L-CNG加气站技术方案

L-CNG加气站技术方案

原料气（LNG）

压力：0～0.5MPa(A)

温度：-162～-130℃

加气条件

CNG汽车的最大充装压力为20MPa，站内CNG储存压力为25MPa。单车充气时间最大不超过10分钟。

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。

主要设计规范

《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》NFPA59A-2000

《液化天然气汽车系统技术要求》NFPA57-2000

《撬装式液化

压缩天然气

（L-CNG）汽车加气

站技术规范》

Q/XJGH1004-2010《汽车加油加气站设计规范》GB50156-2002《火灾自动报警系统设计规范》GBJ116-88

《中华人民共和国爆炸危险场所电气安装规程》GBJ16-87

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92

《低压配电设计规范》GB50054-95

《供配电系统设计规范》GB50052-95

总图布置

L-CNG站采用撬装设计。储罐及其相关阀件组合在一起，自成一台单体设备，布置储罐基础上；高压气化器和高压LNG泵分别单独布置在一个撬装式底座上,成为一个独立的撬座设备，符合安全距离的地方；四台售气机布置在单独的加气岛上,从而使整个加气站比较简洁。

1、工艺流程

L-CNG汽车加气站是将低压(0～0.6MPa)、低温(-162℃～145℃)的LNG转变成常温、高压(20～25MPa)天然气的汽车加气站。其主要设备包括：LNG储罐、LNG低温高压泵、高压汽化器、CNG储气库(井、瓶组)、顺序控制盘、售气机、自控系统等。

储罐内的LNG通过低温高压泵把LNG送到高压空温式汽化器。在空温式汽化器中，液态天然气经过与空气换热，发生相变，转化为气态，并升高到适当的温度，空温式汽化器一用一备共两台，两组空温式汽化器的入口处均设有手动和气动切断阀，正常工作时两组空温式汽化器通过手动切换或通过气动阀自动进行切换，切换周期时间根据环境温度和用气量的不同而不同。当温度出口低于5℃时，低温报警，自动切换空温式汽化器，同时除掉汽化器上的结霜，保证使用的汽化器达到换热的最佳效果，LNG汽化后的出口温度应超过5℃以上出口压力为20MPa，当空温式汽化器出口的温度达不到5℃以上时，通过水浴式复热器使其温度达到5℃以上，经顺序控制盘进入低、中、高三个储气井，CNG加气机分别由低到高从三储气井中取气给汽车加气。该工艺是利用LNG低温高压泵将LNG增压到25.0MPa来完成低压变高压的过程。过程中LNG增压泵的控制及操作中增压泵的超压停、低压开泵、流体计量等都由控制台自动完成；该过程不使用天然气压缩机，仅使用小功率高压低温泵，无需冷却水，这样大大降低了噪声污染，节约了大量的电能。

工艺流程如下图：

（1）、卸车流程：

在加气站将LNG从槽车内转移至加气站LNG储罐；

槽车到站的压力大概在0.4MPa左右，储罐中的压力在0.5―0.6MPa通过卸车增压器给槽车储槽的压力，利用压差把LNG送入LNG

储罐储存。

（2）、调压流程：

卸车完毕，由LNG高压泵将LNG储罐中的LNG加压至20MPa以上，再通过高压汽化器汽化成CNG，并进入高压储气井或者高压瓶组储存；

（3）、加气流程：

储气井中的CNG通过CNG加气机向汽车加气，当储气井中压力低至无法正常加气时，高压泵重启并气化给储气井补气加压，向汽车加气。

（4）、控制系统：

监控各种设备的状态和运行情况，使加气站正常运行和实现自动化控制，与加气站管理系统、安全保障系统和视频监控系统一起构成完整的控制系统解决方案。

（5）、安全考虑

低温真空储罐的日蒸发率一般为0.2％，这部分汽化了的气体如果不及时排出，会使储罐上部气相空间的压力逐渐升高。为保证储罐的安全，通过降压调节阀根据压力自动排出灌顶的气体（BOG），这部分BOG气体经BOG加热后进入民用管网或加气站自用。或则将BOG 加热后通过一个小型压缩机增压至20MPa，然后进入储气井。

每台LNG储罐都安装有高低液位报警设施及压力高报警器。储罐上及系统管道上均设置有安全放散阀，以保证储罐和管道的安全，安全放散的气体经EAG汽化器加热后通过放散管放空。

两组空温式汽化器的入口处均设有手动和气动切断阀，正常工作时两组空温式汽化器通过手动或切断阀自动进行切换，切换周期时间根据环境温度和用气量的不同而不同。当温度出口低于5℃时，低温报警，自动切换空温式汽化器。

2、主要设备选型

（1）LNG储罐

根据本项目的规模特点选用立式真空罐,选用依靠容器本身的压力，可采用压力挤压的办法对外排液，不需要输液泵排液，操作简便、可靠性高；安装方便，成本较低。理论日静态蒸发率为0.2%/d。每台储罐配备一台自增压器。

储罐台数的选择应综合考虑气源点的个数、气源检修时间、运输周期、用户用气波动情况等困素，本工程根据用户特点选用100m3立式真空储罐1台。

工作压力: 0.6MPa

设计压力：0.66MPa

工作温度：-162℃

设计温度：-196℃

单台水容积：105m3

储罐增压器：

每台配备一台自增压气化器：

设计进口温度/运行进口温度：－196℃/≮－162℃

设计出口温度/运行出口温度：－196℃/≮－162℃

设计压力：1.6MPa

运行压力：0.55-0.6MPa

单台设计流量：200Nm3/h

（2）高压空温式气化器

气化器的气化能力根据高峰小时用气量确定，并留有一定富裕量。设计上配置两组，互相切换使用。加气站按每天工作15小时计算，选用2台1500Nm3／h空温式气化器和1台1500Nm3／h水浴式气化器，互相切换。当环境温度较低，空温式气化器出口温度低于5℃时，切换成水浴式气化器，对LNG进行加热强制气化。

高压空温式气化器主要工艺参数：

工作压力：25MPa

设计压力：27.5MPa

工作温度：-162℃

设计温度：-196℃

立式，主体材质：管道1Crl8Ni9Ti铝翅片

气化能力：1500Nm3／h

出口温度：≥环境温度-10℃

水浴式气化器主要工艺参数：

工作压力：25MPa

设计硬度力：27.5MPa

出气温度：5～10℃