CNG站建设方案.docx
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CNG站建设方案
****12000m3/天
CNG加气站建设方案
******天然气有限公司
1CNG加气站技术方案
1.1项目慨况
1.1.1项目名称
******有限公司CNG加气站
1.1.2设计基础
（1）设计规模
日加气12000Nm3，满足约180辆公交车或400辆以上的出租车加气要求，储备能力按照0.5天考虑。
24小时均能加气。
（2）原料气（CNG）
压力：
20MPa（A）
温度：
-20～+50℃
（3）加气条件
CNG汽车的最大充装压力为20MPa，站内CNG储存压力为20MPa。
单车充气时间最大不超过10分钟。
1.2设计依据及原则
（1）采用先进、可靠、成熟的技术和设备，保证安全生产、保护环境、节约能源、方便用户；
（2）低投入高效益的原则；
（3）严格遵守国家、行业的有关规范、标准和规定，尽量参照国外先进标准。
1.4主要设计规范
●《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002
●《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001版）
●《城镇燃气设计规范》GB50028-93（2004版）
●《供配电系统设计规范》GB50052-1995
●《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994（2000年版）
●《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
●《建筑灭火器配置设计规范》GBJ87-85
●《工业企业照明设计标准》GB50034-95
●《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
●《化工企业静电接地设计规范》GB50054-95
●《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
1.5主要技术经济指标
加气能力：
12000Nm3/d
加气速度：
小车30辆/小时或大车20辆/小时
CNG储存量：
3000Nm3
控制系统:
全自动控制（PLC）
单车加气时间：
小车小于5分钟，大车小于8分钟
CNG储存能力：
3000Nm3（12立方米水容积地下储气井）
2、CNG加气子站方案比选
2.1CNG加气子站气源
CNG加气子站是以CNG加气母站为气源，天然气在加气母站压缩后通过CNG子站拖车运至CNG加气子站。
目前****市没有天然气资源，目前没有CNG加气母站，需要从**或者****拉运CNG。
2.2CNG液压加气子站方案（第一方案）
CNG液压加气子站技术是采用液压增压系统代替传统气体压缩机增压系统，主要设备包括液压子站撬体、加气机。
CNG液压加气子站具有系统整体集成度较高、加气能力强、自动化程度高、安装方便、运行成本低等特点，具有广阔的市场推广价值。
2.2.1技术方案
2.2.1.1工艺流程
CNG子站拖车到达CNG加气子站后，通过快装接头将高压进液软管、高压回液软管、气管束、CNG高压出气软管与液压子站撬体连接，系统连接完毕后启动液压子站撬体或者在PLC控制系统监测到液压系统压力低时，高压液压泵开始工作，PLC自动控制系统会打开一个钢瓶的进液阀门和出气阀门，将高压液体介质注入一个钢瓶，保证CNG子站拖车钢瓶内气体压力保持在20～22Mpa，CNG通过钢瓶出气口经CNG高压出气软管进入子站撬体缓冲罐后，经高压管输送至CNG加气机给CNG燃料汽车加气。
CNG液压加气子站工艺流程方框图如下：
2.2.1.2主要设备
序号
项目
主要设备清单
数量
备注
1
液压子站撬体
撬体、增压系统、液压介质储罐、液压介质、CNG缓冲罐
1套
2
仪表风气源设备
仪表风气源设备
1套
3
控制柜
控制柜
1套
4
CNG子站拖车
CNG子站拖车
1套
5
加气机
单线双枪售气机
4台
6
配电设备
GYB1-80/10-128箱式变压器
1台
2.2.1.3技术特点
1）CNG液压加气子站加气能力大，加气能力不低于1000Nm3/h。
2）耗电功率小，主电机功率为30KW，系统总功率不超过35KW。
3）系统设备少，主要设备只有液压子站撬体、CNG加气机，且CNG加气机采用单线双枪加气机，减少了连接管道数量，也减少了管道连接点，漏气的可能性低；设备基础少，减少土建投资。
4）CNG液压加气子站设备整体集成度高，安装方便，设备安装周期短。
5）CNG液压加气子站系统始终提供较高并且较稳定的压力介质给CNG，且系统工作振动小，而CNG则始终在一个较高的工作压力下单线输出至加气机，提高了加气速度。
6）CNG液压加气子站系统自动化程度高，除泄漏报警系统需要单独设置外，其它系统控制主要依靠液压子站撬体自带的PLC控制系统来完成，液压子站系统的启动和关闭都由控制系统自动控制。
7）CNG液压加气子站系统卸气余压为1.0Mpa，卸气率达到95%。
2.2.1.4电能消耗
CNG液压加气子站主要耗能为电能，液压子站系统总功率35kw，其它动力及照明、仪表用电约为10kw，小时加气能力为1000Nm3，按每天工作12小时计算，全年耗电量为19.0×104kwh；
2.3CNG常规加气子站（第二方案）
CNG常规加气子站技术采用传统气体压缩机增压系统，主要设备包括卸车压缩机、顺序控制盘、储气井、加气机。
2.3.1技术方案
2.3.1.1工艺流程
CNG子站拖车到达CNG加气子站后，通过卸气高压软管与卸气柱相连。
启动卸气压缩机，CNG经卸气压缩机加压后通过顺序控制盘进入高、中、低储气井。
储气井里的CNG可以通过加气机给CNG燃料汽车加气。
CNG常规加气子站工艺流程方框图如下：
CNG
2.3.1.2主要设备
1
气体压缩机撬体
撬机、增压系统
1套
2
储气井
3个4m3储气井组成
1套
3
CNG子站拖车
CNG了站拖车
1套
4
售气系统
三线双枪售气组
4台
5
顺序控制盘
通过能力1500Nm3
1套
6
卸气柱
包括质量流量
1套
7
配电设备
YBN-12/0.2-160KVA箱式变压器
1台
2.3.1.3技术特点
1）气体压缩机的小时加气能力根据拖车内压力不同而在600—1700Nm3范围内变化，小时加气能力平均为1000Nm3。
2）压缩机主电机功率为90kw，系统总功率不超过100kw。
3）系统设备主要设备有气体压缩机撬体、储气井、顺序控制盘、CNG加气机等，CNG加气机采用三线双枪加气机，气体压缩机为往复式压缩机，震动较大，为了满足减震要求需要较大的基础。
4）常规加气子站主要依靠储气井的压力通过CNG加气机为CNG燃料汽车加气，加气速度根据储气瓶组压力不同而变化。
5）常规加气子站系统需要设置必要压力、泄漏报警等控制仪表，其压缩机停机可以与储气瓶压力连锁自动控制，压缩机启动需要操作人员根据储气井压力人为启动。
6）常规加气子站系统卸气余压为2.4Mpa，卸气率为88%。
2.3.1.4电能消耗
CNG常规加气子站主要耗能为电能，加气子站系统设备功率为100kw，其它动力及照明、仪表用电约为10kw，小时加气能力为1000Nm3，按每天工作12小时计算，全年耗电量为42×104kwh。
2.4方案比较与推荐方案
2.4.1方案比较
2.4.1.1技术方案比较
1）CNG液压加气子站用电功率为45kw，远远小于CNG常规加气子站的110kw，从而大大降低能源消耗。
2）CNG液压加气子站相对于CNG常规加气子站主要设备少，连接管道数量少，因此管道连接点少，漏气的可能性降低，设备基础少，因此在土建投资、施工费用上大大降低，安全性显著提高；
3）CNG液压加气子站相对于CNG常规加气子站设备整体集成度高，安装非常方便，设备安装周期大大缩短。
4）由于CNG液压加气子站加压设备采用的液压泵，而CNG常规加气子站采用往复式气体压缩机，因此相对于CNG常规加气子站，CNG液压加气子站系统具有震动小、噪音低的特点。
5）CNG液压加气子站系统子站拖车内CNG始终保持较高而且比较稳定的压力，因此加气速度快；而CNG常规加气子站储气瓶组内的压力是变化的，加气速度随着储气瓶组的压力降低而降低，因此CNG液压加气子站相对于CNG常规加气子站加气压力高而稳定，加气速度快。
6）CNG液压加气子站系统控制主要依靠液压子站撬体自带的PLC控制系统来自动完成的，而CNG常规加气子站需要另行设计控制仪表系统且自动程度低，因此CNG液压加气子站相对于CNG常规加气子站自动化程度高，控制仪表系统投资少，控制效果好,操作人员少。
7）CNG液压加气子站相对于CNG常规加气子站卸气余压低，卸气率高达95%，每次卸气可以多卸315Nm3CNG。
2.4.1.2技术经济方案比较
CNG加气子站投资、运行费用等主要经济指标进行比较，见下表：
序号
项目
液压加气子站
常规加气子站
1
建设投资
338万元
500万元
占地面积
2200㎡
2600㎡
3
年加气量
396m3
396万m3
4
耗电量
（1×104KWh/a）
19.0
42.0
5
耗水量（t/a）
1782
1782
6
劳动定员
10人
14人
年运行成本
90.3万
131.2万元
电费
11.4万元
22.3万元
水费
0.7万元
0.7万元
车用燃油
13.2万元
14.2
人员工资福利费
36
50.4万元
维修费用
6
12万元
其他费用
8万元
10万元
2.4.2推荐方案
通过上述方案的比较可以看出，从投资角度、技术和运营方面，第一方案都优于第二方案，CNG液压加气子站的优势很明显，因此本工程推荐液压加气子站方案。
车用CNG加气子站项目市场用户主要针对的是市内公交车辆、出租车以及少量其它CNG燃料汽车。
2.4.3车辆用气指标
国内公交车和出租车的调查，每辆公交车的日行驶里程平均为200Km,每辆出租车的日行驶里程平均为300Km,公交车百公里汽油消耗量平均为31.5L,出租车百公里汽油消耗量平均约为10L。
其它CNG燃料汽车用气指标按与公交车相同进行考虑.
公交车、出租车以及其它CNG燃料汽车用气指标表：
年份
名称
行驶里程（Km）
百公里耗油
（L）
百公里耗气量
（Nm3）
CNG日消耗量
（Nm3）
公交车
200
31．5
29．44
58．88
出租车
300
10
9．35
28．05
其它CNG燃料汽车
200
31．5
29．44
58．88
注:
1Nm3天然气相当于1.07L汽油。
3、CNG液压加气子站工艺设计
3.1天然气工艺参数和设计参数
3.1.1工艺参数
CNG加气子站气源来自在周边附近的CNG加气母站，CNG通过CNG子站拖车运至CNG加气子站，储气水容积18m3，可以储存4550Nm3天然气。
3.1.2技术参数
a）CNG液压子站工艺系统设计压力：
25Mpa；
b）CNG液压子站工艺系统工作压力:
≤22.0Mpa;
c）CNG液压子站小时加气能力:
1000Nm3/h;
d）CNG液压子站系统工作温度:
-40℃～+40℃
e）CNG子站拖车取气率:
95%;
f）卸气完成后余压:
≤1.0Mpa;
g）主电机功率:
30KW;
h）系统总功率:
35KW;
i）系统噪音:
≤75db（距离设备1米处）;
j）成品气含油:
≤10ppm;
k）含尘粒径:
≤5μm;
l）控制方式:
PLC可编程自动控制;
m）排气温度:
环境温度;
n）防爆等级:
dⅡBT4;
o）日加气能力:
12000Nm3（日加气12小时）
3.2工艺流程
CNG子站拖车到达CNG汽车加气子站后，通过快装接头将高压进液软管、高压回液软管、控制气管束、CNG高压出气软管与液压子站撬体连接，系统连接完毕后启动液压子站撬体或者
PLC控制系统监测到液压系统压力低时，高压液压泵开始工作，PLC自动控制系统会打开一个钢瓶的进液阀门和出气阀门，将高压液压介质注入一个钢瓶，保证CNG子站拖车钢瓶内压力保持在20Mpa，CNG通过钢瓶出气口经CNG高压出气软管进入子站撬体缓冲罐后，经高压管输送至CNG加气机给CNG燃料汽车加气，当钢瓶中大约95%的CNG被液压介质推出后，PLC自动控制系统会发出指令关闭该钢瓶的进液阀门、出气阀门，打开回液阀门，利用钢瓶内余压将液体介质压回子站撬体内液压介质储罐中，间隔几秒钟后第二个钢瓶的进液阀门、出气阀门打开，液压介质开始充入，CNG被推出进入加气机给CNG燃料汽车加气，而第一个钢瓶内的液压介质绝大部分返回储罐后，其回液阀自动关闭。
由PLC自动控制系统控制进、回液阀门、出气阀门的开启，依次控制切换8个钢瓶顺序工作。
CNG
工艺流程框图：
CNG
液压子站
撬体
3.3CNG液压加气子站系统设备
CNG液压加气子站主要包括液压子站撬体、CNG子站拖车、卸气系统、控制柜、仪表风气源系统、CNG单线双枪加气机、CNG
连接管路、阀门及管件。
3.3.1液压子站撬体
液压子站撬体主要包括撬体、增压系统、液压介质储罐、液压介质、CNG缓冲罐。
1）撬体
液压子站撬体的增压系统、液压介质储罐撬体以及CNG缓冲罐集成安装在撬体内，以满足液压子站撬体室外设置的要求。
其主体框架采用不小于100×80mm的方钢制作，外涂有防腐材料，并设有防爆风机、防爆接线箱、平开门以及防爆照明灯。
在撬体内设置天然气报警探头，并与控制室的燃气报警控制系统连锁切断设备电源并启动防爆风机。
2）液压介质储罐
液压介质储罐是用来储存液压介质，在储罐内设置液位计和低压过滤器。
3）增压系统
增压系统主要包括主电机、高压泵、压力控制阀、高压管件。
a）主电机
主电机采用防爆电机，电机功率为30KW，转速1480rpm，工作电压380V。
b）高压泵
高压泵选用进口优质产品，工作压力为20Mpa。
c）压力控制阀、高压管件
压力控制阀和高压管件均采用进口优质产品，其中注液控制阀用于调整、控制、稳定由高压泵压出的液压介质的工作压力，阀上配置有压力变送器，用于将压力信号传送到PLC；回液控制阀用于控制高压液体介质的压力、速度等以达到系统稳定工作的目的。
d）液体介质
液体介质可以在环境温度为-40℃～+40℃时保证系统正常工作，为无毒介质。
3.3.2CNG子站拖车
液压加气子站用CNG子站拖车主要由集装管束、拖车操作舱、拖车底盘组成。
1）集装管束
集装管束由8只大容积高压钢瓶组成，公称工作压力20.0Mpa,钢瓶规格φ559×16.5×10975（mm）,单瓶水容积为2.25m3,总水容积为18m3,单车总运输气量4550Nm3,材质为4130X,工作温-40℃～+60℃.
2）拖车操作舱
拖车操作舱包括操作后舱和操作前舱。
a）操作后舱
拖车的大部分的操作部件设置在操作后舱内，包括控制气管路快装接头、高压液体进出口快装接头、高压天然气进出口快装接头、第八单元回液接头、母站加气备用气源以及拖车刹车控制器，而且在操作后舱的每个钢瓶口端塞上安装有带爆破片的安全装置、压力表及控制每个钢瓶的气动球阀、手动球阀。
母站加气备用气源可以在母站控制气源有故障时,保证拖车可以利用自备气源控制气动阀加气，但该气源压力不稳定，所以应该在母站设置0.6Mpa的洁净压缩空气气源。
拖车刹车控制器用于拖车停放在子站或母站时刹车用，在拖车停稳后，打开拖车后舱门时，该装置自动将刹车片内的压缩空气放空，使刹车片抱死轮毂，将拖车固定在固定车位，待拖车加满CNG或卸完CNG关上后舱门准备离开时，该装置则打开控制器内的气路，压缩空气顶开刹车片，拖车即可离开车位。
b）操作前舱
在操作前舱每个钢瓶口端塞上安装有带爆破片的安全装置、压力表及控制每个钢瓶的气动球阀、手动球阀，各管路汇总到进出连接块。
3）拖车底盘
在CNG液压子站用拖车底盘下方设置了拖车顶升装置,可以利用该设备将CNG拖车框架顶起,仰角为10°,以有利于液体介质的回流从而减少液体介质在钢瓶里的残留量.
3.3.3卸气系统
卸气系统包括2条高压液体介质快接管路，1条CNG快接管路、压缩机空气控制快接管路，其中液体介质快接管路和CNG快接管路用高压软管采用最大工作压力5000PSI的专用软管，压缩机空气控制快接管路采用工程塑料控制管，其设计压力为1.0Mpa。
3.3.4CNG单线双枪加气机
CNG单线双枪加气机采用单管进气，配置进口质量流量计、NGV标准快接方式。
主要性能参数如下：
计量准确度
±0.5％
最高工作压力（Mpa）
25.0
电源
220KV±20％
整机防爆形式
隔爆型
3.3.5控制柜
CNG液压加气子站用控制柜采用进口PLC可编程控制部件、进口电机软启动器等；通过PLC控制程序控制系统的自动运行，对子站设备进行自动监控，并在面板上实时显示设备的工作单元、工作的压力、电机电流等参数。
3.3.6仪表风气源设备
本设备是由优质压缩机、深度脱水设备、高精度除油过滤器
等组合而成的橇体，它的作用是为控制系统提供干燥、洁净的压缩空气供气动执行器使用,保证系统电磁阀、气动执行器能长期稳定工作。
该设备安装在控制室内，且环境温度≥5℃。
压缩空气工作压力（Mpa）
0．65-0．8
排量（m3/min）
≥0.1
含水露点
-40℃
含尘粒径（um）
≤1
3.3.7CNG连接管路、阀门及管件
CNG连接管路采用一般设备用无缝和焊接奥氏体不锈钢管，材质316，采用管沟敷设,CNG阀门及管件均采用双卡套连接方式。
3.3.8本站主要设备选型如下：
序号
项目
主要设备清单
数量
备注
1
液压子站
撬体
撬体~增压系统~液压介质储罐~液压介质~CNG缓冲罐
1套
2
CNG子站
拖车
CNG子站拖车
2套
3
控制柜
控制柜
1套
4
仪表风气源
设备
仪表风气源设备
1套
5
加气机
单线双枪售气机
4台
6
配电设备
箱式变压器
1台
4、CNG加气子站公共专业设计
4.1建构筑物布置
4.1.1站址选择
CNG加气子站的站址选择与城市规划、环境保护和防火安全相结合，选择在交通便利的地方，具体位置将根据城市总体布局要求，本着运输方便、多点供气的原则确定。
4.1.2布置原则
1、设施分区按功能布置，方便管理，保障安全，便于车辆通行。
2、布局美观，绿化环境，满足安全防火要求。
3、少占用地，节约资金。
4.1.3总平面布置
CNG加气子站主要建构筑物有加气站房、汽车加气岛，并设有CNG子站拖车卸车及加压区和箱式变压器，其中加气站房和汽车加气岛作为对外服务区，CNG子站拖车卸车及加压区作为生产区，两个区域采取相应隔离措施以保证生产区不受外部人员干扰，从而实现对服务区和生产区的功能分区设置要求
4.1.4竖向设计
CNG加气子站站区最低点初定为比站外道路高0.2m，站内雨水采用自然排向站外路边水沟的方式，地面坡度为3‰～5‰，所选远望等5处站址场地地势平坦。
4.1.5站区防护设施及绿化
为保证CNG加气子站站区安全，站区临街面采用透空围墙，其它各面采用2.2米高实体围墙，并在邻街面设置2个对外进出口，站区内采用道路及场地相结合的方式与各建构筑物相连，站区内空地均为绿化用地。
4.2建筑设计
4.2.1设计思想
建筑单体设计在满足工艺流程和生产使用功能前提下，平面布局合理，立面力求简洁明快，色彩和谐，并与周围建筑物及景观相协调。
4.2.2设计原则
CNG加气子站主要建筑物包括加气站房、汽车加气岛。
建筑设计在满足工艺流程合理顺畅的前提下，做到简而不陋，交通流线顺畅，平面布局合理，立面简洁明快，色彩和谐，与周围建筑物及景观相协调。
1、符合本地的总规划布局。
2、节约用地，不占良田及经济效益高的土地并符合国家现行国土管理、环境保护、水土保持等法规有关规定。
3、有利于环境与景观保护，本站尽量远离风景游览区和自然保护区，不污染水源。
4.3结构形式
4.3.1结构形式
加气站房：
单层砖混结构，屋面板为现浇钢筋混凝土，墙体为粘土砖。
汽车加气岛：
柱为现浇钢筋混凝土，罩蓬为钢结构网架。
4.3.2地基和基础
加气站房：
砖墙下条形基础。
汽车加气岛：
现浇钢筋混凝土独立柱基础。
4.3.3主要材料等级
混凝土：
大于C20
钢筋：
选用Ⅰ级钢及Ⅱ级钢
机制砖：
MU10
砂浆:
M5.0及M7.5水泥砂浆或混合砂浆
4.4给排水设计
4.4.1给水系统
1）给水水源
站区给水水源为站外市政给水管网，由站外市政给水管网引入一条DN50输水总管线至站区内，其供水压力大于0.30Mpa，供站内生活用水、浇洒道路和场地、绿化用水。
2）生活、生产用水量
全站工作人数为10人，生活用水定额采用40L/人.班，时变化系数取3.0,用水使用时间8h，最大时生活用水量0.15m3/h。
绿化面积700m2,用水标准2.1m3/d；道路及场地面积1500m2，用水标准3L/m2.d，浇洒道路及场地用水量4.5m3/d。
每天按浇洒两次，一次一小时计算，最大小时用水量为3.3m3/h。
未预见水量按10％考虑，最大时用水总量3.80m3/h。
4.4.2排水系统
1）生活排水系统
站内生活污水集中排至站外排水管网。
2）雨水排水系统
站区内的雨水采用自然排放至站外。
4.4.3消防系统
压缩天然气加气站可不设消防给水系统。
本站内配置灭火器。
4.4.4管材及其它
给水管道采用镀锌钢管，DN≤50采用丝扣连接，覆土深度为1.6米；室内排水管道采用PVC-U排水管；室外排水管道采用钢筋混凝土管。
埋地钢管采用环氧煤沥青加强级防腐或不低于此等级的防腐方法。
4.5电气设计
4.5.1设计范围
本次设计主要包括站内各建筑物的照明、动力、防雷、接地及其相关的供配电系统和供电线路总平面图的设计及主要电气设备的选型设计，但不包括10KV架空线路的电源进线部分，由当地供电部门负责。
4.5.2供电系统
供电电源应为单回路，工作电源由市电提供10KV电源。
4.5.3负荷计算
CNG加气子站主要设备是1台液压子站撬体，CNG液压加气子站系统总功率为35kw，其它动力及照明、仪表用电约为10kw。
站区总计算负荷45KW。
4.5.4变配电系统
为减少占地面积，加气子站选用GYB1-80/10-128型箱式变压器供电，它具有投资少，安装调试简单，施工进度快等优点。
箱式变压器配新S9－80/1010/0.4型，低损耗、节能型油浸式全密封型电力变压器，它具有损耗低、过载能力强等优点。
采用低
压侧集中自动电容补偿的方式，保证低压母线侧功率因数不低于0.9，提高设备利用率和降低无功损耗及线路损耗。
由于该站配电变压器容量较小（80kVA），故采用
升级会员 