思南LCNG50FH150018技术方案.docx

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思南思南LCNG50FH150018技术方案技术方案贵州思南LCNG汽车加气站技术方案广东省石油化工建设集团公司2009.10.06贵州思南L-CNG汽车加气站技术方案一、设计方案说明1、工艺流程图（附图）2、主要技术指标及工艺设备表参数与配置参数日加气规模15000（Nm3）/d加液能力340L/minLNG的储存量20m32=40m3储罐设计压力1.0MPa系统设计压力1.6MPa动力需求45KW加气速度1600Nm3/h配置LNG储罐2台增压柱塞泵2台LNG潜液泵1台高压汽化器2台调压汽化器1台调峰橇1台顺序控制盘1台高压储气瓶组1组CNG加气机4台LNG加气机1台真空管路1套控制系统PLC全自动安保系统可燃无气体和火焰报警、ESD连锁保护3、技术参数

（1）设计压力根据LNG车辆发动机的工作压力确定LNG橇装加注站的系统工作压力。

发动机的工作压力为：

0.450.8MPa,LNG储罐的设计压力为1.0MPa。

（2）设计温度因为工作介质为饱和液体，根据压力确定系统工作时的最低温度为-146，系统设计温度为-196。

4、LCNG加注站工艺流程LCNG加注站工艺流程相分为卸车流程、升压流程、加气流程和卸压流程等四部分。

（1）卸车流程调压汽化器卸车把槽车内的LNG引入站内调压汽化器，通过汽化器把LNG汽化，再将汽化后的气态天然气通入槽车，使槽车压力升高，与加气站内的低温储罐形成压差，在压力作用下，使LNG进入LNG储罐。

每卸一车排出的气体量约为180Nm3。

泵卸车将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，通过LNG低温泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。

（2）升压流程以LNG为燃料的汽车发动机需要车载气瓶内饱和液体压力较高，一般在0.450.8MPa,而运输和储存需要LNG饱和液体压力越低越好。

所以在给汽车加注之前须对储罐中的LNG进行升压升温。

加注站储罐升压的目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。

LNG加注站的升压采用下进气方式。

（3）加气流程加入CNG加注站储罐中的饱和液体LNG通过增压泵，使压力达到25MPa,加压后再由高压汽化器将LNG汽化，通过顺序控制盘，然后进入高中低压储气瓶组。

再经加气机计量后通过加气枪给车载瓶充气。

加入LNG储罐中的LNG通过潜液泵将液体打入液化天然气售气机，再由售气机加注到以LNG为燃料的车载瓶内。

液化天然气售气机主要由机壳、流量计、汽液分离器、加气枪、回气枪、安全阀、气动控制球阀、压力传感器、拉断装置、电源接线盒、电源控制盒、微机控制器（包括微机版、液晶显示器和键盘）、连接管路等组成。

加气时，将加气枪连接到汽车加气口上，介质通过加气管路进入汽车储罐，流量计将脉冲信号传输给微机控制器，微机控制器进行处理后，通过显示器显示总量和金额。

回气枪及回气管路是为了卸放车载瓶中的高压气体。

（4）卸压流程由于系统漏热以及外界带进的热量，致使LNG汽化产生的气体，会使系统压力升高。

当系统压力大于设定值时，系统中的安全阀打开，释放系统中的气体，降低压力，保证系统安全。

（5）调峰流程低温储罐的液体，通过调峰橇，经汽化、加臭、过滤、调压、计量进入居民小区管网，为民用气调峰。

二、工艺设备选型1、LNG储罐（）LNG立式储罐2台，有效水容积20m3（）LNG储罐技术特性表项目内筒外筒备注容器类别三类设计压力（MPa）1.1-0.1最高工作压力（MPa）1.0-0.1设计温度（）-19650工作温度（）-162常温介质LNG珠光砂焊接接头系数10.85腐蚀裕量（mm）01充装系数0.95最大充装重量（kg）21300气压试验压力（MPa）1.27气密试验压力（MPa）1.1漏率Pa.m3.s-11x10-71x10-6漏放气速率Pa.m3.s-11x10-5封结真空度（Pa）8.9310.2、LCNG柱塞泵LCNG柱塞泵的型号为A-MRP40/55-K，流量为22L/min，配备电机功率22KW，正常工作时输入功率约12KW。

泵头冷端向上倾斜10度有利泵腔脱气，优质的真空绝热泵体可使冷量保持在泵体内，有利于泵的快速启动，进口腔的独特设计可将闪蒸气从进液中分开，保证低温液体均匀流入压缩缸内。

泵的冷端具有气蚀保护、轴封泄漏保护、自动卸载控制、自动供液控制，驱动端和连接端的氮气吹扫装置。

高压液体柱塞泵为单缸、单作用柱塞泵。

活塞通过联轴节与十字头相连。

十字头由凸轮驱动连杆拖动。

各种部件（冷端、联动总成等）都易于分解，维护非常便利。

电机的转向没有要求，泵在两个方向都可旋转。

在泵头的吸入口内装有过滤器以防止外界杂物进入泵内并可避免起火或爆炸的风险。

过滤器的过滤精度至少为150m，其表面积至少应为吸入管截面积的两倍。

活塞直径（mm）行程（mm）：

40/50mm转速：

365min-1运行介质：

LNG工作温度：

-196流量：

22L/min最大入口压力：

15barg排出压力：

250bargNPSH（最低净正吸入压头）：

0.81.5Me有效功率：

12.2kW、LNG潜液泵低温泵设备橇块上安装有LNG潜液泵一台，型号为TC-34，流量340L/min，由变频调速电机驱动，其功率11KW，潜液泵安装在真空夹套内，工作时泵体直接浸没在LNG液体中。

真空夹套的设计压力为1.1MPa，整个结构无密封组件，结构紧凑，便于安装和维护，预冷时间短，可在短时间内启动。

潜液泵既可以作为LNG加液泵为LNG加液机提供LNG液体，也可为作为卸车泵为低温槽车卸车。

潜液泵专为输送低温液体而设计。

泵和电机设计为无轴密封的整体组件，特殊设计并制造的干膜润滑保持架轴承可确保其浸润在产品液体中长时间的正常运行。

泵体材料的选用与整体结构设计确保了泵自重轻、结构紧凑。

4、高压空温汽化器LCNG50FH1500/18天然气加注站配有二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，其出气温度接近环境温度，压力降0.2Mpa，受压管为304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贴合在换热管内，换热管之间为柔性补偿连接结构。

在每台高压空温气化器的出口处都设有温度检测和压力检测，为保证系统的安全运行，在系统工作时必须对这两个参数进行严格监控，具体操作参见加气站管理系统安装使用说明书。

5、介质调节/卸车增压汽化器LCNG50FH1500/18型天然气加注站配置有一台规格为VZLNG-300/35-W的增压汽化器，汽化能力300Nm3/h，设计压力3.5MPa，卧式结构安装。

此设备具有两项功能：

（1）调节储罐内介质的饱和状态。

即当以LNG为燃料的车辆发动机需要特定饱和状态的LNG时，可通过此设备对储罐内LNG的饱和状态参数进行调整；

（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，可能过站内工艺管道与此设备相连实现汽化增压卸车；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、中、低的顺序依次向储气瓶组输入气体，实现自动顺序充气。

直充线路是为单线连接加气柱进行充气或并入高压线增大高压管路的进气量。

该顺序控制盘的特点是流量大，可任意调整高、中、低三组瓶组的充气顺序。

顺序充气控制盘参数：

最大流量2500Nm3/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。

7、储气井储气井总水容积为12m3。

储气井的设计、制造和检验应符合SY/T6535高压气地下储气井的有关规定。

储气井的设计压力应为32.0Mpa，最大允许充装压力应为25Mpa.储气井应高出地面300500mm,以便于接管，储气井管应分组设置，分组进行充装。

在一个加气站内储气井应按运行压力分为高压储气瓶组、中压储气瓶组和低压储气瓶组。

各储气瓶组要单独引管道至加气机。

该站可分四个单井，单井水容积为3m3。

每组储气井的进、出口总管上，要装设人工快速拉断阀和防爆型电动控制阀。

储气井管汇上要设置压力表、超压报警器、全启封闭式弹簧安全阀和安全放散阀与排污阀。

8、加液机主要技术指标

（1）、名称：

LNG加气机

（2）、工作介质：

液化天然气（LNG）（）、计量准确度：

1.0%（）、额定工作压力：

1.6MPa（5）、流量范围：

0200L/min（）、环境温度：

30559、加气机CNG加气机主要由流量计、显示器与键盘、加气软管、拉断阀和加气枪等主要部件组成。

加气机下面应设地沟以备天然气的高、中、低压气管，通讯电缆和220V的电源从地沟中引出。

10、调峰橇调峰橇主要包括汽化器、加臭机、过滤器、调压器、流量计等主要部件组成。

三、自控设计1、自控系统描述自控设计必须保证系统在安全、可靠及设定的条件下运行。

本站采用以微处理器为基础的可编控制器（PLC）进行程序控制，程控逻辑设计符合工艺系统的控制要求。

全站设置一台21LCD作为上位机操作员站，完成对整个工艺系统集中监视、管理和自动程序控制，可实现远方手操。

并能够计算所需的技术参数，绘制所需的曲线、图形，也可以完成各种报表及事故报警记录的打印。

2、控制系统控制系统的主要功能是通过各种传感器对现场LNG运转橇上的储罐、低温泵、柱塞泵、增压器以及售气机等设备的正常运转和对相关设备的运行参数进行监控，并在设备发生故障时自动报警并切断系统。

低温泵的控制系统采用微处理器为基础的可编程序控制器（PLC）、RVS软启动、变频调速等控制技术，这种方式可靠性高，能实现全自动化操作，也可远传到值班室实现无人值守，减轻操作人员的劳动强度。

工艺设备的压力、温度、流量等参数经传感器送至PLC控制柜。

这些信号送至监控系统，显示工艺设备运行状态，确保系统的安全可靠运行。

3、主要连锁控制过程

（1）储罐压力、液位超限时控制室声光报警，同时紧急切断阀关闭，切断进液管和出液管。

（2）故障情况下，如工艺区燃气泄漏报警等，控制室采用声光报警，同时关闭储罐各进出液启动紧急切断阀。

4、紧急停车系统（ESD）本站设有紧急停车系统（ESD），当操作或值班人员在操作、巡检、值班时发现系统偏离设定的运行条件，如系统超压、液位超限、温度过高以及出现LNG泄漏，火灾报警事故时，能自动或手动在设备现场或控制室运距离快速停车，快速切断危险源，使系统停运在安全位置上。

5、仪表设置51仪表、控制柜控制室内的控制柜（包括仪表显示和PLC控制）和一部中央控制台，集中显示现场一次仪表的远传信号。

1仪表显示显示如下远传参数：

储罐液位储罐压力储罐温度低温泵出口温度低温泵出口压力低温泵池压力仪表风压力2PLC控制PLC控制为全站工艺系统控制中心，控制柜内可编程序控制器，主要功能为：

两台低温泵的软启动及变频调速系统启动、停车和运行状态监控可燃气体泄漏报警显示超限紧急切断PLC控制系统可采用AB、西门子、施耐德等公司产品。

中央控制台中央控制台上设置一台工控机，监视工艺流程及生产过程。

不间断电源及电涌保护在电源进线处设置2KVA、断电延时30min的UPS，在系统短时间停电时能为仪表控制系统提供电源，监视和记录系统的运行状况，保证系统的安全运行。

为防止雷电及防止操作过电压，在仪表及PLC柜内在电源进线处设有电涌保护器。

52现场监测仪表检测仪表是采集现场工艺运行参数的设备，是完成加注站自动化控制的重要前提。

变送器采用智能型带就地显示产品。

热电阻采用双支PT100带变送器420mA输出。

现场仪表和二次仪表之间设置隔离式安全珊，以防止危险能量窜入现场，同时增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。

仪表电缆采用苯胺电缆穿钢管沿地暗敷。

53压缩空气系统压缩空气系统主要供应气动阀门的仪表用气体，供气设计压力0.8MPa.54控制系统接地仪表系统的保护接地和工作接地接入站区电气接地网，接地电阻不大于1欧姆。

四、电气设计1、设计范围加注站站内的供配电、防雷防静电接地设计、照明系统设计。

2、负荷及电源选择要求21负荷统计及负荷等级单座LNG橇装加注站用电负荷统计，见表2表2序号配电设备容量（KW）数量（台）总容量（KW）负荷等级1低温泵11111二2加注机0.2102二3空压机5.515.5三4潜水泵1.111.1三5空调照明44三装接容量21.8KW需要容量合计19.8KW22电源要求根据负荷等级要求，本站设计工作电源选择市电低压供电。

0.4KV/0.23KV.22电源选择主电源就近从引入，引入电压为：

0.4KV/0.23KV.计算机信息系统设置UPS不间断供电电源。

3、电压等级选择31电源电压市电电源：

0.4KV32配电电压低压供电系统：

0.4KV/0.23KV.4、供配电线路31电源电缆：

从港区变配电站埋地敷设配电室，电缆为聚乙烯铠装铜芯电缆。

32配电电缆：

由配电室引自低压配电柜，或由低压配电柜引自用电设备或建筑物，均采用阻燃型聚乙烯铠装电缆埋地敷设。

33控制电缆：

控制电缆由配电柜或设备随机配套的控制柜引自设备现场控制设备，均采用阻燃型聚乙烯铠装电缆埋地敷设。

34照明线路：

室外线路，如照明箱电源线路或路灯电源线路，均采用聚乙烯铠装电缆埋地敷设5、配电柜、照明箱选择

（1）配电柜选用GGD型设备，落地式安装。

（2）照明箱选用GGDXRM型设备，挂墙式安装。

6、防爆等级及防爆电器

（1）加气站生产区：

罐区、加注区属气体区爆炸危险场所。

（2）站区内其余环境为正常环境。

（3）爆炸危险场所所用电器设备及照明灯具均采用防爆型电器设备规格为dBT4。

7、防雷区域划分及防雷措施7.1防雷区域划分：

加注站罐区、加注岛、控制室属第二类防雷建筑物。

7.2防雷措施

（1）防直击雷本工程工艺装置区有：

储罐，外壁厚度大于10mm；其他设备壁厚度均大于4mm。

根据建筑物防雷设计规范及石油化工企业设计防火规范，储罐等设备壁厚大于4mm，可利用设备本体兼作接闪器，不专设避雷针，但应保证设备本体有良好的电气性能，本工程工艺装置材质均为碳钢、不锈钢、铝型材等导电性能良好，均可利用设备本体兼作接闪器，不单独设置避雷针。

上述设备本体与工艺装置区接地网连接即可。

第二类防雷建筑物采用屋面装设避雷网，网格不大于1010m。

（2）防雷电感应站内所有设备、管道、构架、平台、电缆金属外皮等金属物均接到接地装置上。

（3）防雷电波侵入：

低压电缆埋地敷设，电缆金属外皮均接到接地装置上。

所有管道在进出建筑物时与接地装置相连，管道每隔25m接地一次。

（4）防雷电磁脉冲：

低压电磁脉冲主要侵害对象为计算机信息系统，站房的控制室等建筑物屋面装设避雷网，网格不大于1010m。

供配电系统，如变压器低压侧，进入信息系统的配电线路首末端均装设电涌保护器。

8、防静电措施本工程在生产过程中，因液体气体在设备、管道中高速流动而产生静电，静电电荷有可能高达数千伏，有可能产生静电放电火花，引燃泄漏的可燃气体，防止静电火花的最根本的方法是设备管道作良好的接地，设备每台两处接地，管道每隔25m接地一次，法兰、阀门之间作电气跨接。

槽车卸车作业，应采用接地夹与装卸设备实行等电位连接。

9、接地措施本站接地系统有：

（1）配电系统采用TN-C-S接地形式，引入低压电源进线在配电室重复接地，接地电阻不大于4欧姆。

加注站技术特点

（1）一体化设计，占地面积小；

（2）设备整体采购，现场安装工作量小，投入使用快；（4）关键部件采用进口原装件，电仪系统按防爆设计，安全可靠；（5）工艺可靠，预冷时间短，加注速度快；（6）PLC全自动控制，人机界面良好，操作方便。