CNG加气站储气系统PPT课件.ppt

1 CNG储气系统及设备 加气站储气系统类型加气站储气方式储气系统的储气能力气瓶储气大容量高压容器储气地下储气井 2 一 加气站储气系统类型 储气系统根据输出天然气的方式不同可分为单级储存和分级储存两类 单级储存采用一级储存系统 当对车辆加气时 所有储气容器中的压力下降速度相同 即各容器压力同时从25MPa降到20MPa 这种方式的储气容器中压缩天然气利用率约为20 3 一 加气站储气系统类型 分级储存采用三级储气系统 即将储气容器分为高压 中压 低压三组 压缩机启动充气时 先对高压组容器充气 当压力达到22MPa时 关闭高压组 转而对中压组容器充气 当压力也达到22MPa时 关闭中压组 转而对低压组容器充气 当压力也达到22MPa时 三组容器都打开同时充气至压力为25MPa 压缩机停止口对车辆加气时 先用低压组容器 其次是中压组容器 最后是高压组 4 一 加气站储气系统类型 分级储气系统的工作由程序自动控制 比单级储气系统复杂 一般来说 体积也要大些 但是储气系统中的压缩天然气利用率达到30 有的甚至达到58 分级储气系统是目前CNG加气站的主要储气方式 5 二 加气站储气方式 为平衡CNG供需在数量和时间上的不同步和不均匀性 有必要在站内设储气装置 这对于加压站或加气站在工艺流程中都是重要的中间环节设备 储气装置的最高工作压力达到25MPa 属于甲类气体 四类压力容器监察管理的范畴 国家标准 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156有相关规定 6 二 加气站储气方式 地下储气井 气瓶储气 小气瓶组储气 大气瓶组储气 大容量容器储气 地上储气 CNG储气方式 7 三 储气系统的储气能力 CNG加气站储存系统的设计储气压力一般为25MPa 总的储气能力根据加气站的规模和各国标准而定 但原则是保证加气站的高效和建站的经济性 压缩天然气加气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素综合确定 在城市建成区内不应超过16m3 加油和压缩天然气加气合建站 压缩天然气储气设施总容积小于12m3 8 四 气瓶储气 气瓶的容积及选用储气瓶的结构及制造小气瓶组储气大气瓶组储气储气瓶组的技术要求气瓶的充装使用与检验 9 四 气瓶储气 气瓶是一种公称容积不大于1000L 用于盛装压缩气体的可重复充气 而无绝热装置的移动式压力容器 我国气瓶监察规程规定 V 12L为小容积气瓶 12L V 100L的为中容积气瓶 V 100L的为大容积气瓶 V为气瓶公称容积 储气瓶的容积及选用 10 四 气瓶储气 由于大容积气瓶相对来讲具有瓶阀少 接口少 安全性高等优点 因此 天然气加气站应选用同一规格型号的大容积气瓶 当选择小容积气瓶组成气瓶组时 每组气瓶的储气容积不大于4m3且瓶数不多于60个 目前国内CNG加气站采用较多的是国产60L的中容积钢质气瓶 每组气瓶66个 合计容积3 96m3 约储天然气1000m3 标准状态下 储气瓶的容积及选用 11 四 气瓶储气 无缝气瓶的结构示意图 储气瓶的结构及制造 1 瓶帽2 瓶阀3 瓶口4 瓶颈5 瓶圈6 瓶肩7 瓶体8 瓶根9 瓶底 12 四 气瓶储气 CNG储气瓶是一种高压无缝钢质气瓶 最大允许工作压力为25MPa 设计使用环境温度为25 40 国内常用的气瓶材质为35CrMo钢 压缩天然气气瓶应由持有国家质量技术监督行政部门颁发的气瓶制造许可证的单位生产制造 制造气瓶的材料应选用优质碳素钢或合金钢 并适合冲压 拉拔或模压等压力加工的要求 气瓶瓶体与不可拆附件的连接 不得采用焊接 储气瓶的结构及制造 13 四 气瓶储气 小气瓶是采用钢或复合材料制成水容积为40 80L的气瓶 可将气瓶分为若干组设置 主要用于规模较小的CNG加压站或加气站 每站总瓶数不宜超过180只 由于气瓶数量多 管道连接及阀件也多 泄漏概率大 因此 维修工作量和费用高 小气瓶组储气 14 四 气瓶储气 小气瓶组外观实物图 小气瓶组储气 15 四 气瓶储气 小气瓶储气瓶规格 按美国运输部标准 DOT 3AAX 制造的40 80L水容积小气瓶 最大工作压力为25MPa 按规定的长 宽 高限度把20 60只瓶为一组编排成若干瓶组框架 卧式布置 并安装有安全装置和手动切断阀 小气瓶组布置简图 单组合 如下图所示 小气瓶组储气 16 四 气瓶储气 小气瓶组布置示意图 小气瓶组储气 17 四 气瓶储气 气瓶组可采用水容积为80L的小气瓶 其规格参数如下 最大工作压力25MPa 外径为267mm 瓶长1 8m 单重91kg 耐压试验压力30MPa 材质30CrMo钢 按 钢质无缝气瓶 GB5099标准及 气瓶安装监察规程 设计 制造 检验及验收 小气瓶组储气 18 四 气瓶储气 钢制大气瓶形同管束 每只水容积为500L以上 以3 9只组成瓶组 并用钢结构框架固定 相对于小气瓶组储气方式 其具有快充性能较好 容积利用率较高的特点 并由于气瓶数量显著减少 因而系统可靠性较高和维护费用较少 大气瓶组储气 19 四 气瓶储气 大气瓶组外观实物图 大气瓶组储气 20 四 气瓶储气 大气瓶储气气瓶规格按美国机械工程学会 ASME 压力容器标准制造的产品 500L 1000L 1750L水容积管束大气瓶 最大工作压力为25MPa 平地安装 可按3 n组 单组或多组 框架卧式固定布置 并设有安全装置和手动切断阀 大气瓶组储气 21 管束式大气瓶组结构示意图1 无缝气瓶 2 3 固定板 4 锁箍 5 垫片 6 螺母 7 加厚螺母 8 O 形环 9 支撑环片 10 11 出口旋塞 12 安全阀 13 DN15 NPT 阀 14 DN15 NPT 阀 15 罗纹接头 16 弯管接头 17 DN15六角罗纹接头 18 DN15弯管接头 19 DN15角阀 20 塑料旋塞 21 支撑架 20 DN25塑料旋塞 23 铭牌 22 四 气瓶储气 上图中储气瓶组为美国CPI公司产品 主要参数如下 L1 6261mm L2 6109mm 外径D 610mm H 2235mm b 638mm 壁厚 29 3mm 单瓶水容积1 314m3 单重2794kg 按25MPa压力计 单瓶储气能力约300m3 耐压实验压力40 8MPa 设计压力27 2MPa 大气瓶组储气 23 四 气瓶储气 根据使用经验认为 在储气设施规模相同的情况下 大气瓶组储气方式一次投资较高 快速充气能力和气体容积率较高 而小气瓶组储气方式投资虽少 但由于瓶多接头也多 运行管理成本高 气体容积率也偏低一些 大气瓶组储气 24 四 气瓶储气 加压站的储气瓶宜选用大容积管束式系列 且规格型号一致 储气瓶应固定在独立框架内 且宜卧式存放 对于小容积气瓶卧式布置限宽为一个气瓶的长度 限高为1 6m 限长为5 5m 气瓶之间的净距不应小于30mm 储气瓶组间距应不小于1 5m 储气瓶组与站内车辆通道相邻一侧应设有坚固的安全防护栏或采取其他防撞措施 并必须安装防雷接地装置 接地点不少于2处 大气瓶组储气 25 四 气瓶储气 气瓶宜卧式存放 小容积储气瓶组的宽 长 高不宜超过2 0m 3 5m 1 8m 大容积储气瓶组的操作控制阀门距地面高度不宜大于1 6m 在每组储气瓶的进 出气总管上 宜设置人工快速切断阀和平衡控制阀 或电动控制阀 平衡控制阀和电动控制阀应是防爆型 储气瓶组的技术要求 26 四 气瓶储气 在储气瓶组管汇上应设置压力表 压力报警器 全启封闭式弹簧安全阀和安全放散装置 排污阀 放散管在阀后宜扩大管径2级以上 当采用人工操作控制放散管时 放散管可引至天然气进站管道内回收 安全阀应具有足够的泄压能力 其开启压力应为最大充装压力的1 10 1 15倍 且应小于储气瓶环向应力最小屈服强度的75 储气瓶组的技术要求 27 四 气瓶储气 排气管上应采用两道控制阀门 排放口应引至安全地点 连接气瓶的短管应具有一定的伸缩弹性 并采用锥螺纹卡套接头 卧式储气瓶应由2个支承点固定在支架上 受外力 地震等 作用时不产生摇晃 用于支承储气瓶的扁钢宽度不应小于50mm 且应垫以3mm以上厚的胶皮 储气瓶组的技术要求 28 四 气瓶储气 储气瓶组应按独立支架设置 不得搭接在周围承重墙体 维护结构或邻近瓶组架上 安装在钢栅厢内的大容积储气瓶组的两侧 背面与钢栅的距离宜为0 2m 0 3m 阀前操作距离宜为0 3m 0 4m 瓶口不应朝向重要建 构筑物 且在距钢栅厢1 0m处设钢筋混凝土防爆隔墙 储气瓶组的技术要求 29 四 气瓶储气 有的加气站将大容积储气瓶组安装在地坑内 这种形式避免了气瓶受敲击 碰撞和夏季太阳曝晒的不利因素 工作环境稳定 结构紧凑 拆装方便 占地面积小 事故影响范围小 气瓶在装入地坑前 外表面要进行防腐处理 储气瓶组的技术要求 30 四 气瓶储气 采购和使用有制造许可证的企业的合格产品 不使用超期末检验的气瓶 使用者必须到已办理充装注册的单位或经销注册的单位购气 气瓶使用前应进行状况检查 对盛装气体进行确认 不符合安全技术要求的气瓶严禁入库和使用 使用时必须严格按照使用说明书的要求使用气瓶 气瓶的充装使用与检验 31 四 气瓶储气 气瓶的放置地点 不得靠近热源和明火 应保证气瓶瓶体干燥 盛装易起聚合反应或分解气体的气瓶 应避开放射性线源 气瓶立放时 应采取防止倾倒的措施 夏季应防止曝晒 严禁敲击 碰撞 严禁在气瓶上进行电焊引弧 严禁用温度超过40 的热源对气瓶加热 气瓶的充装使用与检验 32 四 气瓶储气 瓶内气体不得用尽 须留有一定的剩余压力或质量 永久气体气瓶的剩余压力应不小于0 05MPa 液化气体气瓶应留有不少于0 5 1 0 规定充装量的剩余气体 在可能造成回流的使用场合 使用设备上必须配制防止倒灌的装置 如单向阀 止回阀 缓冲罐等 严禁将气瓶内的气体向其他气瓶倒装 严禁自行处理气瓶内的残液 气瓶投入使用后 不得对瓶体进行挖补 焊接修理 严禁擅自更改气瓶的钢印和颜色标记 气瓶的充装使用与检验 33 四 气瓶储气 气瓶使用一定年限后 应按规定送气瓶定期检验单位进行安全检验 气瓶每两年检验一次 气瓶在使用过程中 发现有严重腐蚀 损伤或对其安全可靠性有怀疑时 应提前进行检验 库存和停用时间超过一个检验周期的气瓶 启用前应进行检验 对车用压缩天然气储气瓶每三年检验一次 发生交通事故后 应对车用气瓶 瓶阀及其他附件进行检验 检验合格后方可重新使用 气瓶的充装使用与检验 34 五 大容量高压容器储气 大容量高压容器储气是指用水容积为2m3以上的钢制压力容器储气 由于容器的水容积较大 其壁厚相应较大 材质选用和制造工艺都会要求更高 因而工程费用要高于上述储气方式 35 五 大容量高压容器储气 卧式CNG储气罐 36 五 大容量高压容器储气 立式CNG储气罐 37 六 地下储气井 作为CNG加气站的主要部分 高压储气系统 国内外一般采取地面储气瓶或罐来储存压缩天然气 由于储存压力高 25MPa 受压面积大 且安放在地面上 安全问题不得不引起人们的高度重视 在其质量和安装施工中任一环节出现问题都将造成恶性爆炸事故 储气井是近年新开发的压缩天然气储气装置 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 38 六 地下储气井 地下储气井工作过程地下储气井组成和结构地下储气井技术要求储气井的技术参数储气井的技术特点 39 六 地下储气井 地下储气井的工作过程 天然气经过净化后 高压天然气从加气站的压缩机输出 输入地下储气井 当储气井压力达到25MPa时 储气系统自动关闭输入端的截止阀 需要汽车充气时 则可开启输出端的截止阀 向充气台供气 若需要排出井中积液 只需开启井口装置上的排污阀 井底积液便通过排污管向上排出 40 六 地下储气井 储气井的组成和结构程 41 六 地下储气井 储气井的组成和结构程 1 管底封头 2 排污管 3 5 管箍 4 井管 6 管顶封头 7 进气口 8 四通件 9 排污管口 10 出气口 11 密封垫 12 支撑架 42 六 地下储气井 CNG地下储气井系统是由储气井 井口控制装置及配套管网组成 压缩天然气储气井一般由井下套管 管箍和上 下封头所组成 专用套管下人井内 套管与套管在竖直方向用螺纹连接 并用耐高压的专用密封脂进行密封 套管最低部为井底密封头 最上端为井口装置 井筒与井壁之间的环形空间用油井水泥加以封固 井口装置上安装有控制阀件 排液装置 压力表并连通地面管道 储气井的组成和结构程 43 六 地下储气井 井管由公称通经DN180 DN280规格的石油套管构成 常用的套管长度L 20 80m 根 井管埋地深度一般为80 150m 材质为30Mn4或28GrMo6 封头由优质碳素钢制造 井管 连接管箍和管底封头在下井前 采用优质 高效能的防腐材料进行特加强级防腐绝缘处理 储气井的组成和结构 44 六 地下储气井 储气井应按石油钻井有关要求进行设计和施工 执行石油钻井国家相关标准 储气井的设计压力应为32 0MPa 最大允许充装压力应为25 0MPa 井口应高出地面300 500mm 以便于接管 埋在疏松地表面时 应设置导管 防止产生位移和井管侧向受力 储气井的技术要求 45 六 地下储气井 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管组应按运行压力分为高压储气井组 中压储气井组和低压储气井组 各储气井组要单独引管道至加气机 每组储气井的进 出口