LNG汽车加气站技术方案DOC.docx
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LNG汽车加气站技术方案DOC
LNG汽车加气站技术方案
（撬装式1泵2机）
二零一三年三月
第一章工程的自然条件和设计规范说明........................3
1.1工程的自然条件
1.2设计遵循的主要标准、规范
第二章设计说明..........................................................6
2.1设计规模
2.2设计原则
2.3流程设计概述
2.3.1工艺流程设计说明
2.3.2待机状态
第三章设备选型参数.......................................................10
3.1低温储罐
3.2LNG管线
3.3LNG泵撬
3.4LNG加注机
3.5L-CNG泵撬
3.6站控系统..
第四章设备供货清单......................................................20
第一章、工程的自然条件和设计规范说明
1.工程的自然条件
2.设计遵循的主要标准、规范
自然条件
序号
项目
内容
1
安装地点
户外
2
周围空气温度
最高温度
60℃
最低温度
-20℃
最大日温差
25℃
3
海拔高度
≤3000m
4
污秽等级
≤III级
5
风速
不超过35m/s
6
地震烈度
8度
7
环境相对湿度
≤90％（+25℃）
加气站规范
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
NB/T1001-2011
《液化天然气（LNG）汽车加注站技术规范》
2
NFPA57-2002
《液化天然气（LNG）车用燃料系统规范》
3
GB50156-2002
《汽车加油加注站设计和施工规范》
4
GB50028-2006
《城镇燃气设计规范》
5
GB/T20368-2006
《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》
6
GB/T19204-2003
《液化天然气的一般特性》
7
GB17820
《天然气》
8
GB18047
《车用压缩天然气》
9
CJJ84-2000
《汽车用燃气加注站技术规范》
10
SY0092-98
《汽车用压缩天然气加注站设计规范》
11
SH/T3134-2002
《采用撬装式加油装置的汽车加油站技术规范》
12
AQ3002-2005
《阻隔防爆撬装式汽车加油（气）装置技术要求》
13
GB50016-2006
《建筑设计防火规范》
14
GB50183-2004
《石油天然气工程设计防火规范》
15
GB50351-2005
《储罐区防火区设计规范》
16
GB50140-2005
《建筑灭火器配置设计规范》
17
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》
18
GB50052
《供配电系统设计规范》
19
GB50058-92
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
20
GB50057
《建筑物防雷设计规范》
21
GB50011-2001
《建筑抗震设计规范》
22
GB20191-93
《构筑物抗震设计规范》
23
SH/T3147-2004
《石油化工构筑物抗震设计规范》
24
GB50209-2002
《建筑地面工程施工及验收规范》
25
JB/T4780-2002
《液化天然气罐式集装箱》
26
JB/T4783-2007
《低温液体汽车罐车》
27
AQ3001-2005
《汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气汽车用阻隔防爆储罐技术要求》UnRegistered
28
2003
《特种设备安全监察条例》
29
GB/T14976
《流体输送用不锈钢无缝钢管》
30
GB50316
《工业金属管道设计标准》
31
SY0007
《钢制管道及储罐防腐蚀控制工程设计规范》
32
GBJ19-88
《采暖通风与空气调节设计规范》
33
GBJ116-88
《火灾自动报警系统设计规范》
34
GBJ15-88
《建筑物给水排水设计规范》
35
GBJ16-87
《中华人民共和国爆炸危险场所电气安装规程》
36
GB16297-96
《大气污染物综合排放标准》
37
GB50054-95
《低压配电设计规范》
38
GB150-1998
《钢制压力容器》
39
GB18442-2001
《低温绝热压力容器》
40
JB4730-94
《压力容器无损检测》
41
《压力容器安全技术监察规格》
第二章设计说明
2.1设计规模
设计规模
项目
设计总容积
60m3
加气机
单枪
2
台
备注
单流量计，不带回气计量
储罐最大工作压力
1.2MPa
设计温度
-196℃～+60℃
蒸发率
≤0.2%
噪音
≤55dB
无故障工作时间
≥5000h
应用技术
符合相关美国和国内标准要求
主要功能
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
2.2设计原则我们的设计参考NB/T1001-2011液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范，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。
现场管线按照设计院布置的总图、单线图进行分段设计、安装。
2.3流程设计概述LNG加气站的工艺流程采用成熟流程,生产过程为密闭流程，总体贯彻了最小漏热量设计理念，既保障了生产安全,又能做到最小的天然气损耗，具有保护环境和提高经济效益的双重作用。
加气站流程采用的技术路线，符合当前国际上LNG汽车和汽车加液站的发展主流技术，与国内已经投入使用的LNG汽车和汽车加液液站相匹配。
同时，考虑把加气站作为LNG汽车技术的一个部分，一个子系统，而把LNG运输、卸车、储存、装卸、加气及加气回流等作为一个大系统来设计，以避免LNG运输、加注站和车用系统的不匹配问题，流程原理见附图
2.3.1工艺流程设计说明
2.3.1.1卸车流程
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、真空管道、潜液泵、流量计、阀门等将LNG灌注到加气站的低温储罐中。
能实现利用卸车增压器卸车的功能，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使用卸车增压器卸车方式，卸车的同时可同时进行加气，能实现卸车量累计计量（在配备卸车流量计的情况下）、加气量累计计量功能。
2.3.1.2卸车时给汽车加气流程
当卸车时系统接收到加气机上的加气信号后会立即关闭卸车气动阀，打开加气机加气气动阀将泵从槽车抽出的液体直接供入加液流量计、加气枪、汽车钢瓶，同时开始加气计量，在此期间卸车计量继续累积。
加气完毕后系统会自动开启卸车气动阀，关闭加气气动阀，加气计量停止。
泵从槽车抽出的液体经价液流量计继续进入LNG储罐，卸车计量一直持续直至卸车完毕。
整个过程全部由系统自动控制完成，中途不会停泵，卸车流量计一直保持计量状态，卸车计量与加液计量分别由两套电控系统在计量显示，互不影响。
（注：
卸车计量需配备卸车流量计才能实现）
2.3.1.3LNG汽车加液流程
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，控制储罐内的压力将LNG输送到一种专业的低温潜液泵中，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，在控制面板上方显示质量（或标方数）和价格。
2.3.1.4调饱和流程
液体被加热后返回储罐，直到罐内压力达到设定的工作压力，本流程可实现了液体调饱和的功能，可以增加LNG的温度，以提高储罐的压力。
2.3.1.5泄压流程
LNG储罐内气相压力高于安全阀设定压力，安全阀自动泄压。
此时也可手动打开放散阀放空卸压。
放空天然气经EAG加热器升温至常温后经放散管排放至大气中。
2.3.2待机状态
在正常待机状态下，系统处于关闭状态，具备随时加气的条件。
第三章设备选型参数
3.1低温储罐低温罐设计制造遵循的标准规范。
容器的设计和计算，制造检验要求是按GB150-1998《钢制压力容器》的要求进行的，同时符合《压力容器安全技术监察规程的相关规定》，考虑到容器是固定在移动式车用LNG撬装加气站上的LNG贮存容器，因此在设计上还参考了JB/T4780-2002《液化天然气罐式集装箱》和IMDG-2006的相关技术要求。
本设备的设计、制造、检验及试验（参照）执行下列规范：
低温储罐规范
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
GB150-1998
《钢制压力容器》
2
国家质量技术监督局
《容规》2009版
3
GB18442-2001
《低温绝热压力容器》
4
GB/T18443.1-5-2001
《低温绝热压力容器试验方法》
5
JB/T4780-2002
《液化天然气罐式集装箱》（参照）
6
ISO1496-3:
1995
（参照）
7
IMDG-2006
InternationalMaritimeDangeousGoodsCode（参照）
8
HG20584-1998
《钢制化工容器制造技术要求》
9
GB986-88
《埋弧自动焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》
10
GB8923-88
《涂装前钢板表面锈蚀等级和除锈等级》
11
GB4237-92
《不锈钢热轧钢板》
12
JB4708-2000
《钢制压力容器焊接工艺评定》
13
JB4709-2000
《钢制压力容器焊接工艺规程》
14
JB4728-2000
《压力容器用不锈钢锻件》
15
JB/T4730-2005
《承压设备无损检测》
16
GB6654－1996
《压力容器用钢板》
17
GB/T14976-94
《流体输送用不锈钢无缝钢管》
18
Q/DSJ-266-2003
《-196℃专用低温绝热环氧玻璃钢管材料》
3.2LNG管线根据本工程的特点，LNG加气站配管设计主要内容包括以下几个方面：
1、工艺管线设计；包括低温下的各种工艺管道、管件及阀门。
2、安全泄压、吹扫管线设计；包括氮气吹扫系统、安全放空系统。
3、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。
4、管道支吊架设计。
5、保冷（保温）设计。
3.2.1工艺管线设计
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《流体输送用不锈钢无缝钢管》。
配管用标准标准外径采用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标准的公制凸面钢制法兰；
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（压力级别PN1.6Mpa）、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。
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（DN50及以下为承插焊，DN50以上为对接焊）或法兰连接型式。
3.2.2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、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。
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。
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、消音器、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。
3.2.3一次仪表安装
压力表接管；压力表必须垂直安装，压力表的引出管都为DN08小管径管嘴，对于管径小于等于DN25的管道，采用异径三通，引出压力表管嘴与三通及管道与三通的焊接都为承插焊；对于大于DN25的管道，采用在管道上钻孔，引出DN15压力表管嘴，管嘴与管道采用环形焊，并需做补强。
3.2.4管道支吊架设计
根据所要支撑的管道温度的不同，可以分为常温支吊架和低温管托。
根据作用的不同，可分为导向支架、固定支架、限位支架等低温管托选用硬性聚氨脂材料的成型管托，保冷性能与聚乙烯保冷材料相当。
3.2.5保冷设计
输送LNG低温液体及BOG低温气体的管线需进行保冷，法兰、阀门均设法兰、阀门保冷套。
LNG保冷方式包括有：
1、真空保温我公司采用最耐用最可靠的发泡保温方式，确保加气站运行少排放。
2、PIR保冷PIR保冷结构；保冷层（PUR瓦块）+防潮层+不锈钢保护层保冷说明：
a、保冷示意图
保冷结构示意图
b、保冷厚度
保冷厚度参数表
序号
管径
保冷厚度
1
80mm
2
DN25~DN50
100mm
3
DN65~DN80
120mm
c、各保温层接缝必须内外错开，每层用胶带包扎。
d、纵横切口须用胶水涂满，胶水必须采用耐低温胶水，防潮层同时施工。
保冷材料要求；
（1、）材料参数
（2、）防潮层材料：
玛蹄脂，每层0.6mm,2~3c层，玻璃布增强。
（3、）不锈钢钢板保护层材料：
不锈钢板，厚度0.5mm.
3.3LNG泵撬
3.3.1LNG潜液泵
选用美国ACD公司制造，型号为TC341X2X6-2VSL,全浸润型低温泵或者法国低温之星，型号Subtran2*1*7/c-2。
它可满足至少两台加注枪的加气要求，并配有优质泵池，同时变频电机选用瑞典品牌ABB的变频器
低温泵的出液口管径为DN40，进口压力小，具有防气蚀功能、稳定性好、安全性能节能效果显检修维护简便。
潜液泵主要技术参数表
序号
名称
单位
TC341X2X6-2VSL技术参数
Subtran2*1*7/c-2技术参数
1
工作介质
LNG
2
最大设计流量
L/min
340
340
3
进口压力
MPa
0.3~0.5
0.3~0.5
4
设计扬程
m
236
268
5
最高转速
rpm
6000
5400
6
所需进口净正压头
m
0.9m
0.9m
7
入口口径
inch
2
2
8
出口口径
inch
1-1/2
1-1/2
9
电机功率
kw
11
15
10
电源
3相，380V，50HZ
3相，380V，50HZ
11
设计寿命
20年
.3.2LNG低温泵池低温泵池参数
低温泵池参数表
序号
名称
参数
序号
名称
参数
1
几何容积
73L
8
工作温度
-162℃/常温
2
工作介质
LNG
9
设计温度
-196℃/50℃
3
工作压力
1.2MPa/-0.1MPa
10
焊缝系数
1.0/0.85
4
设计压力
1.3MPa/-0.1MPa
11
固定方式
立式、室外
5
气压试验压力
1.61MPa
12
进液口
DN50
6
气密性试验压力
-
13
出液口
DN40
7
安全阀开启压力
1.3MPa
14
回气口
DN25
泵整体安装在一个真空绝热泵池中，正常工作过程中始终处于冷态，确保能够随时启动；
泵由一台变频器控制其速度和流量，以适应卸车、调压和加气等模式下不同的排量和压力要求；
真空绝热泵池具有足够的保冷性能，泵体的真空外壳在运行过程中无结霜现象，小时内低温液体蒸发≤％；
泵池可快速拆开进行维修，其周围空间无维修工具死角；泵池设有温度检测装置，并能远传到控制柜，实现对泵的运行控制；泵的出口压力同时可显示。
3.3.3LNG用气化器
卸车增压器具备卸车及储罐自增压调饱和压力用。
增压器联体设计，充分节省空间。
汽化器
序号
设备名称
数量
单位
1
卸车增压器
1
台
2
EAG加热器
1
台
3
调饱和加热器
1
台
汽化器设计、制造、检验标准
汽化器设计、制造、检验标准
序号
标准/规范编码
标准/规范名称
1
Q/20687865-2.2-2009
《空浴式汽化器》
2
JB/T4730.1-6-2005
《承压设备无损检测》
3
JB/T4734-2002
《铝制焊接容器》
4
JB/TQ711-88
《空气分离设备用有色金属压力容器设计规定》
5
B/T6896-1993
《空气分离设备表面清洁度》
3.3.4质量流量计
本方案选用德国E+H的质量流量计。
德国Endress+Hauser（恩德斯豪斯简称E+H公司）
加液流量计分别为83F25流量计
E+H质量流量计技术参数
序号
项目
单位
E+H进液流量计83F25
1
工作介质
LNG
2
最大流量
L/h
27200L/h
3
最大工作压力
MPa
1.6
4
设计压力
MPa
2.5
5
充装压力
Mpa
0.5~1.2
6
精度
Kg
±1%
7
安装位置
加气机内
3.4LNG加注机安装位置：
加气岛
3.4.1加注机控制系统功能
加注机控制系统主要任务是：
1、完成对LNG车载气瓶的加液，在加液前实现对加液枪、加液管路、流量计预冷，以满足加液要求；
2、完成对加液量的准确计量，显示加液量、金额、单价、压力及质量流量计的工作参数等，这些数据可以通过通讯接口传送给控制系统的上位机，进而实现数据的远程采集和管理；
3、完成与站控系统PLC的通讯，实现加液时对低温潜液泵的控制。
加注机包括所有必要的带核心处理器的电路板、计量元件、阀门、安全装置，防爆壳体等。
本加注机选用德国E+H流量计实现加液计量，从而确保精确计量的目的。
加液枪选用上海百图产品，功能安全可靠。
加注机内配置的气动阀门选用高可靠性的阀门。
选配非接触式IC卡系统，实现IC卡加液。
3.4.2加注机的主要特点
1、本机符合整机防爆要求，安全可靠，防爆等级参看加注机防爆合格证；
2、加注机安装EDS控制按钮，与低温泵，紧急切断阀连锁控制；
3、加液软管设有拉断保护装置，拉断现象出现时系统转入保护状态，无低温液体和气体流出；
4、计量精度达到±1%；
5、自动检测加液流速和压力，实现气瓶加满时自动停机；
6、二种贸易结算方式可选，质量、体积，具有非定量加液和预置定量加液功能；
7、本机存储容量大，可以存储用户的操作日志，最近8000条的加液记录，可以选择现金加液或者IC卡加液，有掉电时数据保护、数据延长显示及重复显示功能；
8、具备远程监控接口功能，加液压力、温度和流量、可远传至加液站控制系统，实行统一的管理；
9、加注机上有给加液枪化冰的压缩空气吹扫装置，加液枪可以连续加液而不会出现枪头与加液口冻结、密封失效等导致LNG外泄等故障现象；
10、配置静电接地栓，提高安全性，外壳设计美观大方，操作方便。
3.4.3加注机的主要技术指标
加注机的主要技术指标
序号
项目
技术指标
1
适用介质
液化天然气（LNG）
2
充液速度
18～180L/min
3
计量精度
±1.0%
4
计量单位
Kg、L
5
读数最小分度值
0.01Kg、0.01L
6
单次计量范围
0～9999.99Kg（L）
7
累计计量范围
2000000.00Kg（L）
8
额定工作压力
1.6Mpa
9
管路温度
-196℃～55℃
10
加液流量计
德国E+H质量流量计
11
回气流量计（选配）
德国E+H质量流量计
12
加气软管
1英寸不锈钢软管
13
气相回收软管
1/2英寸不锈钢软管
14
加液枪
接口形式：
JC.carter
15
气相管接头
1/2英寸快速接头。
16
工作电源
DC24V/50W
17
防爆等级
整机防爆Exd【ib】ibⅡBT4
3.4.5加注机的IC卡系统本IC卡系统每把加液枪可以贮存最近10000条的加气记录，可以在工控机开机以后自动导入管理系统3.4.6IC卡系统运营模式本IC卡系统针对LNG加液站的实际运营需求开发了三种运营模式：
现金卡（用户需先对卡进行充值，才能加液消费。
主副卡（针对公司用户，主卡为公司所有，仅可充值；多张副卡，供司机加液用，一车一卡，副卡关联到主卡账户上消费。
员工卡（对于不同员工，授予不同权限，对于没有IC卡的用户，使用员工卡刷卡加液，然后收取用户现金。
加液枪技术参数
项目
单位
技术参数
工作介质
LNG
型号
DCJ-25A
预计寿命
每次大修后循环使用15000次
定额流量
L/min
150
最大工作压力
MPa
1.4
设计压力
MPa
1.6
3.4.73.4.7IC卡系统管理软件界面
3.4.83.4.8IC卡系统功能
发卡充值，灰卡解灰，卡挂失，卡余额转存等功能。
可以直接看到每台加气机最近100条加气数据。
报表查询功能可以查询每天，每月的以及设定条件的加气、充值、发卡的记录，并能打印出来。
查询记录功能可以查询每张卡的充值，消费记录，每把加气枪的加气数据，也可以按照其他条件查询数据，查询出来的数据都可以导出为EXCEL电子表格保存。
卡片稽查功能可以查询每张卡的消费记录，以及消费之后卡余额等相关数据。
钢瓶管理功能可以查询到每辆车的钢瓶出厂日期，检验日期等，还可以列出在一个月内到检验日期的车辆。
日志查询功能记录了所有操作人员在管理软件系统上进行了哪些重要的操作。
切换用户功能可以修改密码，添加操作员，修改操作员的权限等等。
3.5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
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