LNG加气站工程工艺流程及装置设计方案.doc

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1、LNG加气站工程工艺流程及装置设计方案1.1 LNG加气站的工艺流程LNG加气站的工艺分4个部分：卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程。1.1.1卸车流程把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内，有3种方式：卸车增压器卸车、浸没式加气泵卸车、增压器和泵联合卸车。本加气站采用卸车增压器卸车方式配合浸没式加气泵卸车，储罐上、下同时进液的方式。卸车增压器卸车方式的优点是工艺简单、不耗电能。缺点是比泵卸车时间稍长。泵卸车的方式的优点是缩短了卸车时间，缺点是耗能，泵需进行预冷，而且要注意泵的气蚀现象，工艺流程相对复杂。第三种卸车方式和第二种卸车方式相比，时间相差不是很多，但流程复杂许多。1

2、.1.2调压流程由于汽车上车载瓶中的液体必须是饱和液体，为此在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温，使之成为饱和液体方可给汽车加气。升压方式也有3种：通过储罐压力调节器升压、通过泵低速循环进行升压、通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行升压。第一种方式优点是工艺、设备简单且不耗能，缺点是升压时间长。实际工作测得：采用200m3h的压力调节器对60m3的储罐调节饱和液体压力，达到0.5MPa时所需时间为810h，依外界环境温度不同而异，这给汽车加气带来很大不便。储罐升压采用第3种方式较为合理，并且压力调节器应有备用，若有可能还应增大其规格。1.1.3加气流程储罐中的饱和液体LNG通过

3、泵加压后由加气枪给汽车加气，最高加气压力可达到1.6MPa。给车载瓶加气应先给车载瓶卸压，通过回气口回收车载瓶中余气，经计量后回至储罐的气相空间。1.1.4卸压流程在给储罐升压过程中，储罐中的液体同时在不断地蒸发，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐压力会越来越大。当储罐压力大于设定值时，相关阀门打开，释放储罐中的气体，降低压力，保证储罐安全。1.2LNG加气站工艺设备设施的选择配置原则及依据LNG为低温深冷介质，对站内工艺设备设施的选择应遵循如下原则：（1）相关设备设施要具备可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162以下，应达到-196。（2）储存设备保冷性能要好。若LNG

4、储存设备保冷性能不好，将引起设备内温度升高，压力上升，排气量增大相应的危险性也增大。（3）LNG输送管道、截止阀门等的耐低温性应与LNG储存设施一致。（4）除满足工艺要求外，所有安全阀件(装置)应耐低温且完好、灵敏可靠。据上述选择原则及依据，考虑了LNG的特殊性及风险性，并对供气工艺流程反复讨论、研究确定后，对如下LNG站工艺设备设施进行了选择与配置。1.3设备选型本项目采用的主要工艺设备为60m3 的卧式低温储罐1台、低温泵及泵池1套、增压器1台和 EAG 加热器1台、加气机1台。其中低温泵采用进口（美国）设备。（1）LNG 储罐LNG 储罐按围护结构的隔热方式分类，大致有以下 3 种：1）

5、真空粉末隔热隔热方式为夹层抽真空，填充粉末(珠光砂)，常见于小型 LNG 储罐。 粉末绝热储罐由于其生产技术与液氧、液氮等储罐基本一样，因而目前国内生产厂家的制造技术也很成熟，由于其运行维护相对方便、灵活，目前气化站使用较多。2）正压堆积隔热采用绝热材料，夹层通氮气，绝热层通常较厚，广泛应用于大中型LNG 储罐和储槽。3）高真空多层隔热采用高真空多层缠绕绝热，多用于槽罐和 LNG 加气站储罐。应用高真空多层绝热技术的关键在于绝热材料的选取与工装以及夹层高的获得和保持。LNG 储罐的绝热材料一般有 20层到 50层不等，多层材料在内容器外面的包装方式目前国际上有两种： 以美国为代表的机器多层缠绕

6、和以俄罗斯为代表的多层绝热。多层缠绕是利用专门的机器对内容器进行旋转, 其缺点是不同类型的容器需要不同的缠绕设备, 尤其是大型容器旋转缠绕费时费力。多层绝热被是将反射材料和隔热材料先加工成一定尺寸和层数(一般为10的倍数) 的棉被状半成品, 然后根据内容器的需要裁减成合适的尺寸固定包扎在容器外。通过以上论述，本站的 LNG 储存量不大，保冷性能要求较高，因此，本站选用机器多层缠绕的高真空多层缠绕绝热型储罐。根据上文 LNG 储存量计算结果，并考虑到占地面积小以及工艺设施少等，选用 60m3 的立式储罐。储罐设 ITT 液位计、差压变送器、压力变送器、温度变送器、压力表各一套，以实现对储罐内 L

7、NG 液位、温度、压力的现场指示及远传控制。罐体顶部设安全防爆装置，下部设夹层抽接 口及度测试口。根据系统的工作压力，并考虑其经济性，确定储罐的设计压力为1.0/-0.1 MPa（内筒/外筒）。设计参数如下：几何容积：60m3有效容积：54m3充装率： 90%工作介质：LNG内筒直径：2800mm外筒直径：3300mm工作压力:0.8MPa /-0.1MPa设计压力：1.0 MPa/-0.1MPa气压试验压力：1.15 MPa气密性试验压力：1.0 MPa/ 0.2安全阀开启压力：0.95 MPa工作温度：-162/常温设计温度：-196/50腐蚀裕量：0/1焊缝系数：1.0/0.85固定方式

8、：立式、室外、日蒸发率：小于等于 0.3%（LNG）（2）LNG 低温泵国内LNG加气站的设备技术发展较晚，目前国内已建成的 LNG 加气站投入使用的 LNG低温泵大多采用国外进口泵。LNG低温泵的流量根据加气站的设计规模及加气机的流量选定，本项目LNG低温泵的设计流量为 8340L/min。LNG 低温泵包括泵体和泵池两部分，泵体为浸没式两级离心泵，整体浸入泵池中，无密封件，所有运动部件由低温液体冷却和润滑。LNG 低温泵由一台变频器控制。根据 LNG 泵的性能曲线对 LNG 低温泵进行选型，所选 LNG 低温泵的主要参数如下：厂家：美国 ACD型号：TC341X2X6-2VSL 潜润型低温

9、泵设计流量：8340L/ min设计扬程：15488m进口静压头：14m电机功率：11KW转速：1500-6000rpm电源：3 相，380V，50HZ（3）增压器增压器是完成加注系统升压升温的设备之一，选用环境式换热器。增压器选用空温式加热器，增压借助于列管外的空气给热，使管内 LNG 升高温度来实现，空温式换热器使用空气作为热源，节约能源，运行费用低。根据公式 Q =(h1h2 ) V式中：Q 升压所需热量（KJ）；h2 升压前 LNG 的比焓（KJ/kg）；h1 升压后 LNG 的比焓（KJ/kg）； 介质的密度；V 储存介质的体积。通过上式计算，本设计选用处理量为150Nm3/h 的储

10、罐增压器 1 台和处理量为300Nm3/h 的卸车增压器 1 台。其主要工艺参数如下：单台处理量：150Nm3/h、300Nm3/h进口介质：LNG出口介质：NG/LNG进口温度：高于或等于-162出口温度：-137最高工作压力：1.2MPa设计压力：1.6MPa设计温度：-196（4）加气机加气机是给拖车上的 LNG 气瓶加气和计量的设备，主要包括流量计和加气枪两大部件。流量计是计量设备，采用质量流量计，具有温度补偿功能；加气枪是给车载LNG气瓶加注的快装接头。所选 LNG 加气机的主要参数如下：工作介质：LNG计量准确度：1.0%工作压力：2.5MPa范围流量：0-150L/min输入电源

11、：220V+10 -15%，功率：200W电源：220V，50HZ环境温度：-40-55环境湿度：95%环境大气压：86110kPa管路温度：-196整机防爆合格证号：32007654X整机防爆标志：ExdibemnAAT4计量单位：kg、L、Nm3工作电源：220VAC 5A读数最小分度值：0.01 Kg（L、Nm3）累计计量范围：99999999.99 Kg（L Nm3）单次计量范围：09999.99 Kg（L、Nm3）（5）EAG 加热器液化天然气气化后的温度低于-107时，气体的密度比空气的密度大，不易放空。EAG加热器是对超压放散的低温气体进行加热，并考虑对后面管材的影响，使其温度大

12、于-15。EAG加热器是保证安全放散系统正常工作的设备之一，选用环境式换热器。加热器选用空温式加热器，增压借助于列管外的空气给热，使管内 LNG 升高温度来实现，空温式换热器使用空气作为热源，节约能源，运行费用低。根据公式Q= (h1 h2 ) V式中： Q 加热所需热量（KJ）；h2 加热前 LNG 的比焓（KJ/kg）h1 加热后 LNG 的比焓（KJ/kg）；介质的密度；V放空气体的体积。通过上式计算，本设计选用处理量为150Nm3/h的加热器1台。其主要工艺参数如下：单台处理量：150Nm3/h进口介质：LNG出口介质：NG/LNG进口温度： 高于或等于-162出口温度： 环境温度最高

13、工作压力： 1.2MPa设计压力：1.6MPa设计温度：-196（6）阀门阀门是实现系统开闭、系统自动化控制和系统安全运行的关键设备。这些阀门应具备耐低温性能，储罐根部阀及气动阀应选用进口产品，其余阀门选用国产的高品质产品。站内工艺系统设有手动截止阀、球阀、调节阀、气动切断阀、安全放散阀、止回阀等。LNG 储罐的进、出液管道上设有气动紧急切断阀；为了实现自动化控制，LNG低温泵的进口均设有气动阀；增压器的进口设有气动调节阀；液相管道上两个截止阀之间设置安全阀。（7）仪表风系统本设计在需要紧急切断或需要实现自控的部位均设有气动阀，仪表风 系统就是为气动阀提供符合要求的控制气源，本设计中控制气源为

14、压缩空气。仪表风系统主要设备有空压机、干燥器、一级过滤器、二级过滤器、 三级过滤器等，出口气质满足工业自动化仪表气源压力范围和质量的要求。根据气动阀仪表风压力和用量，对仪表风系统设备进行选型：空压机： 型式 螺杆式排气量 0.3m3/min排气压力 0.40.8MP a冷却方式 风冷储气罐： 公称容积 50L工作压力 0.40.8MPa干燥器： 处理量 1.5 m3/min工作压力 0.8MPa露点 -40过滤器：一级过滤器为前置过滤器，置于空压机之前，过滤精度 3m，处理量 1.5 m3/min；二级过滤为除油过滤器，置于空压机之后，过滤精度 0.01m, 处理量 1.5 m3/min；三级过滤器为粉尘过滤器，置于干燥器之后，过滤精度 0.01m,处理量 1.5 m3/min。（8）管道设计管道布置原则：合理、紧凑、整齐、美观，方便维修和操作。低温管 道管材选用0Cr18Ni9不锈钢真空管道。LNG储罐上设备之间的管道连接在制造厂完成，现场无需安装。LNG储罐与加气机之间的管道连接采用现场法兰连接。