L-CNG撬装加气站技术方案及说明.pdf
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1、L-CNG 技术方案L-CNGL-CNG 橇装式加气站技术方案及说明橇装式加气站技术方案及说明1、设备总体说明LCNG 加气站是 LNG 液体通过低温高压柱塞泵加压到 25MPa,高压 LNG 液体在高压空温式汽化器中直接汽化成 25MPa 的高压压缩天然气(简称“CNG”),由于高压空温式汽化器的传热形式,高压空温式汽化器后的 CNG 的温度一般低于环境温度 510,对于冬季环境温度低于 0的地区,应考虑将 CNG 经过水浴式复热器二次加热,符合温度要求的 CNG 高压压缩天然气经顺序控制盘充入储气瓶组,储气瓶组中的 CNG 经过三线双枪加气机将 CNG充入天然气汽车。LCNG 加气站主要由
2、 LNG 储罐、增压汽化器、低温高压柱塞泵、高压空温式气化器、顺序控制盘、储气瓶组、CNG 加气机、低压 EAG 加热器、管路部分、电气系统、控制仪表系统组成。LCNG 加气站可根据用户的要求采用橇装站的建站方式。橇装式 LCNG 汽车加气站中,低温高压柱塞泵、高压空温式气化器、管路部分采用整体成橇,LNG 低温储罐、增压汽化器、低压 EAG 加热器整体成橇,水浴式高压复热器(选装)、顺序控制盘、储气瓶组、CNG 加气机根据用户要求现场安装;控制柜、PLC、工控机等控制装置安装在安全区域。设备安装时,将储气瓶组、顺序控制盘、加气机安装到基础上,将控制柜(含 PLC)、安装到控制室内,通过管道将
3、各设备连接完成,LNG 储罐撬体与低温高压柱塞泵撬体的连接管路可采用外保温或真空保温管道的形式。LCNG 加气站的设计、制造、选用材料应遵循下述标准:GB50156汽车加油加气站设计与施工规范(2006 版)GB/T 20368液化天然气(LNG)生产、储存和装运GB50028城镇燃气设计规范NFPA52车辆燃料系统规范(参考)GB/T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第 1 页 共 38 页L-CNG 技术方案GB50054低压配电设计规范GB50034工业企业照明设计标准GB18047车用压缩天然气GB3836.1爆炸性气体环境用电器设备第
4、 1 部分通用要求GB3836.2爆炸性气体环境用电器设备第 2 部分隔爆型“d”低温储罐的设计、制造应符合下述标准:GB150 钢制压力容器TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程GB18442 低温绝热压力容器GB/T18443.15 低温绝热压力容器试验方法JB/T4780 液化天然气罐式集装箱(参照)HG20584 钢制化工容器制造技术要求GB986-88 埋弧自动焊焊缝坡口的基本形式及尺寸GB8923-88 涂装前钢板表面锈蚀等级和除锈等级JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定JB4709 钢制压力容器焊接工艺规程JB4728 压力容器用不锈钢锻件JB/T4730
5、 承压设备无损检测GB713 压力容器用钢板GB/T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管JB/T9072 固定式真空粉末绝热低温液体储槽储气瓶的设计、制造应符合下述标准要求:JB4732-95 钢制压力容器分析设计标准Q/SHJ20-2007 大容积钢质无缝气瓶GB/T19158 站用压缩天然气钢瓶气瓶安全技术监察规程(2000 年版)1.1 设计规模:该加气站设计规模为平均日销售 CNG1500020000Nm3(约合 LNG 液体为 2533m3),可满足 1200 车次/天 CNG 出租车或满足 250 车次/天 CNG 公交车的加气需求,根据 CNG 的加气量以及加气站日常运行的要求选
6、定储罐为 50m,根据设备集成的需要 LNG 储罐选择卧式储第 2 页 共 38 页3L-CNG 技术方案罐;根据加气车辆的要求选择 4 台 CNG 三线双枪加气机。1.2 技术设计指标:序号1234679101213141516指标名称LNG 储罐 设计压力/有效容积增压汽化器 汽化量/工作压力低温高压柱塞泵单台最大流量/功率高压空温式汽化器 汽化量/工作压力顺序控制盘(一进四出)最大流量/工作压力CNG 储气瓶组工作压力/水容积低压 EAG 加热器 汽化量/工作压力设备总功率控制方式LNG 储罐常温静态蒸发率LNG 加气机计量误差LNG 储罐真空度设备储罐撬体(参考)尺 寸低温柱塞泵橇块(
7、参考)指标内容或数据1.2MPa/50m3300 Nm3/h/1.6MPa25L/min/22KW1000Nm3/h/25MPa2000Nm3/h/25MPa25MPa/5.52m200 Nm3/h/1.6MPa48KWPLC 可编程自动控制0.20.5%3Pa长 15000mm直径 3100mm5000mm4800mm4000mm32、工艺流程第 3 页 共 38 页L-CNG 技术方案2.1卸车流程:LNG 槽车增压汽化器LNG 储罐橇装式LCNG汽车加气站利用增压汽化器进行卸车,通过LNG槽车的增压口排出LNG液体,LNG 液体经增压汽化器汽化以后,通过 LNG 槽车的气相口返回 LNG
8、 槽车气相空间为 LNG 槽车增压;LNG 槽车内的液体在压差的作用下,经过卸车软管、管道、低温阀门被灌注到加气站的 LNG 储罐中,完成 LCNG 汽车加气站的自增压卸车。根据工艺需要,卸车可选择上进液或下进液。2.2汽车加气流程:LNG 储罐低温高压柱塞泵高压空温式汽化器顺序控制盘储气瓶组加气机CNG 车载气瓶LCNG 加气站启动时,系统自动检测储气瓶组的压力,当压力值达不到设定值时,系统启动低温高压柱塞泵预冷程序,进行预冷;预冷合格以后,系统启动加压程序为储气瓶组增压,高压柱塞泵将 LNG 以 25MPa 的高压排入高压空温式气化器,汽化以后通过顺序控制盘,按照高压、中压、低压的顺序充入
9、储气瓶组,当压力达到设定值以后,系统停止加压。加气时,将 CNG 加气机上的加气枪连接到 CNG 汽车上的车载气瓶的进口;CNG 加气机会根据设定自动启动顺序控制盘、经储气瓶组排气阀,按照低压、中压、高压或者直冲的顺序给 CNG 汽车充气,将车载储气瓶组的压力充装到 20MPa。在加气机控制面板上显示所售出 CNG 的标方数和价格。2.3低压泄压流程:LNG 储罐安全阀EAG 低压汽化器(泄压)第 4 页 共 38 页L-CNG 技术方案LNG 储罐中的 LNG 液体在长期存放时因吸热汽化,会导致 LNG 储罐内的压力升高,当气相压力高于安全阀整定压力时,气态的天然气气体通过安全阀、泄放管路、
10、EAG 低压汽化器进行泄压。2.4高压泄压流程:CNG 储气瓶组、CNG 高压管线安全阀EAG 高压汽化器(泄压)在设备运行过程中,CNG 储气瓶组及 CNG 高压管线因温度升高或设备运行不正常造成超压,当压力高于安全阀整定压力时,高压天然气气体通过安全阀管路、安全阀进行泄压。4、撬体布置示意图第 5 页 共 38 页L-CNG 技术方案4、工艺设备选型(1)低温储罐低温储罐为 LNG 储罐,储罐的有效容积为 50m3;采用珠光砂填充绝热,LNG 储罐的设计压力为 1.2MPa,设计温度为-196,日蒸发率小于 0.2。设计技术参数表指标名称介质介质密度(kg/m3)日蒸发率封结真空度真空夹层
11、漏放气速率(Pam3/s)外形尺寸(mm)设计压力(MPa)设计温度()工作温度()内容器有效容积(m3)封头主体材料筒体封头壁厚(参考)筒体焊接接头系数安全阀开启压力(MPa)(2)低温高压柱塞泵生产厂家:法国 Cryostar 低温高压柱塞泵(进口)型号:MRP-40/55数量:2 台介质:LNG第 6 页 共 38 页指标内容或数据LNG426(各地不同)0.2%3Pa610-6长 15000mm直径 3100mm内容器1.2-196-162500Cr18Ni90Cr18Ni910mm8mm11.16外壳-0.160环境温度Q345RQ345R8mm6mm0.85L-CNG 技术方案最大
12、流量:25L/min(液态)最高排液压力:42MPa最高转速:365RPM电机功率:22KW电源:3 相,380V,50Hz(3)高压空温汽化器橇装式 LCNG 加气站配有 2 台高压空温式汽化器,其规格型号为:VQLCNG-1000/320,单台汽化能力 1000Nm3/h,最高工作压力 32Mpa,加热方式为自然空温式,无需外加热源。经高压柱塞泵加压后的 LNG 通过高压空温气化器后汽化为 CNG,压力降0.2Mpa,受压管为 0Cr18Ni9 不锈钢无缝钢管,换热管为 LF21 防锈铝,翅片形式为抗氧化表面处理的大翅片,受压管采用胀接方式紧密贴合在换热管内。第 7 页 共 38 页L-C
13、NG 技术方案高压空温气化器示意图高压空温气化器示意图在高压空温气化器的出口处都设有温度检测和压力检测传感器,为保证系统的安全运行,在系统工作时必须对这两个检测点进行严格监控。(4)卸车/增压汽化器1、橇装式 LCNG加气站配置有一台规格为 VZLNG-300/16-W的增压汽化器,汽化能力300Nm3/h,工作压力为 1.6MPa,卧式结构安装。2、可做为卸车增压汽化器使用。即当 LNG运输车没有配自增压汽化器时,可通过站内工艺管道与此设备相连实现汽化增压卸车;第 8 页 共 38 页L-CNG 技术方案介质调节介质调节/卸车增压汽化器示意图卸车增压汽化器示意图(5)储气瓶组为保证 CNG
14、供气系统的稳定运行,在系统中配置了大容积高压储气瓶组。瓶组分为高、中、低压三级,其主要性能如下:1)瓶体材质为 4130X 优质铬钼钢,经调质处理,具有优良的综合机械性能;2)瓶组分为高、中、低压三组;3)每组容器设进出气汇管,并装有进出气球阀;4)每组容器装有安全阀,安全阀前装有球阀,平时处于常开位置,安全阀后设置统一放散汇管;5)每只容器一端设有 1/4 寸排污阀,排污阀后设 1/4 寸汇管,对外接口为 1/4 寸卡套接头;6)总水容积 5.52m3,工作压力 25MPa第 9 页 共 38 页L-CNG 技术方案(6)顺序充气控制盘并联式顺序充气控制盘的功能是将从高压汽化器来的 CNG
15、按次序依次分配给每个储气瓶组,充气从最小容量的高压瓶组开始,即高、低的顺序依次向储气瓶组输入气体,实现自动顺序充气。顺序充气控制盘参数:最大流量 2000Nm3/h工作压力:35Mpa工作温度:-4060进口接管:224 不锈钢焊管出口接管:224 不锈钢焊管,4 根。直充直充高压高压中压中压低压低压顺序阀顺序阀CNGCNG 拖车接口拖车接口顺序充气控制盘示意图顺序充气控制盘示意图(7)水浴(电加热)式高压复热器本撬选用 2 台汽化能力 1000Nm3/h 的水浴式气化器,工作压力25MPa,设计压力 28MPa。加热采用热水和电加热两种方式,既可单独使用,也可同时用电和热水加热。与空温式汽化
16、器采用串联形式连接。技术参数技术参数工作介质复热能力工作压力Nm3/hMPa单位单位NG100025第 10 页 共 38 页L-CNG 技术方案设计压力进口温度出口温度电加热功率进水温度回水温度主体材质壳体材质(8)加气机(售气机)MPaKW28-80+10106020不锈钢管16Mn加气机选用专业厂家生产的 CNG 加气机,加气机采用双枪三线加气机,流量计选用罗斯蒙特的高压质量流量计,选用国内标准接口加气枪。加气机的主要技术指标序号1234568910111213145、配管设计第 11 页 共 38 页指标名称适用介质流量范围计量准确度额定工作压力最大工作压力环境温度计量单位读数最小分度
17、值单次计量范围累计计量范围加气软管工作电源防爆等级指标内容或数据压缩天然气(CNG)240Nm3/min0.5%20MPa25MPa-3055Kg、Nm30.01 Kg、(0.01Nm3)09999.99 Kg(Nm3)099999999.99 Kg(Nm3)1/2 英寸高压天然气软管6m220V AC 5A整机防爆Ex dibemAT4L-CNG 技术方案根据工程的特点,LCNG 加气站配管设计主要包括以下几个方面内容:工艺管线设计;安全泄压、安全放空系统;一次仪表安装;管道支架设计;保冷设计;5.1 工艺管线设计LCNG 加气站的工艺管线根据流经介质的性质分为低温低压管线、低温高压管线、常
18、温高压管线三种管线;三种管线的设计温度、设计压力见下表:LCNG 加气站管线及对应压力温度关系表序号1类别低温低压管线管线安装位置卸车管线,增压管线,低温高压柱塞泵进口及回气管线低温高压柱塞泵出口管线中2低温高压管线空温式汽化器入口以前的部27.5MPa分3常温高压管线高压空温式汽化器出口的部分27.5MPa(最低环境温度10)196设计压力1.6MPa设计温度1961)管道管道所选用的钢管为符合 GB/T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 的要求无缝钢管,钢管材质为 0Crl8Ni9。配管外径符合 GB8163 或 SH3405 的规定。2)管件、法兰、密封垫片管件选用符合 GB/T124
19、59钢制对焊无缝管件标准要求的对焊无缝管件,管件材质为 0Crl8Ni9。法兰及法兰紧固件、密封垫片选用符合 HG2059220635钢制管法兰、垫片、紧固件的标准件。3)阀门低温管道阀门选用符合 API 标准的液化天然气专用不锈钢阀门,阀门金属件的材质为0Cr18Ni9;阀门的选用满足输送 LNG 的压力、流量、温度的要求;阀门与管道间的连接为焊接连接,也可采用法兰连接。第 12 页 共 38 页L-CNG 技术方案阀门类型主要有长轴截止阀、短轴截止阀、三通阀、安全阀、止回阀、紧急切断阀、调节阀。保温管段应选用长轴截止阀,非保温管段可选用短轴截止阀。常温管道的阀门选用高压天然专用阀门,阀门的
20、主体材料为 0Cr18Ni9;阀门的选用满足输送 CNG 的压力、流量、温度的要求,阀门与管道的直径小于28mm 时采用卡套连接,阀门与管道间的直径大于等于 28mm 时,连接为焊接连接,也可采用法兰连接。5.2 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、手动放空支管、放散管汇总管、EAG加热器、阻火器、放空管组成。1)安全阀橇装式 LCNG 加气站的低温工艺管线安全阀选用低温弹簧封闭全启式安全阀;储罐采用组合式双路低温安全阀,组合式双路低温安全阀包括低温三通球阀、低温弹簧封闭全启式安全阀以及密封件。2)放空系统设计放空系统包括低压放散系统和高压放散系统,两种放散系统均由
21、手动放空支管、安全阀出口支管、放散管汇总管、EAG 加热器、阻火器、放空管组成。5.3 一次仪表安装压力表安装,压力表必须垂直安装,压力表取样点与测量点保持同一高度。压力表测压引出管的管径为 DN10 小管径管嘴,对于主管直径小于等于 DN40 的管道采用异径三通引出压力表测压管;对于主管直径大于 DN40 的管道采用在管道上钻孔引出压力表测压管,管嘴与管道采用环形焊接,并根据计算进行补强。5.4 管道支架设计根据所要支撑的管道温度的不同,管道支架可以分为常温和低温两种;根据作用的不同,可分为导向支架、固定支架、限位支架。真空保温管道的外壁温度为环境温度,宜采用常温支架;真空保温管道的支架采用
22、不锈钢加四氟垫片的形式,可以满足设备上的管道固定的要求。非真空保温的低温管道的支架应采用低温管道支架,低温管道支架应为聚氨酯保温管托。5.5 保冷设计输送 LNG 低温液体及低温气体的管道应进行保冷设计,法兰、阀门均设置保冷套。LCNG 加气站的保温管道距离较短,低温低压管线的保冷结构采用真空绝热管道,以减少第 13 页 共 38 页L-CNG 技术方案LCNG 加气站运行中 LNG 的汽化量。加气橇内其余管道无无须采用保温处理。保温管道技术参数序号1234567指标名称适用介质设计压力 MPa设计温度适用环境温度冷损量 W/m夹层真空度 a常温静态漏放气率 a指标内容或数据液化天然气1.61
23、966040600.5210-3Pa110-9Pa.m3/s注:a:适用于高真空多层绝热保冷的管道6、自控仪表设计LCNG 加气站自动控制系统分为两个部分:加气机控制系统;站控系统。6.1 加气机控制系统1)加气机控制系统功能:a、具备与站控系统的通讯的功能;b、对 CNG 汽车的车载气瓶的加气;c、加气压力自动切换,保证对储气系统合理取气;d、操作界面采用液晶显示屏,可显示加气流量、压力、温度、IC 卡余额等信息;并具有回查、打印功能;可查询当班加气累计气量、金额、总累计气量、金额;e、具有断电保护、掉电后持续显示功能;f、可预置气量、金额,加气时可取整金额停机g、具有故障自动监测、文字显示
24、信息,并提示维修方法h、具有安全保护,当加气机超压、失压或过流时可自动关闭电磁阀,并显示故障原因;具有流量计异常检测功能,故障时停止加气;i、具有防止漏气、偷气等功能,当漏气时界面示警;可计量、显示电磁阀关闭不严时漏气量,配备管理系统后还可上传漏气总量;第 14 页 共 38 页L-CNG 技术方案j、配置拉断阀6.1.2 加气机控制系统的主要特点:a、防爆型式为本安型和隔爆型,安全可靠;b、采用独立的计量控制系统;c、具有压力、温度补偿功能,计量精度通过相关部门认证;d、加气压力、温度和流量、流速可远传至加气站站控制系统,进行统一的管理;e、非定量加气时以流速或压力参数的变化控制加气停止;f
25、、具有掉电数据保护、数据延长显示及重复显示功能,停电也可交班;g、加气机预装 ESD 控制按钮;h、选用高亮度液晶显示屏,字体清晰。加气机控制系统储存有单车加气的历史记录,包括加气时间、加气量、加气人员姓名等,可根据以上数据生成日报表、周报表和月报表并通过配套的打印机打印报表。系统可以将以上数据远传。6.2 站控系统站控系统由传感器、变送器、电磁阀、控制板、工控机等设备组成,具有卸车、加气和待机运行模式,并可以在几种模式间进行切换。1)站控系统主要功能:站控系统应能对 LNG 储罐、低温高压柱塞泵、站内工艺阀门以及加气机进行监控和管理;完成对卸车、加气工艺过程的控制;完成对卸车、储存、加气工艺
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