2基本条件和工程设施
a、介质：
压缩天然气
b、吸气压力：
2—20.0MPa
c、吸气温度：
一级≤45℃
d、电源条件：
380V/50Hz
e、天然气气质的要求：
常压露点：
≤-55℃
微尘含量：
≤5mg/m3
硫化氢含量：
≤20mg/m3
油份含量：
≤5ppm
1.3设计供气规模：
日供气量：
8000-15000Nm3/d和20000-30000Nm3/d
平均流量：
700Nm3/h和1400Nm3/h
充气方式：
快充
CNG子站内配套较大流量的压缩机和卸气、加气装置，运用顺序控制盘控制，实现顺序加气。
子站槽车当中的6个气瓶充当“低压储气井”，压缩机自带一立方容积高压缓冲气瓶组和槽车另外2个气瓶充当“高压储气井”。
2、油气合建站加气工艺流程
2.1加气流程示意图
此加气站工艺流程简单，省去储气井和回收罐，利用槽车气瓶作为储气设备，大大降低建站或改建投资。
槽车来后将槽车一根高压软管与卸气柱相连接（也可省去卸气柱直接与压缩机进气管相接），将槽车另一根缓冲高压软管与压缩机高压输出管道相连接，槽车卸气给压缩机，压缩机将天然气压缩成高压天然气后输送到槽车指定的气瓶内，经过槽车指定气瓶缓冲后，由管道输送到售气机给用户加气。
整个流程简单，压力损失小，能量损失小，更节能、投资小。
该方案设计的工艺设备流程就是在常规子站设备流程做了三点改变，具体如下：
（1）将普通型天然气槽车加装两个DN25的手动球阀作为缓冲球阀，这两个球阀分别控制相对应槽车气瓶的缓冲功能和售气功能转换。
球阀打开时，槽车上指定的气瓶作为整个工艺系统的缓冲瓶使用，当需要指定的瓶组售气时，关闭球阀。
（2）加装一根缓冲用高压软管。
该高压软管作用是连接槽车缓冲接口与压缩机高压输出接口。
该高压软管可以选用与卸车软管一样的规格型号。
长度由建站方案决定。
（3）省去储气井或瓶组。
由于利用槽车气瓶作为缓冲储气设备和国标规定油气合建站储气设施总容积≤18m³，子站所有储气设备都省去。
2.2工艺流程图
流程操作如下：
1.槽车是改装的普通槽车，将普通槽车的两个长瓶换为25MPa气瓶（此瓶组作为压缩机的高压缓冲储气瓶），且将此组瓶增加一个球阀出口，使槽车有两个快装出口；
2.压缩机自带两根软管，其中一个软管为卸气口，另一个软管为高压缓冲瓶接口）；
3.槽车卸气过程简介：
1）关闭两只25MPa售气用球阀，将6个20MPa气瓶的售气球阀打开、缓冲球阀打开，这时只用六只20MPa气瓶组对外售气；
2）当六只20MPa气瓶组的压力降为4MPa时，关闭六只20MPa气瓶组的售气用球阀、同时关闭25MPa气瓶的缓冲用球阀、打开两只25MPa气瓶售气用球阀。
这时将两只25MPa气瓶对外售气。
当其压力降到4MPa时，再打开另外六只20MPa气瓶组的球阀，直到压力降到2.5MPa或用户期望的压力值为止，卸完一槽车气。
4.由于压缩机基本没有泄漏，卸气口无需计量，可以省去了卸气柱。
3、建站主要工艺设备简介
主要设备明细如下表：
设备名称
数量
运输槽车
2台/站
卸气柱
1台/站（可省去）
橇装液压活塞式压缩机组
1台套/站
售气机
3台六枪
高压卸车软管
1根
高压缓冲软管
1根
4、液压活塞式子站压缩机技术介绍
液压活塞式子站压缩机克服了液压平推式压缩机和传统机械式压缩机的不足，接受了其工艺流程简单、节能的优点，更具有适应性、经济环保性，是CNG建站天然气压缩机很好的选择，随着液压活塞式子站压缩机技术的不断完善，将会被越来越多的业主广泛关注。
4.1液压活塞式子站压缩机技术参数
序号
名称
量纲
参数值
备注
1
压缩介质
天然气
2
型号和名称
2YZ1000-44/2.5-25天然气子站压缩机
3
型式
全风冷撬装式
4
驱动方式
液压驱动
5
平均流量
Nm3/h
1000Nm3/h
6
日供气量
Nm3/d
10000~15000Nm3/d
525Nm3/h@6.0MPa
950Nm3/h@10.0MPa
1885Nm3/h@15.0MPa
3580Nm3/h@20.0MPa
7
排气量
Nm3/h
285~2085
8
进气压力
MPa
2.5-20.0
9
排气压力
MPa
25.0（进压<5Mpa时为22MPa
10
吸气温度
℃
30（-40~40）
11
排气温度
℃
<50
12
压缩级数
二级
13
冷却方式
风冷
14
撬装机组外形尺寸
mm
4012×2260×2560（L×W×H）
15
撬装机组重量
kg
10000
16
噪声
dB（A
≤70
17
电机功率
kW
22x2（两台
整机功率
KW
50
额定电压
V
380
防护等级
pIP54
防爆等级
库区料场土料在
压实度下的最大干密度平均1.81g/cm3，最优含水率平均值12.0%。
库区料场土料在0.97压实状态下，直剪试验（天然慢剪）显示，强度指标C建议值C取14.0kpa
序号º。
饱和状态下（饱和慢剪强度指标C建议值C取12.0Kpa，φ取19.0º。
同时库区料场土料在0.97压实下的饱和状态，三轴剪切试验显示，总应力指标Ccu平均值为19.0Kpa，Фcu平均值为33.0º；有效应力指标Cˊ平均值为12.95Kpa，Фˊ平均值为34.25
建议设计方以慢剪试验强度指标的平均值作为计算参数值。
土料的渗透试验结果显示，库区料场土料在0.96压实度下渗透系数均大于1.0×10-4cm/s，不符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》的规定；在0.97压实度下库区料场土料的渗透系数均小于1.0×10-4cm/s，符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》的规定。
库区料场土料在0.97压实度下的非饱和状态，在0.1－0.2Mpa范围的压缩系数平均值0.12Mpa-1，压缩模量平均值16.46Mpa，属中等偏低压缩性土。
在饱和状态下，在0.1－0.2mpa范围的压缩系数平均值
-1，压缩模量平均值13.93Mpa，属中等偏低压缩性土；压缩试验建议值按规范取平均值。
8.11
1
Ⅳ。
7
湿陷类型为非自重～自重湿陷性，湿陷等级大部分为I级（轻微）～Ⅱ级（中等，对溢洪道的稳定性有较大影响。
角砾层厚度大分布较连续，承载力高，工程性能好。
建议挖除上部黄土状粉土，以下部
套
1
8
二级缸体
套
1
9
除尘过滤器
个
3
10
除油过滤器
个
1
11
角砾层或砂质泥岩或泥质砂岩作为溢洪道持力层，同时做好溢洪道两岸的护坡工作。
8.13供水泵站区黄土状粉土湿陷类型为非自重为I级（轻微），
1
12
隔爆型防爆荧光灯
盏
1
13
工艺气管道
304不锈钢
米
14
PLC控制柜
台
1
15
可燃性气体浓度感应器
个
1
16
减压阀、安全阀、球阀等
进口件
批
1
5、解决方案要点
该方案采用成熟的工艺和设备，流程简单，系统可靠性和安全性较高。
该方案设计创新之处在于合理利用槽车气瓶，减化了设备工艺流程，将槽车气瓶作为子站储气设备，不仅避免加气站使用储气设备的与国家建站规范的矛盾，而且满足了子站设备工艺储气的要求，在建站投资上可以节省一大笔资金，避免了加气站无储气井或瓶组建站必须选用液压平推式压缩机而带来的许多问题。
该方案设备装置、工艺流程为燃气经营企业提供了一个市场范围更广、调节能力更强的设备系统解决方案，并且由于该方案工艺流程简单，设备占地面积小、建站规划布置更容易，更适合于占地面积小的油气合建站或加气站。
实现了天然气子站更高效、更环保的主题，为业主带来更加丰厚的经济效益。
第三章新的解决方案与液压平推方案的比较分析
1、竞争优势
1、在土地利用上更节省。
由于加气站服务对象和服务有限，在城市中为满足燃气汽车的需要，要尽量少用地，过多的占用城市建设用地，在规划上难以保证。
2、在建设模式上更灵活。
新工艺流程建站既可以根据城市规划进行新建，也可以在原有加油站的基础上进行改建，建设用地上更容易落实。
突出了减少投资和运行成本，提高经济效益的优势。
3、在设备运行管理上更安全。
减少了加气站高压井或瓶组，对周边环境具有一定的安全影响，免去了高压储气设备年检的费用，减少了城市中危险品场所数量。
同时由于经营效益改善，建设单位也会在安全设施的投资和安全管理上更用心。
4、在服务对象上更广泛。
油气合建站的服务对象包括CNG单燃料汽车、CNG双燃料汽车和燃油汽车。
对于双燃料汽车来说，加油或加气尤其方便。
5、在建站投资上更节约。
将加气站和加油站一些基础设施统一建设、统一调配，使资源更有效利用。
6、在经济效益上更理想。
由于加油和加气两种业务，收入来源多样化。
在气源供应紧张或加气市场较小的时候可以增加售油业务，在油品供应紧张或油价高涨的时候可多倚重售气业务。
7、在市场培育上更容易。
CNG汽车和CNG加气站互相依存。
只有加气站建设上能跟上，在经营上有规模效益，才会有更多的车辆愿意改装成燃气汽车或购买燃气汽车。
2、天然气液压活塞式压缩机的优势
1、节能效果好。
一般选用22KW双电机，进气高时为单电机工作，低时为双电机工作。
下图是槽车压力各压力点的排量与功率曲线：
2、结构简单。
气缸和油缸双缸一体结构，液压油每运行一个行程，都会将气缸壁冷却一次，因此气体和气缸壁的温度较低，不需水套缸冷却；一组气缸只有一级压缩，要想两级压缩需用两组气缸；轴向尺寸相对较短，大于两倍行程，可以立式安装；各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象；
3、油泵工作压力较低。
经过受力分析，所需油压=（排气压力-进气压力）/2；额定压力为31Mpa的油泵工作范围始终在16Mpa以下。
4、噪声低。
实测噪声不高于70分贝。
5、几乎无泄露量。
设计上回避了填料等结构设计，系统几乎没有泄露点。
6、耗油量极小。
油附着在缸壁上形成极薄油膜，使输出气体内含极少量油
7、易损件少。
只有活塞环、O形圈等少量易损件。
综上所述，液压活塞式压缩机结构简单，流程适应性强，节能性最好，泄露量
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