LNG ACD撬装加气站介绍.ppt

1、LNG撬装加气站产品介绍 技术中心 刘斌 2011.11,一:天然气及液化天然气介绍 从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气、地面气、海洋气、变质岩中的气、火成岩中的气、火山气、宇宙气等八种。 而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。我们这里所指的天然气，仅是从地上油气藏中开采出来的气体，绝大多数是以甲烷为主的化合物的混合物，是一种可燃性气体。天然气是一种优质的燃料和化工原料。,天然气的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是最短和最轻的烃分子。

2、它也可能会含有一些较重的烃分子，例如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10），还有一些不定量的含有气体的硫磺。有机硫化物和硫化氢（H2S）是常见的杂质，在大多数利用天然气的情况下都必须预先除去。 作为燃料，天然气也会因发生爆炸而造成伤亡。虽然天然气比空气轻而容易发散，但是当天然气在房屋或帐篷等封闭环境里聚集的情况下，达到一定的比例时，就会触发威力巨大的爆炸。 爆炸可能会夷平整座房屋，甚至殃及邻近的建筑。甲烷在空气中的爆炸极限下限为5%，上限为15%。 天然气车辆发动机中要利用的压缩天然气的爆炸，由于气体挥发的性质，在自发的条件下基本是不具备的，所以需要使用外力将天然气浓度维持在5

3、%到15%之间以触发爆炸。,液化天然气是指天然气原料经过预处理，脱除其中的杂质后，再通过低温冷冻工艺在-162 下所形成的低温液体混合物，常用LNG缩写表示。 目前，世界上80以上的天然气液化装置采用混合制冷剂液化循环，该循环以C1C5的碳氢化合物及氮气等组成的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级冷凝、蒸发、节流、膨胀，得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。LNG主要成分是甲烷，气化后比空气轻，万一泄漏时，很容易扩散至大气中，是一种安全的能源。LNG在液化过程中，已将硫、二氧化碳、水分等除去，因此，燃烧时，不会因硫分而造成空气污染，是一种干净清洁的能源，且具有很高的热值。LN

4、G液化后体积缩小约为气态的1600，便于储存与运输,是非常方便高效率的能源。LNG在常温下约有836焦耳千克的冷能，可用来发电、空气液化及食品冷冻。 由LNG的性质，可以看出它作为车用燃料还有如下的特点和优势： 1)能量密度大 汽车续驶里程长，同样容积的 LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气瓶的2.5倍。目前国外大型LNG货车一次加气可连续行驶10001300km，非常适合长途运输的需要。国内410升钢瓶加气一次在市区可连续行驶约400km，在高速公路加气一次可连续行驶约700Km以上。,2)运输方便 由于是液态，LNG便于经济可靠地远距离运输，建设LNG汽车加气站不受天然气管网的制约。在陆

5、上，通常用2050m3(相当于1200030000N m3天然气)的汽车槽车象运输汽油，柴油那样将LNG远送到LNG汽车加气站，也可根据需要用火车槽车。在海上，通常用大至1213万m3的 LNG轮船，进行长途运输。 3)组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境 LNG由于脱除了硫和水分，其组成比CNG更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。与燃油车相比，LNG汽车的有害排放降低约85%左右，被称为真正的环保汽车。 4)安全性能好 LNG的燃点为650，比汽柴油、 LPG的燃点高，点火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更难点燃，LNG的爆炸极限为515%，且气化后密度很低

6、，只有空气的一半左右，因而稍有泄漏即挥发扩散，而LPG的爆炸极限为2.49.5%，燃点为466，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发，汽油爆炸极限为1.07.6%，燃点为427，柴油爆炸极限为0.54.1，燃点为260，由此可见， LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。,目前，国际国内上LNG汽车的技术主要应用于城市公交客车、城际长途客、货运输车辆以及市政工程车辆。,二.LNG汽车加气站简介 LNG汽车加气站是专为LNG 燃气汽车加气的专用加气站。 加气站可分成固定式加气站、撬装式加气站。 加气站构成：LNG低温储罐、LNG潜液泵、LNG加气机、汽化器、阀门管道、仪表风系统、仪表自控系统。

7、 加气站的规模设置：一般以储罐的容积和加气机的数量确定 LNG储罐可设计30m3、60m3、120m3、180m3，加气机可设计单机单枪、双机单枪、4机单枪，同时匹配潜液泵。 加气站流程设计：卸车流程、调压流程、加气流程、待机流程。 加气站设置可燃气体安全监控系统及火焰探测系统。,撬装式LNG汽车加气站特点 撬装式LNG汽车加气站，是将压力为1.2MPa、温度为-162的LNG经管路、低温泵、加气机等加注到汽车LNG储气瓶中的专用加气装置。其主要设备包括：LNG储罐、LNG低温泵(潜液泵)、LNG汽化器、LNG加气机、撬座等，各设备都安装在一个可移动的撬块上。另外还有管路系统、控制系统、安全系

8、统及配套设施。控制系统设置在控制室中。LNG储罐有真空粉末绝热、复合绝热、真空多层缠绕绝热等。设有安全阀;储罐设有顶部底部两个充液口，配有压力表和液位计，压力通过LNG汽化器可以调节，LNG汽化器为空温式汽化器；潜液泵为低温离心泵（潜液泵），LNG加气机实现对所加LNG的计量；控制系统的仪表风为小型空压机冷干机提供；与国内外同类产品相比，具有工艺流程简单、结构紧凑、占地小、工程量小、建设周期短、投资少等优点。 。,工作原理 LNG汽车加气站的主要工艺流程(除待机模式外）包括三部分:卸车流程、调压流程、加气流程。 一.卸车流程 由加气站卸车泵或者LNG汽化器将低温槽车内LNG转注到低温储罐中。

9、1.泵卸车 LNG槽车卸车接口卸车泵LNG储罐 将LNG槽车的出液口和气相口与储罐的进液口和气相口相连，对潜液泵和管道充分完全预冷后，按下卸车启动按钮，潜液泵开始运行。LNG液体通过卸车软管、保温管道、低温阀门进入低温潜液泵，经LNG潜液泵加压后，灌注到加气站的LNG低温储罐中，完成潜液泵卸车过程。 2.汽化器卸车 LNG槽车槽车增压口LNG汽化器槽车气相口（槽车增压）卸车接口LNG储罐 通过LNG槽车的增压口排出LNG液体，LNG液体经过管路进入增压汽化器，增压汽化器将LNG汽化，在将汽化后的气态天然气通过LNG槽车气相口进入LNG槽车的气相空间，为LNG槽车增压，使LNG槽车的压力升高，与

10、加气站内的低温储罐形成压差，LNG槽车内的液体在压力作用下，经过卸车软管、保温管道、低温阀门注入到加气站的LNG低温储罐中，完成LNG加注站自增压卸车过程。 二.调压流程 通过LNG汽化器对储罐进行调压，使其达到加注时的工作压力。 LNG储罐增压汽化器LNG储罐,以LNG为燃料的汽车发动机需要车载气瓶内的饱和液体压力较高，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。加注站储罐升压得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。增压过程中低温储罐的LNG从储罐出液口流出，经过工艺管线流到增压汽化器中，通过汽化器与大气换热。升温气化

11、后的天然气在经过储罐的下进液口进入储罐。在此过程中升温后的天然气与储罐中LNG充分混合达到对LNG增压升温的目的。 三.加气流程 通过潜液泵将LNG泵入燃料汽车，由加气机进行计量。 LNG储罐潜液泵加气机LNG燃料汽车 给以LNG为燃料的汽车加液时，先将加液机上的加注管路通过专用的LNG加液枪和回气枪与汽车上得车载LNG低温储罐的进液口和回气口分别相连接；启动预冷程序，将潜液泵和管道充分完全预冷；通过LNG储罐的压力将LNG输送到低温潜液泵中，通过加液机来控制低温潜液泵的运转，低温潜液泵将LNG液体加压，LNG液体通过低温管路、阀门、加液机加注到车载LNG低温储罐；加液机中LNG质量流量计计量

12、出输送的液体的量，在加液机控制面板上显示质量（或标方数）和价格储。 四.泄压流程：LNG贮罐、管道安全阀（泄压）、手动截止阀EAG加热器 当站内储罐或低温管道中长期存放LNG时，因系统漏冷得影响，LNG将缓慢的蒸发使储罐或低温管道内的压力不断升高，当储罐内或低温管道内气相区压力升高到超出储罐或管道安全阀设定压力值时，安全阀将自动打开排空泄放。,LNG汽车加气站流程简图,LNG 储罐,LNG运输车,LNG潜液泵,汽化器,加气机,LNG燃气汽车,液相管路,气相管路,LNG汽车加气站设计参照的标准 液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范NB/T1001-2011（实行标准） 液化天然气（LNG）车辆

13、燃料系统规范NFPA57 液化天然气（LNG）生产、储存和装运GB/T20368-2006 建筑设计防火规范GB50016-2006 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92 建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版） 化工企业静电接地设计规范HGJ28-2000 石油化工、可燃介质管道工程施工及验收规范SH/T3501-2002 城镇燃气输配工程施工及验收规范CJJ33-2005 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98 汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2002（2010） 汽车用燃气加气站技术规范 CJJ84-2000 中海油液化天

14、然气（LNG）汽车加注站建设项目设计手册,LNG撬装式加气站的主要技术参数和功能 a.LNG储罐设计容积 （50m） b.储罐设计压力及工作压力（1.2MPa或1.6MPa） c.设计温度-196+60 d.蒸发率 0.2% e.汽化器汽化能力/工作压力 （300Nm/h /1.6MPa） f.EAG汽化器汽化能力/工作压力 （100Nm/h /1.6MPa） g.加气系统计量误差1.0% h.具有非定量加气和预置定量加气功能，具有体积加气和质量加气选择功能； i.本安和防爆设计，安全可靠 j.加气软管设有拉断保护装置，拉断现象出现时系统转入保护状态，无低温液体和气体流出； k.采用独立的计量

15、控制系统; l.具有压力、温度补偿功能，计量精度通过相关部门认证； m.加气压力、温度和流量可远传至加气站控制系统，实行统一的管理； n.非定量加气时以流速或压力参数控制自动停泵； o.具有消防、生产保护等安全监控、报警系统和应急保护系统； p.防爆等级 dBT4,撬装式LNG加注站的设计理念是高度集成，操作使用及维修方便，并符合相关技术规范的要求。整个加注装置由一个储罐撬和一个LNG加注撬组成。储罐撬以储罐为基础，包括了LNG低温储罐、增压器和EAG加热器、储罐撬底座和集中排放装置。LNG加注撬在上面已经介绍，包括加注装置的所有工艺装置，如低温泵，售气机、管阀系统等，同时包括了控制部分的一次

16、仪表和显示装置。储罐撬和LNG加注撬可通过螺栓连接固定，也可分别拆装运输，便于整个装置的转移，在现场布置上也十分方便。撬装加注装置的储罐撬结构巧妙利用了储罐本身的筒体作为结构的一部分，在节约材料的同时，达到了更好的美观效果，储罐撬底座主材为型材，结构轻巧，而刚性强，在起吊运输过程中不会发生变形。撬装加注装置的LNG加注撬采用集装箱结构，框架结构利用方钢主材，结构轻巧，而刚性强。撬装加注装置的LNG加注撬工艺装置区设计为半封闭结构，可防止雨水进入设备区，又能保证设备区不会形成泄漏气体的聚集，保证整个装置和操作人员的安全。 其特点是： 结构紧凑、美观大方； 优化管路布置，实现流程最短，冷损最小；

17、工厂预装成型，并严格试验，质量性能更加可靠； 便于工艺管路、控制电路、动力线路和仪表阀门的布置。,LNG汽车加气站主要设备 LNG低温储罐（卧式、立式） 有效容积：50m3 工作压力（内容器/外容器）：1.2MPa/-0.1MPa 设计压力（内容器/外容器）：1.26MPa/-0.1MPa 设计温度（内容器/外容器）：-196/-1950 主体材质（内容器/外容器）：0Cr18Ni9/Q345R 设计厚度（内容器/外容器）：13mm/8mm/10mm 充满率： 90 日蒸发率：0.1（上线值） 绝热型式：高真空多层绝热 封口真空度 ：3X10-1Pa 真空夹层漏气率：6X10-7 Pa.m3.

18、s-1 真空夹层漏放气速率：6X10-6 Pa.m3.s-1,汽化器 用于LNG的汽化增压和槽车卸车，采用空温式铝翅片管组合汽化器，通过翅片与空气换热使LNG汽化，此设备安装于LNG储罐底部。 进行储罐调压和卸车增压使用。 LNG汽车加气站主要设备 汽化器 单台处理量： 300Nm+100 Nm 进口介质： LNG 出口介质： NG/LNG 进口温度： 高于或等于-162 出口温度： -146 最高工作压力： 1.2 MPa 设计压力： 1.6 MPa 设计温度： 196 主体材质： 3003H112 空温式汽化器是利用空气自然对流加热换热管中的低温液体，使其完全蒸发成气体;是一种集空温式和加

19、热式汽化功能、可替代加热汽化产品的高效节能换热设备。,LNG汽车加气站主要设备-低温阀门,阀门采用专用低温阀门，满足输送LNG压力（压力级别PN1.6MPa）流量要求，且LNG具备耐低温性能(-196)。主要包括：专用长轴截止阀、短轴截止阀、安全阀、止回阀、紧急切断阀等等。管道阀门选用按照API标准制造的专用液化天然气用不锈钢阀门，钢号为0Cr18Ni9，保温管段采用长轴式，不保温管段采用短轴。阀门与管道间的连接采用焊接形式连接。,LNG汽车加气站主要设备仪表风系统,仪表风系统用于加注站气动控制系统的制动气源，同时满足吹扫用气。为考虑系统的稳定性、经济性和可操作性，采用空气为主要介质，同时选用

20、氮气作为备用气源。 主要设备技术参数求 1）无油空压机 2）冷干机,3）油水分离器,4）氮气瓶,LNG潜液泵 LNG潜液泵是一种浸没式两级离心泵，整体浸入泵池中，无密封件，所有运动部件由低温液体冷却和润滑。由于与传统泵有不同的结构特点，LNG潜液泵在LNG行业中具有非常大地优点： 泵体完全浸没在液体中，工作噪声非常小； 不含转动轴封，泵内有封闭系统使电机和导线与液体隔绝； 电动机不受潮湿、腐蚀的影响，其绝缘不会因为温度变化而恶化； 消除了可燃气体与空气接触的可能，保证了安全性； 将电机与叶轮设计在同一个轴上，省去了联轴器和对中的需要； 平衡机构的设计使轴承的使用寿命和泵的大修周期延长； 叶轮和

21、轴承通过液体自身润滑，不需要附加的润滑系统； 无需使用防爆电动机。 如果低温潜液泵在操作时没有完全预冷就开车，泵虽然能够起压，但密封接触面没有形成润滑液膜，机械密封在短时间内可能磨坏而影响泵的可靠运行;另外由于系统温度过高，引起LNG汽化，产生气液两相流，使泵无法正常工作。因此用户在使用潜液泵进行卸车或为LNG车辆加液时必须使泵预冷充分； 介质为LNG时，潜液泵的允许最小净压头为0.8m，潜液泵工作时必须保证其进口压力不得小于最低净压头的要求。进口净压头是指液体实际压力与液体的饱和蒸汽压力的差值。因此储罐内必须保留有足够量的LNG液体，即最低液位不得低于相应的设定值。 为达到满意的运行效果和较

22、长的使用寿命，在运行时应随时对泵进行检查，倾听有无异常噪音或振动，如有则及时停机并通知相关人员进行维护。 LNG低温泵由一台变频器控制，由变频调速电机驱动，其额定功率为1115KW。潜液泵即可以作为LNG加液泵为LNG加气机提供LNG液体，也可以作为卸车泵为LNG槽车卸车。,广泛使用的LNG潜液泵生产厂家有美国ACDCRYO公司、法国CRYOSTAR公司、美国RUHRPUMPEN、瑞士CRYOMEC公司、日本NIKKISO公司等。,潜液泵安装在泵池中，泵池的设计压力为1.6MPa，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。低温泵池具有以下特点： 设计了泵池盖隔

23、冷结构，泵池绝热性能显著提高； 进出液管一体化真空管路设计，既提高了绝热性能又优化了管路布置，整体效果十分美观； 在泵池盖上加装了压力、温度传感器和泵池气相管的实用装置； 泵池有足够的保冷性能，泵体的真空外壳和上盖在运行过程中没有结霜现 象，24小时内低温液体蒸发30. 泵池设计易于维修，更换低温泵易损件时间不超过8小时。,LNG加气机 用于LNG汽车加气，电气设备选用防爆形式，内部安装有低温质量流量计， 可现场显示加气质量、容积、价格、总量等，也可将信号远传到控制间显示储存打印，外接加气枪和回气枪，保障联接的可靠性和车载瓶在加气程中的安全。加气液路管上设有安全拉断阀，避免设备在加气过程中车辆

24、误开动造成的危险。 其中质量流量计、加气枪、回气枪、加气软管和回气软管属于加气机的配套设备。 注:质量流量计采用美国爱默生公司的产品，可直接测量质量，其计量精度高，稳定可靠，广泛用于LNG的计量。,LNG加气机,加气枪 该装置用于LNG加气机向LNG汽车加注燃料，具有以下特点: 使用前不需要进行单独的吹除、清洁; 加气口内置单向阀，在加注过程中不需人工操作加气口单向阀; 在多数天气条件下不会冻结，加气枪可以从加气口上正常脱落; 设有安全泄压孔，防止脱落过程中低温介质泄漏对操作人员造成伤害; 快速连接装置可靠性高、经久耐用。,加气枪最大加注压力1.72 MPa最大工作压力3.45 MPa加注流量

25、 150L/min工作温度-19650平均连接时间 低于2s,LNG工艺管道,在进行LNG管路设计时，不仅要考虑低温液体的隔热要求，还应特别注意因低温引起的热应力问题，防止水蒸汽渗透的防护措施问题，避免出现冷凝和结冰的现象，管道漏泄的探测方法，以及防火问题等。 LNG管路通常采用奥氏体不锈钢管。奥氏体不锈钢管具有优异的低温性能，但线膨胀系数较大。当在LNG设备上使用时，不锈钢管需要采取一定的措施，来补偿温度变化引起的热膨胀或冷收缩。常采用的方法是采用弯管或膨胀节。 LNG管道的隔热结构，主要有常规的保温材料包复合型结构和真空夹套型结构。在现场安装，隔热材料的外表还需要有防潮措施和防护外套。保护

26、套最好使用不锈钢材料。如果在海边，最好选用含有钼的不锈钢，能经受海洋性环境的盐雾侵袭而不会产生斑点。另外不锈钢的熔点高，提高了管道系统的阻火性。 1 真空绝热管道 适用于加注站储罐进出液、泵进出液、泵回气等。此管道绝热性好，投资大，投入使用后在加注站防爆区域内在线维修性差。,图1：带法兰接头的真空管道,图2：直接焊接的真空管道,管道规格,2.发泡绝热管道 适用于加注站储罐进出液、泵进出液、泵回气等。此管道绝热性良好，投资小，投入使用后在加注站防爆区域内在线维修性好,结构简图,LNG汽车加气站主要设备仪表自控系统PLC、工控机、变频器控制图形软件数据采集处理,控制系统 系统主机采用的可编程控制器(PLC)具有可靠性能高、扩展方便、开放性好等特点。 操作软件人机界面好、操作直观、方便。该系统可以提高营运的安全保障能力，降低劳动强度，给用户带来显著的经济效益和社会效益。,可编程序控制器 通讯接口,电 器 控 制 柜,安全栅,加