10000方每天民用气化站方案.docx
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10000方每天民用气化站方案
10000方每天民用气化站方案
1000Nm3/h民用气化站
一、总述：
本方案是专门为工业用点供燃气配套设备方案，通过LNG储罐储气到汽化器气化并供气的用气单位而设计的LNG供气系统，设计规模10000Nm3/d，出口压力设计为3-50KPa（一般锅炉用气压力值）。
LNG供气系统原理：
液化天然气槽车进入气化站后，用卸车软管将槽车与卸车台上的气、液两相管道分别连接，依靠站内卸车增压器，使槽车与LNG储罐之间形成一定的压差，将液化天然气通过进液管到卸入储罐。
槽车卸完后，切换气液相阀门，将槽车内残留气相天然气通过气相管路进行回收利用。
通过储罐增压器增压将储罐内的LNG送到LNG空温气化器中气化，然后经过调压、计量、加臭进入天然气总管中，供下游用户使用。
二、本方案设计与施工执行的主要规范
1、1.<<城镇燃气设计规范>>GB50028-2006
2、2.<<工业金属管道设计规范>>GB50316-2000
3、3.<<工业设备及管道绝热工程设计规范>>GB50264-97
4、4.<<输送流体用低温无缝钢管>>GB14976-2002
5、5.<<钢制对焊无缝管件>>GB12459-2005
6、6.<<工业金属管道工程施工及验收规范>>GB50235-2011
7、7.<<现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范>>GB50236-2011
8、8.<<城镇燃气输配工程施工验收规范>>CJJ33-2005
9、9.<<工业设备及管道绝热工程施工及验收规范>>GBJ126-89
10、10.<<石油化工企业设备和管道表面色和标志色规定>>SHJ43-91
11、11.<<压力容器无损检测>>JB4730-2005
三、设计方案：
本方案是针对工业点供用气进行设计，工作时间按12小时计算，每小时大概833Nm3/h。
此气化站，用于给厂区锅炉提供气源，考虑气源使用的稳定性以及安全系数1.2-1.5，实际用量设计为1000Nm3/h。
液化天然气在液化站经过槽车加液后，运输至现场，通过卸车增压器增压卸液至储罐，储罐再经过空温式气化器气化、调压、计量、加臭，供下游用户使用。
整个供气过程中涉及卸车工艺、储罐增压工艺、气化工艺、调压计量加臭工艺等。
按以上要求，配置方案如下：
配置
数量
单位
备注
LNG储罐
60m³低温储罐，设计压力0.88MPa
1
台
—
储罐增压器
300Nm3/h，1.92MPa
1
台
主空温式气化器
1000Nm3/h，1.92MPa
1
台
备用空温式气化器
1000Nm3/h，1.92MPa
1
台
BOG加热器
300Nm3/h，1.92MPa
1
台
EAG加热器
200Nm3/h，1.92MPa
1
台
电加热复热器
1000+300Nm3/h，1.92MPa
1
台
整体成撬
调压器
主调压器2路：
1000Nm3/h，BOG调压1路+1旁通
1
套
流量计
流量计
可选
—
加臭机
加臭机
1
台
管线仪表阀门
储罐出口紧急切断阀+管路
+安全阀+仪表等
1
套
设备工艺安装施工周期：
约天
土建周期：
约 天
四、投资收益计划
管道气价格：
LNG气源价格：
LNG气化比例1：
625，每吨LNG可气化1470方气态天然气。
五、材料
1、钢管
⑴、低温天然气管道选用不锈钢无缝钢管，材质：
0Cr18Ni9
⑵、常温天然气管道选用GB/T8163-99，材质：
20#钢
2、管件
管件执行标准GB12459-2005,材质同钢管。
3、阀门
低温采用不锈钢阀门，其余为WCB材质阀门。
4、法兰、垫片、紧固件
与低温管道连接的法兰采用突面带颈对焊钢制管法兰（HG/T20592-2009），法兰材质为OCr18Ni9，接管外径壁厚与工艺管道相一致；法兰密封垫片采用金属缠绕式垫片（HG/T20606-2009），聚四氟乙烯垫片；紧固件采用全螺纹螺柱
五、制作
1、管道焊接执行GB50236-2011,全部采用全熔透性焊缝；
2、焊接检验：
不锈钢对接焊缝100%，碳钢对接焊缝20%射线探伤不低于Ⅱ级，角焊缝进行10%表面着色渗
透探伤不低于Ⅰ级。
六、工艺设计要点
LNG气化站工艺流程分为卸车流程、储罐增压流程、气化调压计量加臭流程、泄压流程、BOG回收流程五部分。
卸车流程：
LNG槽车—卸车阀门和卸车软管—卸车增压器—LNG储罐
采用槽车内的液体给槽车增加的方式，将液体卸入到储罐内。
自增压卸车原理：
LNG槽车与气化站LNG储罐差压（LNG槽车压力>LNG储罐压力），实现将LNG槽车液体充入站内LNG储罐，实现卸车。
方法是：
先平压，然后增压。
优点：
没有能耗；缺点：
卸车速度慢。
气化设压计量加臭流程：
LNG储罐—空温式汽化器-调压器-计量-加臭-进入民用管网。
LNG气化时能过气化器进行吸热气化，进入调压阀，调压阀出口压力用户提供，经过流量计显示进入民用的用气量，将计量后的气体进行加臭，让后面接收站使用更安全、更放心。
储罐增压流程：
LNG贮罐—汽化器—LNG贮罐
当储罐内的压力低于设定值时，液体自动进行气化器气化，气体压力自动顶开自力调压阀，气体返回储罐，储罐的压力上升。
泄压流程：
LNG储罐—手动阀和安全阀（泄压）
LNG气化站泄压包括主动泄压及被动泄压。
主动泄压是站控系统监测到储罐等容器压力达到预设泄压值时，系统报警通知工作人员实现的泄压，或设备维护、调试等情况下，专业人员的主动放空；被动泄压是工艺系统压力达到安全阀预设起跳压力值时，通过安全阀起跳实现泄压。
BOG回收流程：
LNG储罐—气化器
储罐压力达到设定值时，控制自动打开阀门，气体进行气化器进入气化流程。
主要工艺设备选型
6.1LNG储罐主要技术参数
名称
技术要求
备注
介质
LNG
设计压力
0.88MPa
几何容积（m3）
60
充装系数
0.9
有效容积（m3）
54
安装形式
卧式
绝热方式
珠光砂/真空缠绕
静态蒸发率LN2（%/d）
≤0.3
封结真空度（Pa）
≤3.0
真空夹层漏放气速率（Pa.m3.s-1）
≤6×10-05
内容器
外壳
工作压力（MPa）
1.6
-0.1
设计温度（℃）
-196
-20～50
工作温度（℃）
-162
环境温度
主体材料
封头
06Cr19Ni10
Q345R
筒体
06Cr19Ni10
Q345R
焊接接头系数
1
0.85
安全阀整定压（MPa）
-
设计使用年限
15年
设备基本性能说明
（1）罐体材质遵循低温储罐设计、制造标准；珠光砂填充工艺能保证良好的隔热效果；罐体的绝热层支撑结构能保证设备强度的可靠性和设备的最小漏热量，并能承受恶劣的地震载荷；罐体焊缝采用自动焊，采用氦质谱检漏仪进行检漏，单条焊缝的漏率不高于1×10-9Pa.m3/s，整台容器的漏率不高于1×10-8Pa.m3/s；
（2）储罐外表面进行喷砂处理后喷涂HEMPEL白色的环氧漆，有防UV功能，减少辐射传热，油漆保质期5年。
（3）外罐上方装设安全泄放口，以保证储罐安全泄放，设有防雷、防静电设施。
（4）储罐设液位计及压力表，液位计接口管道设计便于安装液位计及压力表。
包括取压阀、三阀组和引压导管（0Cr18Ni9Φ14×2）、对焊三通接头（0Cr18Ni9Φ14×2），压力表。
（5）储罐相应进出液管、气相管、溢满管及相应的抽真空接口和真空度检测口布置合理。
所有进出料管结构均适用低温工况及温差应力。
（6）管道和接头采用气体保护焊，焊接性能稳定，成形美观，清洁度高。
（7）所有管线出口板采用不锈钢材料，使用过程中管线不结冰，外壳不发生低温脆裂和损坏油漆。
（8）阀门系统结构设计人性化，紧凑易于操作和维护，真空保质期3年。
（9）吊装、运输及操作中容易损伤油漆的地方均采用不锈钢材料保护，确保油漆使用寿命。
6.2气化调压加臭设备技术参数
1、主、副气化器
设计压力：
1.92MPa；
进口压力：
≤1.2MPa
强度试验压力：
2.4MPa；
气密性试验压力：
1.92MPa；
气化能力：
1000Nm3/h
设计温度：
低温段：
－196～+80℃；常温段－20～+80℃
主要材质：
LF21
2、BOG、EAG加热器
a、气化能力
气化器的气化能力按高峰小时用气量的1.3～1.5倍确定。
b、主要工艺参数
设计压力：
1.92MPa
工作压力：
≤1.2MPa
BOG气化能力：
300Nm3/h
EAG气化能力：
200Nm3/h
c、结构型式
立式、长方体；管路为翅片式。
由于站内BOG发生量最大的为杜瓦瓶卸气后的气相天然气，BOG加热器器的设计能力按此进行计算确定。
3、储罐卸车增压撬
储罐与卸车的增压是利用自动增压调节阀和自增压空温式气化器实现的。
当储罐槽车内压力低于自动增压阀的设定开启值时，自动增压阀打开，储罐与槽车内LNG靠液位差流入自增压空温式气化器（自增压空温式气化器的安装高度低于储罐的最低液位），在自增压空温式气化器中LNG经过与空气换热气化成气态天然气，然后气态天然气流入储罐内或槽车内，将储罐或槽车内压力升至所需的工作压力。
储罐增压器设计参数：
气化能力：
300Nm3/h
设计压力：
1.92MPa
设计空气温度：
≮-2.5℃
设计进口温度；-196℃
设计出口温度：
-140～-162℃
进口口径：
DN40
出口口径；DN40
主体材质；LF21铝翅片
结构形式：
卧式
储罐增压气化器前后都采用不锈钢管，与其连接的法兰采用突面带颈对焊钢制管法兰（HG/T20592-2009），法兰材质304，接管外径壁厚与工艺管道相一致；法兰密封垫片采用填充改性聚四氟乙烯垫（HG/T20606-2009）紧固件采用全螺纹螺柱、材料为304，螺柱、螺母经冷加工硬化。
4、电加热复热器
气化后的天然气需再经天然气加热器将其温度升到10℃，然后再送入输配管网。
在夏季空温式气化器天然气出口温度可达15℃，直接进管网使用。
在冬季或雨季，气化器气化效率大大降低，尤其是在寒冷的北方，冬季时气化器出口天然气的温度（比环境温度低约10℃）远低于0℃而成为低温天然气。
为防止低温天然气直接进入中压管网导致管道阀门等设施产生低温脆裂，也为防止低温天然气密度大而产生过大的供销差，气化后的天然气需再经天然气加热器将其温度升到10℃，然后再送入输配管网。
设计压力：
1.6MPa
工作压力：
0.6～1.05MPa
最大流量：
1000+300Nm3/h
气相进口温度：
-20℃
出口温度：
5℃以上
5、调压器（根据用户最终需求确定）
RTJ-*/*HQ系列燃气调压器是一种用于燃气输配系统的新型调压装置。
适用于城市门站、区域调压撬、工业锅炉、窑炉及大型公共用户配气系统。
大流量，高精度,关闭特性灵敏，压力控制精确；压力设定简单，操作维护方便；可在线维修；高性能降噪设计。
调压器的型号规格及参数
型号：
RTJ-100/1.6HQRTJ-50/1.6HQ
公称通径：
DN100DN50
公称压力：
PN16
进口压力：
0.4-0.8MPa
出口压力：
50KPa（根据用户最终需求确定）
额定流量：
Q=1000Nm3/h（用于本方案）
稳压精度δP2:
±2.5%
关闭压力Pb:
≤1.15P2n
工作温度:
-19℃~60℃
零部件名称
材料名称
主阀体
铸钢
指挥器阀体
钢
弹簧腔体
钢
阀芯
不锈钢
阀座
不锈钢
弹簧
钢
皮膜
丁氰橡胶/氟橡胶
皮膜压盘
铸铁
密封垫
丁氰橡胶/氟橡胶
6、流量计（上海罗托克）
6.1总则
6.1.1气体涡轮流量计采用国产品牌（TBQZ-100B）。
气体涡轮流量计及其相关的附件符合本项目中的天然气流量的连续测
量，适应被测天然气组份、流量、压力、温度的变化，满足现场安装、使用环境的需求。
6.1.2所有设备的压力等级在环境温度条件下符合场站技术要求（PN1.6）。
6.1.3涡轮流量计具有机械表显示功能。
6.1.4气体涡轮流量计和信号处理单元（变送器）在室外露天安装，并处于爆炸
危险场所区域内，其防爆等级不低于ExdⅡBT4，防护等级不低于IP65。
6.1.5流量计有较长的使用寿命、稳定的性能，系统计量准确度1.5级。
6.1.6为确保计量系统达到最佳的测量准确度，流量计上、下游直管段长度满足
最低技术要求（前≥2DN后≥1DN）。
6.1.7气体涡轮流量计满足A.G.AReportNo.7和ISO9951最新版本的要求，并
将它们作为最低要求。
6.1.8气体涡轮流量计的口径根据被测天然气的工况流量确定。
在设计最大流量、
最低工作压力、最高工作温度的条件下，被测天然气的最大设计流量不超过气
体涡轮流量计标称最大流速的85%，且流速不高于25m/s。
6.1.9气体涡轮流量计的短时间过载能力通常达到1.6Qmax。
6.1.10流量计计量精度为1.5，级流量计量程比：
1:
20；精度：
0.2Qmax～Qmax不大于1%；Qmin～0.2Qmax不大于2%。
6.1.11流量计的供电电源采用24VDC。
6.1.12流量计外壳上有明确的流向标志。
6.1.13信号处理单元（流量变送器）
6.1.14气体涡轮流量计的信号处理单元（流量变送器）是将被测介质的流量准确、
稳定、可靠的转换为标准的脉冲信号、数字信号（RS-485）、模拟信号（4～20mA）
的装置。
积修正仪具备如下功能：
·防爆等级：
ExdⅡBT4
·保护等级：
IP65
·与站控通讯采用RS-485接口。
·具有数据存储功能，能存储9个月数据组，每个数据组包括：
实际流量、标
准流量、压力、温度、修正系数、压缩系数、状态报警信息、日期时间等。
·内置锂电池供电，电池寿命大于2年
7、加臭装置
7.1规格型号：
RJZ-60/1.6D单片机加臭型
7.2结构参数
☆采用全不锈钢隔膜计量泵；
☆采用优质不锈钢卡套阀门和接头，耐腐蚀，密封性能好；
☆配有60升不锈钢储存罐，且带有就地液位计显示；
☆配有计量泵运行就地指示器；
☆单泵单路臭剂输出。
7.3技术参数
☆根据流量手动调节加臭；
☆按用户设定值自动加臭；
☆显示加臭压力和罐中液位；
☆计量泵性能：
最小冲程量0.1ml：
最大频率100次/分钟；工作压力<1.0MPa；由于其具有高频动作性能，，非常小的冲程量，所以加臭精度高，计量准确。
七、设备技术参数
气化站的控制系统由三部份组成：
PLC过程控制系统和燃气泄漏报警系统
PLC过程控制系统主要功能是选择加注站工作流程（卸车、调压、待机）；对站内压力、液位、温度等工艺运营参数实时监控；并具有泄漏报警、故障查询、及自动保护等功能。
可和加注机控制系统和燃气泄漏报警控制系统进行通信。
燃气泄漏报警系统主要由燃气泄漏检测探头和控制主机组成，完成对燃气泄漏的检测、显示、报警。
和PLC过程控制系统配合完成加气站的紧急保护操作。
这两大系统既有各自不同的控制功能，相互独立，又是相互紧密联系，缺一不可，实现了气化站的高度自动化、智能化和安全性。
本控制系统是指由PLC、工控机和各类传感器、变送器、电磁阀、仪表风系统等设备组成的PLC过程控制系统和燃气泄漏报警系统。
压力、液位、温度等参数进行自动检测，并通过变送器将检测结果传输给PLC，经可编程控制器处理计算后进行保存，由程序实时调用。
这些信号一路送至监控系统，操作、显示整个站系统的运行状态；一路送至异常（保护、报警）系统，确保加液站各部分的正常安全运行；同时这些数据可通过远传监控系统，远距离实现调控操作。
本系统还能实现报警、参数查询、历史记录查询及报表打印等功能。
系统含有可燃气体泄露检测和报警、ESD开关的联动，实现安全控制；系统设置了浪涌保护、安全隔离等电子设备，防止供电电压的尖峰干扰；该系统配备了UPS电源,支持突然停电状态下系统能正常工作1小时以上，防止设备损坏、数据丢失。
1、仪表
现场仪表是采集工艺参数的设备，是完成加气站自动化控制的重要前提。
本项目现场仪表（传感器、变送器）的选型采用本质安全型仪表，各仪表均带现场显示，并具有4~20mA标准信号输出，其检测值送入控制室的PLC。
现场仪表和PLC之间设置本质安全型隔离式安全栅，以防止危险能量窜入现场，同时增加系统的抗干扰能力，提高了系统的可靠性。
现场场仪表主要有压力变送器、温度变送器、差压娈送器、电磁阀和压力表、温度表等。
在现场可能发生天然气泄露的场所设置工作稳定，使用寿命长，误报率低的催化燃烧型天然气泄漏探测传感器，在天然气泄漏时及时通知工作人员进行应急处理。
2 、PLC过程控制系统
PLC过程控制系统由上位机系统和PLC数据采集控制部份组成。
上位机系统主要实现远程监视和控制作用；PLC数据采集控制部份由PLC控制器、浪涌保护装置、隔离安全栅、数据采集模块、数据通讯模块和一些控制元件、电源组成，完成数据的采集、处理和控制。
两部份完整地组合成一套控制系统。
PLC过程控制系统主要承担的任务是对储罐、站内工艺阀门的监控和管理，完成卸车、储存、调压、加气等各种工艺过程的采集、逻辑控制、显示、故障检测、报警、紧急启动自保系统等功能。
又具有参数查询、历史记录查询及报表打印等管理功能。
同时要完成对加气站的安全状态进行监测，通过天然气泄漏探测传感器及时发现泄漏隐患，并予以报警并关闭紧急切断阀，确保人身安全。
现场各种工艺运行数据通过PLC处理，并通过高速总线传送到工控机上，进行集中监控和管理。
同样工控机或人机界面触摸屏的控制命令也通过上述高速总线传送到PLC，实施对各种设备的控制。
PLC主要功能：
A、控制功能
控制工艺状态模式
加气站的工艺分为卸车、增压等运行模式，控制系统针对这几种不同的工艺运行模式分别自动进行切换和控制。
工艺流程阀门的自动控制
控制系统针对不同的工艺运行模式各工艺阀门的开和关进行自动控制。
B、数据采集显示功能
实时显示的参数有：
压力、液位、燃气报警状态、急停状态等。
C、数据查询和报表打印功能
控制系统可生成控制数据日报表、周报表和月报表并通过配套的打印机打印报表。
D、通讯功能
控制系统的通讯功能主要是与燃气报警系统的通讯，通过与燃气报警系统的通讯完成相关安全紧急保护工作和数据交换工作。
上位机系统的通讯功能主要是与流量计通讯，通过与流量计的通讯完成对相关实时状态的监控。
控制系统性能：
可靠性：
本系统安全可靠，坚决避免由于监控系统失灵而引起的不安全因素，系统稳定、控制可靠、取样准确。
实时性：
系统数据刷新时间小于1秒，故障报警时间小于1秒，控制命令执行时间小于2秒。
可扩充性：
考虑到该项目的发展和更新，系统能满足将来的要求，在硬件和软件上保留了一定的扩展接口。
易操作性：
系统具有友好的人机界面，采用图形界面技术，利用鼠标和菜单即可方便的实现各种功能。
对于仅有计算机基础知识的用户，借助软件说明书即可方便的修改。
控制系统级别
本控制系统对工艺设备的控制采用两级控制方式：
第1级是PCL控制器根据现场电气及仪表设备状况，实行自动控制；
第2级是控制室管理人员在工控机上或人机界面触摸屏上用键盘、鼠标或触摸的方式对现场设备的控制。
手动控制有最高优先级。
3、中控室
中控室完成对加气站的生产、运营管理，监控所有的工艺、电气设备的工作状态，加气计费管理。
在中控室设置1台PLC控制柜、2台工业控制计算机、2台21.5”彩色显示器和1台喷墨打印机，工控机安装有监控软件。
中控室配置3KVA 的UPS不间断电源，能提供1小时以上的不断电功能，在供电系统停电时仍能为仪表系统和安保系统提供电源，监视和记录系统的运行状况，保证系统的安全运行。
PLC柜内设置浪涌电压保护器，避免供电电压大幅波动引起柜内设备的损坏。
工业控制计算机
工业控制计算机完成如下功能（主体界面如上图所示）：
A、生产过程监视功能：
实时显示各流程及现场各工艺参数；能够设定各工艺参数的报警值，正常运行的参数，以及连锁条件的控制；报警系统能记录当前和之前出现过的报警，报警时的过程值并指示报警点；能够实时记录各重要参数的曲线，可以根据需要调出历史曲线；报表系统可以根据需要记录一些重要的工艺参数，以表格的形式展现出来；系统诊断功能以各个设备为单元，集中显示设备当前的运行状况，以及哪些连锁条件不满足运行条件。
B、控制功能：
在基于图形和文字菜单的基础上，进行工艺参数的设定。
操作人员在中控室通过键盘或鼠标下达控制命令。
C、管理功能：
设置不同的操作权限，完成控制事件、故障报警、历史数据、、历史趋势曲线的登录、储存、显示和查询；生成、打印各类生产运行管理报表。
4、安保系统技术说明
A.本控制系统，在控制柜设置有急停按钮，按照各自的功能来停止（硬件电路、软件控制系统）切断相应的紧急切断阀。
在没有接到人工复位的命令前，系统不能启动。
B. LNG加气站内设置天然气泄漏检测系统，设置不少于2条泄漏检测回路，不少于2个可燃气体检测探头，分别安装于加气撬区、罐区等处。
报警器安装在值班室，并配有备用电源。
泄漏检测仪表选用催化燃烧式可燃气体报警装置。
C.根据不同的报警信息来报警，并进行相应的连锁控制，各类报警应不少于下表之内容：
报警内容
信息
报警方式
紧急停机锁存报警
/
面板报警
LNG贮罐/泵处甲烷低限报警
甲烷含量达到爆炸低限的20%
面板报警
LNG贮罐/泵处甲烷高限报警
甲烷含量达到爆炸低限的40%
面板报警
LNG贮罐压力低限报警
LNG贮罐压力低
面板报警
LNG贮罐压力高限报警
LNG贮罐压力高
面板报警
储罐液位低报警
储罐液位达到低限
面板报警
储罐液位高报警
储罐液位达到高限
面板报警
仪表风欠压报警
/
面板报警
控制系统主要配置表（供参考，以最终设计为主）
序号
名称
型号
数量
品牌
PLC控制柜1台（含配电箱一个具有3C认证）
1
柜体
2000*800*600
2
厚普
2
配电箱
10个回路（具有3C认证）
1
国产（挂装在柜内后面）
3
直流开关电源
24V电源
2
西门子或施耐德
4
CPU
M258/S7-1200/CPU314C
1
西门子或施耐德
5
触摸屏
7“彩色
1
步科或施耐德
6
I/O模块
12位精度
若干
西门子或施耐德
7
安全栅
隔离式安全栅（带配电功能）
若干
国产
8
浪涌保护器
信号保护器/24V电源
若干
国产
9
辅材
国产
10
电涌保护器
ZGB
1
国产
11
声光报警器
24V
1
国产
12
燃气报警器
1
博康/安可信/西核彩桥
13
燃气探头
4
博康/安可信/西核彩桥
上位机部分
1
工控机
CPU不低于2G/内存大于2G/硬盘不低于500G
2
合资品牌如艾讯宏达/研华等
2
显示器
19"液晶宽屏
2
三星
3
操作系统
Windowus
2
微软
升级会员 