加油和压缩天然气加气合建站设计方案

2008年6月
方。 一级站储罐 容量大 ，加气量大 ，对周 边建、构筑 物 及人群的安全和环保方面的有害影响也比较大，还易 因站前车流量大造成交通堵塞等问题，所以在城市建 成区不应建一级加油加气合建站，城市建成区的加油 加气合建站宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交 叉路口 附近。我们 所设计的 某加油和CNG加气 合建 站位 于南京 近郊毗 邻大学城 与主干 道接壤 。 2．2 合建站的等级划分u 1
注： 柴油 罐容 积司 折半计 入油 罐总 容积 ；储 气容积 均指 标准 状况 。
2．3合建站的主要设施 2．3．1加油系统
经营油品由汽车油槽车( 10一15 t ) 运至储 罐，采 用密闭卸油方式( 快速接头) 自流卸入埋地储罐储存， 再由潜油泵将油品送至加油机进行加油任务。本方案 设计独立式加油岛8个，每个加油岛设置l 台加油机， 加油机 为双枪 双油品，可 分别加 油并分别单 独计量 ，可 同时经营2 种油品。 2．3．2 加气系统
项目 工作 压力
技术参数
≤20 MI ，a
排气 量
≥2 000 m3·h。( 101 ．3 25 kPa，2 0℃)
高压气出口管
内径, 1, 18 t on i
取气 率 钢瓶卸完气后余压 适应环境温度
95％( 加气 工作 压力 20 MPa 时)
l MPa 一40℃一 +50℃
主电机功率
30 kW
系统 总功 率
第36卷第3期
赵晓云：加油和压缩天然气加气合建站设计方案
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图2 液压式天然气加气子站工艺流程示意图
当系统开始工作时，首先第一个钢瓶上的进液阀 门、出气阀门打开，回液阀门关闭；在高压泵的作用下， 液体介质开始充入第一个钢瓶，同时高压天然气被推 出钢瓶；当大约95％的天然气被推出时，自动控制系 统发出 指令，关闭 该钢瓶的 进液阀门、 出气阀门， 打开 回液阀门，此时第一个钢瓶内的高压介质开始返回撬 体内的 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( 此时回液阀门关闭) ，高压液体开始充 人。当第一个钢瓶内的液体介质绝大部分返回到储罐 后( 此时钢瓶内还有少量不能返回的剩余介质) ，自动 控制 系统 发出指 令，回 液阀 关闭。 设备 运行时 ，由P LC 程序控制实现8个钢瓶依次顺序工作。气动执行器根 据PLC控制程序 适时开启和关 闭各钢瓶的进 出口阀 门，顺序转换工作钢瓶。当前一辆拖车的天然气卸完 气后，由人工调换快装接头到第二辆拖车( 转接时间在 3—5 r a i n左右) ，实现加气站不间断运行。设备运行 时，除 更换拖车时 由人工操 作外，整套 设备的所有 动作 均由设备自带的PLC程序控制，无须人工干预。
压缩天然气加气合建站储气设施的总容积应根据 加气 汽车数量、 每辆汽 车加气时间 等因数 综合确定， 在 城市建成区内储气设施的总容积应符合下列规定：管 道供气的加气站固定储 气瓶( 井) 不应超过18 m3；加 气子站的站内固定储气瓶( 井) 不应超过8 m3；车载储 气瓶的总容积不应超过18 m’。本设计方案选用25 m3 油品储罐5 台，其中柴油储罐2台、汽油储罐3 台；加 气子站1套，子站设2 m3储气瓶8个，属于一级加油和 压缩天然气加气合建站，见表1。
国 家建 设部 在2 002 年颁 布了 《汽 车 加油 加气 站设 计与施工规范》( GB50156—2002) ，城市建设加油和 CNG加气合建站必须在统一规划的前提下实施，才能 实现安 全可靠、经 济合理、 良性发展。 加油加气站 油品 来源一 般是通 过汽车槽车 运至站 内，卸人储 罐内， 通过 加油机给汽车加油。一般加气站类型是根据现场或附 近是否 有天然气管 网，分为 常规站、母 站和子站。 常规 站是建在有天然气管网的地方，直接在天然气管网上 取气，天然气经过脱硫、脱水、压缩，进入储气瓶组储存 或给车辆加气。加气母站建设在临近天然气管网的地
表1 加油和压缩天然气加气合建站的等级划分
机动CNG拖 瓶车 ，专 门向 CNG加气子站供气，大大方 便了CNG加气 站建设。从 国外进口 或国内企业 生产 的气瓶拖车气瓶总容量接近18 n13。
液压式天然气汽车加气站 是利用特殊性质的液 体，以高压( 不高于25 MPa)直接将液体充人CNG拖 车的 储气钢瓶中 ，将钢 瓶内的压缩 天然气 推出，通过 站 内的加气机把高压天然气充入汽车的储气瓶内，达到 给汽 车加 气的 目的， 见图 1。在 系统 工作过 程中 ，液 压 系统始终提供较高的压力给CNG， 而CNG则始终在一 个较高的工作压力下单线输出至加气机，故该系统能 够提供比其他加气系统高且稳定的工作压力，保证其 加气量 ≥2 000 m3·h～，提高了加气速度。每台小型 轿车内CNG储气瓶约15 m3，不间断供气的情况下每 小时可为70—8 0辆小型轿车加气。
近年来城汽车保有量迅速增加、油品供应趋于紧 张。根据国家的发展战略，天然气作为洁净能源已列 入国家重点基础设施建设项目。天然气是国家大力推 广的清 洁燃料 ，天然气汽 车正在 蓬勃发展， 被称为 “绿 色汽车 ”，它需要 在保持原 车供油系统 不变的基础 上增 加一套车用CNG( Compr es s ed Na t ur a l Gas ，压 缩天然 气) 装置，实现 油、汽两用。资料显示，与 汽油相比，汽 车使用天然气作为燃料可以减少30％一50％的污染， 而且 价格 低廉 。就南 京市 场而 言，2 008年 3月份 93’ 汽 油价格 为5．07元· L～， 而CNG价格为3 ．2 8 元· m～ ，每 升汽 油与 每标 准立 方米 CNG行驶路程基本相 当。每辆出租车以每日行驶350 km计，每天可节省费 用约63元，每月可节省约1 880元，效益可观。所以社 会上对天然气加气站的需求越来越多，但由于天然气 供应紧张，油品在较长时间仍然是汽车的主要燃料。 因此城市加油加气合建站成为城市汽车能源供应的一 个主 渠道 。
第36卷第3期 2008年6月
工芝与装登
江苏化 工 J i a ngs u Chemi cal I ndus t ry
V01．36 No． 3 J un．2008
加油和压编天然气加气仑建站设对力幕
赵晓云 ( 南京 金凌 石化 工程 设计 有限 公司 ，江 苏南 京210033)
摘要：压缩天然气作为清洁燃料以其所具有的价格优势正在蓬勃发展。加油、压缩天然气加气合建站将作为今后 汽车能源主要的供应基地。阐述了加油和压缩天然气加气合建站主要设计内容和设计方案，以及加气站的类型。 着重论述了液压式天然气汽车加气子站技术及其工作原理。 关键词：加油；／m气；合建站；压缩天然气加气子站 中图分类 号：TE83 - 文献标识码：B 文章编号：1002—1116( 2008)03—0035—04
2设计方案
2．1 站址的选择¨3 1 加油加 气站的站址选 择，应符合 当地城镇规划 、环
境保护和防火安全的要求，并应选择在交通便利的地
收稿日 期：2008—04一01 作者简介：赵晓云( 1964一) ，女，河南人，工程师，大学，从事油品储运设计工 作。电话：13815872296。
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江办化 工
≤80 kW
设 备质量 设 备噪音
约6 565 l【 g ≤75 dB，距离设备1 m处
成品气含油 含 尘粒径
≤10 r ag· L一 1
≤5岬
控 制方式
wk.baidu.com
PLC
工 作周期
连续
排 气温度
常温( 环境温度)
防爆 等 级
Exdem[ i a ] i ai l BT4
燃气系统压力表 设 备尺寸 两车之间转换快装接 头时 间
2008年 6月
拉断阀 在外力作用 下分开后 ，两端必须 自行密封， 由此 引发的天然气泄漏量( 标准状态) 不得大于0．01 m3。 加气机 应设置放撞 护栏，护栏高 度不得小于 0．5 m。
3结语
与汽、柴 油燃料相比，燃气 汽车有害物质排 放量大 幅度降低 ，并且不含铅 、多环芳烃等 致癌物，可大 大减 轻空气污染程度。虽然在动力性能上稍低于燃油，但 汽车使用也能充分满足道路运输的要求，有利于降低 运输成 本，提高经 济效益， 是今后重点 开发和推广 的清 洁燃料。而汽、柴油作为传统燃料也将是未来很长时 期的支柱性能源。由此可见，加油、CNG加气合建站 将作为 今后汽车 能源主要 的供应基 地。
压缩天然气加气站储气设施一般分为以下类型I ( 1) 储气井。国内加气站采用储气井储存压缩天 然 气已 有近 10 年的 历史 。 具有 占 地面 积小 、 运行 费用 低、安全可靠、操作维护简便和事故影响范围小等优 点‘4—61。 ( 2) 储气瓶。采用大容积储气瓶具有瓶阀少、街 口少、安全性能高等优点。目前国内加气站多采用 601钢瓶，每组储气瓶总容积约为4 m3。 ( 3) 加气 子站 。即 用车 载储 气瓶 运进 CNG，为汽 车进行加气作 业的加气站。 本设计中因该地区管道供气不够成熟，采用了液 压式天然气汽车加气子站技术。近年来我国开始引进
图1 液压式天然气加气子站液压系统工作原理示意图
2．4 液压式天然气加气子站工艺设计 液压式天然气加气子站工艺流程设计如图2。当
刚刚开始启动设备或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，向CNG钢瓶内充入高 压液体 介质； 在液压泵出 口设压 力控制阀， 并设压 力传 感 器， 压力 控 制阀 设定 液 体出 口 压力 控制 范 围20 ～2 5 MPa( 由用户设定) 。当液压系统压力达到高限25 MPa ( 或用户设定值) 时，压力控制阀停止向高压系统供 液，并 通过旁 通回路把高 压液体 回流到液体 储罐中 ；液 压泵 经一定时间 的延时 ，如果系统 压力仍 然不降，则 液 压泵停止工作；当系统压力降至底限20 MPa ( 或 用户 设定值) 时，液压泵重新开始工作。子站设备在运行时 由控制系统的PLC自动控制。系统中的所有自控阀门 都由气动执行器负责打开和关闭，而气动执行器的动 作则由PLC控制。当加满气的拖车来到子站后。分别 连接 液体 高压 管路、 压缩 空气 控制管 路、 CNG高 压管 路 等，然后启动液压顶升系统，将钢瓶角度上升到10 o的 位置， 打开相 应的控制阀 门，关 闭放空阀门 ，检查 无误 后即可开启增压系统， 开始给加气机供气。
现场显示仪表及控制 装置
选用国产产品，精度等级1 ．5级
长4 602r am×宽2 162mr n x高2 510mm
3—5 r a i n( 快装接头转换完成后，第二 辆车开始工作．第一辆车回油不影响第 二辆车加气)
设备操作处设置压力表；设备操作处设 有紧 急停 机按 钮、启 动按 钮
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江苏 化工
( 1) 工艺设计：包括加油加气工艺流程、安装设 计、 设备 选型等 。
( 2) 建筑结构设计：包括站房、罩棚等。值得注意 的是建 筑设计应与 周围环境相谐 调。
( 3) 电气 设计 ：加 油加 气站 的供 电负 荷为 3级。 加油 加气合 建站的 信息系 统应 设置不 问断供 电电源 。
( 4) 总图消防及给排水设计：总图设计均应满足 《汽车加油加气站设计与施工规范》( GB5015 6—200 2) 要求， 并配置足够 的消防器 材。雨水排 水采用明沟 时， 排除围墙 时应设置水封 装置。
液压式加气子站基本技术参数见表2。加气系统 设计压力应 为27．5 MPa旧。；在工作状态的单枪加气速 度不宜小于O．12 m’·mi n～；双枪 加气速度不宜 小于 0．18 m3·mi n～。加气机附设加气软管、挠性支架、拉断 阀等。 拉断阀在外力 下分开，分离 拉力不得大 于400 N，
表2 液压式加气子站基本技术参数
方，直接在天然气管网上取气，天然气经过脱硫、脱水、 压缩，进人储气瓶组储存或给车辆加气。加气子站是 建设在周围没有气源的地方，通常通过转运车从母站 运来天 然气给 汽车加气， 一般设 置储气瓶组 或储气 井。 本次设计的加油加气合建站是采用了液压式天然气汽 车加气子站技术。
1主要设计内容
加油和压缩天然气加气合建站设计内容一般包括 工艺、建筑结构、总图消防及给排水、电气等。