LNG加注装置技术说明

LNG加注装置技术说明

双罐双泵四机

一、概述------------------------------3

二、技术参数--------------------------3

三、设备制造的技术依据-----------------4

四、工艺流程--------------------------5

五、控制系统--------------------------16

六、设备主要配置清单-------------------20

一、概述

LNG(液化天然气)汽车是以LNG工厂生产的低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车，其突出优点是LNG能量密度大（约为CNG的3倍）,气液体积比为625/1，汽车续驶里程长（可达400Km以上），建站投资少，占地少，无大型动力设备，运行成本低，加注站无噪音，LNG可用专用槽车运输，建站不受天然气管网制约，因此便于规模化推广。

撬装式LNG汽车加注站由储罐撬、泵撬、加注机、仪表空气撬和控制系统组成，主要包括真空储罐、LNG低温泵、LNG售气机、工艺管阀、仪电系统和撬体结构等设备。撬装式LNG汽车加注站具有如下特点：

高度集成、一体化设计，占地面积小；

工厂预组装，严格试验，现场安装工作量小，投入使用快；

类似集装箱设计，便于运输和转移，具有良好机动性；

流程先进，加注速度快；

关键部件采用进口原装件，电仪系统采用本安或防爆设计，安全可靠；

高真空多层缠绕绝热储罐，保冷效果好，LNG无损储存时间长；

PLC全自动控制，人机界面良好，操作方便。

二、技术参数

QZ-4000LNG撬装式LNG汽车加注站选用60 m3高真空多层缠绕绝热储罐两台，LNG储存能力为72000 Nm3，加注能力为40000Nm3/d，满足200～300辆LNG公交车的加注要求，正常的LNG储备能力为2天。

由于LNG汽车具有加注速度快的优点，加注站的加注能力具有一定的弹性范围，在LNG气源供应有保障的情况下，其加注能力是大于40000 Nm3/d的标定能力的。

可接受的LNG卸车压力：0～0.6MPag

温度：-162～-130℃

储罐全容积：60m3*2

最大天然气储存量：72000Nm3

储罐最高工作压力：1.2MPa

加注速度：150L/min*4

系统设计压力：1.6 MPa

系统预冷时间：10s

计量方式：质量流量计量

计量精度：±1％

卸车时间：小于2.5小时

动力需求：3相、 50HZ、380V交流电源

三、设备制造的技术依据

NFPA57 《汽车用液化天然气（LNG）供气系统标准》

GB/T20386 《液化天然气（LNG）生产、储存和装卸标准》

GB50028 《城镇燃气设计规范》

NB/T1001 《液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范》

GBT19204 《液化天然气的一般特性》

GBJ19 《采暖通风与空气调节设计规范》

GBJ116 《火灾自动报警系统设计规范》

GBJ15 《建筑物给水排水设计规范》

GBJ16 《中华人民共和国爆炸危险场所电气安装规程》

GBJ16 《建筑设计防火规范》

GB50058 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

GB16297 《大气污染物综合排放标准》

GB50054 《低压配电设计规范》

GB50052 《供配电系统设计规范》

GB150 《钢制压力容器》

GB18442 《低温绝热压力容器》

JB4730 《压力容器无损检测》

《压力容器安全技术监察规格》

四、工艺流程

4.1工艺流程说明

LNG加注站的工艺主要包括4部分流程：卸车流程、储罐调压流程、加注和预冷流程、泄压流程。

4.1.1 卸车流程

LNG的卸车工艺是将集装箱或槽车内的LNG转移至LNG储罐内的操作，LNG的卸车流程主要有两种方式可供选择：潜液泵卸车方式、自增压卸车方式

①潜液泵卸车方式

该方式是通过系统中的潜液泵将LNG从槽车转移到LNG储罐中，目前用于LNG加注站的潜液泵采用国内知名品牌潜液泵，该泵最大流量为340 L／min，最大扬程为488 m，两台互用，潜液泵卸车方式是LNG液体经LNG槽车卸液口进入潜液泵，潜液泵将LNG增压后充入LNG储罐。LNG槽车气相口与储罐的气相管连通，LNG储罐中的BOG气体通过气相管充入LNG槽车，一方面解决LNG槽车因液体减少造成的气相压力降低，另一方面解决LNG储罐因液体增多造成的气相压力升高，整个卸车过程不需要对储罐泄压，可以直接进行卸车操作。

该方式的优点是速度快，时间短，自动化程度高，无需对站内储罐泄压，不消耗LNG液体；缺点是工艺流程复杂，管道连接繁琐，需要消耗电能。

②自增压卸车方式

系统中配置一台槽车卸车增压器，可做成撬装固定式或带滑轮的撬装移动式，LNG液体通过LNG槽车增压口进入增压气化器，气化后返回LNG槽车，提高LNG槽车的气相压力。将LNG储罐的压力降至O.6 MPa后，LNG液体经过LNG槽车的卸液口充人到LNG储罐。自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差，由于LNG槽车的设计压力为0.6 MPa，储罐的气相操作压力不能低于0.4MPa，故最大压力差仅有O.2 MPa。如果自增压卸车与潜液泵卸车采用相同内径的管道，自增压卸车方式的流速要低于潜液泵卸车方式，卸车时间长。随着LNG槽车内液体的减少，要不断对LNG槽车气相空间进行增压，如果卸车时储罐气相空间压力较高，还需要对储罐进行泄压，以增大LNG槽车与LNG储罐之间的压力差。给LNG槽车增压需要消耗一定量的LNG液体。

自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比，优点是流程简单，管道连接简单，无能耗；缺点是自动化程度低，放散气体多，随着LNG储罐内液体不断增多需要不断泄压，以保持足够的压力差。

在撬装式式的LNG加注站中两种方式可以任选其一，也可以同时采用，一般由于空间足够建议同时选择两种方式。

4.1.2储罐调压流程

由于随着LNG的使用量增大，储罐压力会逐渐降低，此时需要对储罐增压，该操作流程有潜液泵调压流程和自增压调压流程两种。

①潜液泵调压流程

LNG液体经LNG储罐的出液口进入潜液泵，由潜液泵增压以后经LNG储罐的气相管返回到LNG储罐的液相空间，为LNG储罐调压。采用潜液泵为储罐调压时，增压气化器的入口压力为潜液泵的出口压力，潜液泵的一般出口压力可达1.2 MPa，储罐压力约为0.6 MPa。所以使用潜液泵调压速度快、调压时间短、压力高，两台互用。

②自增压调压流程

LNG液体由LNG储罐的出液口直接进入增压气化器气化，气化后的气体经LNG储罐的气相管返回LNG储罐的气相空间，为LNG储罐调压。采用这种调压方式时，增压气化器的入口压力为LNG储罐未调压前的气相压力与罐内液体所产生的液柱静压力(容积为60 m3的储罐充满时约为0.02 MPa)之和，出口压力为LNG储罐的气相压力(约0.6MPa)，所以自增压调压流程调压速度慢、压力低。

在撬装集成式的LNG加注站中两种方式可以任选其一，也可以同时采用，一般由于空间足够建议同时选择两种方式。

4.1.3加注和预冷流程

在加注流程中由于潜液泵的加注速度快、压力高、充装时间短，成为LNG加注站加注流程的首选方式。

储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加注枪给汽车加注，加注压力约为1.0Mpa。在给车载瓶加注前首先应给车载瓶卸压，通过回气口回收车载瓶中余气，设车载瓶到储罐气相的回流管，对车载瓶中余气进行回收。

由于低温潜液泵和质量流量计必须在冷状态下使用，必须确保设备的工作环境为低温液态LNG，加注过程中不能有气态存在，故在设备加注前必须时刻保持深冷状态，控制系统会根据温度和压力等指标随时监测，一旦温度过高会自动起泵进行预冷循环，以确保系统的正常。

4.1.4卸压流程：

在系统设备使用过程中，储罐和管道中的LNG液体在不断的蒸发和气化，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐和管道压力会越来越高，当储罐压力大于设定值时，相关安全阀门打开，释放储罐中的气体，降低压力，保证储罐和管道安全。目前，该部分气体进行集中升温，安全放空处理。建议在加注站中，该部分BOG气体通过调压后送人附近市政管网系统。

4.2设备技术说明

4.2.1 LNG储罐

4.2.1.1 储罐结构描述

① 低温储罐内筒选用0Cr18Ni9或304不锈钢，封头选用标准椭圆型封头；外筒选用优质碳素结构钢Q345R制造，内外筒之间采取多层缠绕绝热方式，并抽高真空，出厂真空度优于国家标准，确保贮罐的日蒸发率指标最优； 贮罐为卧式结构，内外筒之间采取2组共8只绝热性能良好的胶木支承，其中一组为固定支撑，另一组可以允许内罐在轴向上的滑移，以适应储罐的热胀冷缩。整个储罐采用2组鞍座支撑，牢固可靠，设计专门的吊挂结构，充分保证运输及起吊过程的方便性、安全性。

② 外罐表面进行了彻底的喷丸除锈处理，达到Sa21/2级标准，油漆选用进口油漆，确保油漆至少三年内不变质。

③ 储罐内胆设置了由安全阀、爆破片组合而成的双安全系统装置，在正常使用状态下，一套处于工作状态，另一套处于备用状态，可通过一个三通阀转换使用。

④ 低温管路是根据LNG加注站需要专门设计的，以适应泵和回液回气等特殊需求，并采用从一端集中引出，便于布置、操作和控制，且引出口处采用专门的过渡结构，以适应低温要求及减小管线热胀冷缩引起的应力，确保贮罐的安全性。

⑤在低温液体贮罐专用真空阀，进行抽真空及真空测量；

⑥ 储罐可底部充液也可顶部充液，并设计了专门的增压和调压回路，确保泵的正常工作，尤其设计了专门的气相回收结构，保证LNG的最小放空损失。

4.2.1.2 储罐参数

容器类别： 二类

工作压力（内容器/外容器）： 1.20Mpa/-0.1 Mpa

设计压力（内容器／外容器）: 1.32Mpa/-0.1 Mpa

设计温度（内容器/外容器）： -196℃/50℃

全容积： 60 m3

几何容积： 63m3

充满率： 95%

贮存介质： LNG

主体材质（内容器/外容器）： 0Cr18Ni9/Q345R

焊接接头系数（内容器/外容器）： 1/0.85

直径（内容器/外容器）： Ф2500/Ф3000 （mm）

壁厚（内容器/外容器）： 12/10（mm）

绝热形式： 高真空多层缠绕绝热

结构形式： 卧式，吊带+径向支撑

日蒸发率：＜0.2％

word/media/image1.png

4.2.2 LNG泵和泵池

4.2.2.1 结构描述

LNG泵为进口浸没式两级离心泵，泵整体浸入一台真空容器中，使泵始终保持低温状态，在加注前自动完成需预冷，按下加注按钮即可加注。LNG泵由一台变频器控制，以适应加注、调压和卸车等不同工况对泵的转速、压力和流量的要求。

4.2.2.2 泵的参数

主要参数如下：

转速：1500～6000rpm可调

压头：15～488m

流量：2～90GPm （加仑/分钟，1GPm=75.77ml/s）

额定流量:340L/min

功 率: 11Kw

进口尺寸：2in(英寸，1in=25.40000mm)

出口尺寸：1in

4.2.2.3 LNG泵池

泵池为立式双圆筒高真空多层容器，内外容器用奥氏体不锈钢板材制成。夹层内包扎多层材料并抽真空，同时设置有可延长真空寿命的吸附剂。

主要技术参数、性能

全容积： 0.0732m³

工作介质： LNG

最大工作压力： 1.2MPa（内容器） /-0.1MPa（外容器）

设计压力： 1.3MPa

夹层压力： ≤2×10-3 Pa

工作温度： -162℃/常温

设计温度： -196℃/50℃

容器主体射线检测比例： 100%RTⅡ级

腐蚀裕量： 0mm（内容器）/1mm（外容器）

焊缝系数： 1.0（内容器）/0.85（外容器）

连接方式： 真空法兰连接

固定方式： 立式、室外

材质： 0Cr18Ni9

设备设计、制造、检验标准

《撬装式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009

《钢制压力容器》 GB150－1998

《不锈钢冷轧钢板和钢带》 GB/T3280－2007

《流体输送用不锈钢无缝钢管》 GB/T14976－2002

《绝热低温压力容器》 GB18442－2001

《低温绝热压力容器试验方法》 GB18443-2001

《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4709-2000

《压力容器的涂敷与运输包装》 JB/T4711-2003

《承压设备无损检测》 JB/T4730－2005

《钢制压力容器用封头》 JB/T4746－2002

《空气分离设备表面清洁度》 JB/T6896-2007

《低温液体贮运设备使用安全规则》 JB/T6898-1997

4.2.3 LNG售气机

LNG售气机作为加注站的一个独立单元，包括所有必要的计量元件、阀门、安全装置，具有显示计量结果和售气量功能，即加注量、金额、单价。售气机装有一根4m的加注软管，接口采用一英寸的Parker或JC CARTER接口；同时还装有一根4m的放空软管。另配有空气吹扫系统，用于吹除停用状态时接口的结冰（霜）。整个售气机的设计要求便于维修，所有阀门均可卸开维修，并且所有阀门采用气动阀，确保加注站的安全。

设计、检验规范：GB150 GB18442

最大允许工作压力：1.6MPa

设计温度：-196℃

最大流量：250L/min

最小流量：60 L/min

安全阀定压值：2.5 MPa

计量形式：进口质量流量计（美国罗斯蒙特）

计量精度：±1.0%

加注嘴形式：1″Parker型或JC KARTER

售气软管：外包不锈钢编织带的轻质不锈钢柔性软管， 1″内径，4m长 。

卸压软管：外包不锈钢编织带的轻质不锈钢柔性软管，1/2″内径，4m长。

4.2.4增压汽化器

型式：铝翅片空温式

汽化能力：200Nm3/h

工作压力；1.6Mpa

设计温度：-196℃

出口温度：LNG饱和温度

4.2.5卸车软管

型式:不锈钢波纹管

尺寸:直径为2.5英寸(DN65)，长度不小于4m

工作压力：1.0Mpa

设计温度：-196℃

接口形式：2.5英寸旋卡接头

4.3站内管线和阀件

4.3.1站内管线

站内低温管道全部采用0Cr18Ni9或00Cr18Ni9不锈钢管,设计压力为2.5Mpa，所有管道尽可能采用不锈钢管道做保温。

4.3.2阀门

低温阀门采用国产优质阀门。该阀门是国内知名品牌阀门，具有高度可靠性，在LNG加注站得到广泛使用。

4.3.3仪表空气部分

本加注站设置一套仪表空气供气系统，主要用于气动紧急切断阀仪表气和加注枪空气吹扫用气，系统中包括一台空气泵，配有油水分离过滤装置，一台0.3立缓冲罐，并集成成撬。

名称

单位

技术参数

气泵型号

VW-0.15/7

容积流量

M3/min

0.15

排气压力

MPa

0.7

电机功率

HP(kw)

2

气筒容积

L

36

缓冲罐容积

M3

0.3

缓冲罐设计压力

MPa

1.6

电源

3相，380V，50HZ

泵撬总重

Kg

400

word/media/image2.jpeg5.1.1、天然气是易于燃烧的气体，在LNG的储运、生产的装置区必须使用防爆的电器设备。撬装式加注站所有使用的电气设备均通过防爆认证。

5.1.2、控制系统采用PLC控制和微机管理系统，自动记录加注站运行状态，大大提高工作效率和安全保障系数。可观察主要参数：电源、液位、泵及加注机工作状态、可燃气体报警等。

5.1.3、控制系统具有控制、显示、报警、参数查询、历史记录查询及报表打印等功能。

word/media/image3.jpeg5.1.4、系统具有专门编制的控制和管理软件，具有远传接口（已配备了GSM 通讯模块），实现系统的远程监控、诊断和数据传输。系统设置了浪涌保护电子设备，将有效遏制雷击或大大减轻雷击损失。

5.4.5、压力变送器和差压变送器为进口知名品牌，性能稳定可靠；

5.4.6、控制箱既可以接固定电源，也可以驳接发电机，并预留防爆插头。

5.4.7、可燃气体报器8路，分别安装在储罐、潜液泵和加注机附近；设声光报警器。

5.4.8、低温紧急切断阀根据不同工作流程实现人工切换，同时根据压力、温度、以及燃气报警信号控制其自动启停。

5.4.9、整体工艺系统用电：380V，32KW

整套电气系统可以分为电源部分、控制部分、仪表反馈、执行部分以及报警部分。

5.2、电源部分

系统电源由三部分组成：变频器电源、控制柜电源以及照明灯电源。

5.2.1变频器电源

变频器电源采用三相三线制，工频50hz，相间电压380v。由配电柜内引出，引至防爆接线箱。具体接线参照电气接线图。此路电源通过控制柜的断路器向变频器及其风扇供电。

注意

通电后检查相序，确保泵的转向以及风扇的转向。如不一致，请更换相序。

5.2.2控制柜电源

控制柜电源由配电柜内引出，引至防爆接线箱。具体接线参照电气接线图。此路电源主要向控制柜、电磁阀、报警设备以及测量仪表供电。

5.2.3照明灯电源

此路电源用于两盏防爆照明灯。接线参照电气接线图。

5.3、控制部分

这部分已经成套，集中安装在控制柜内。由于柜内设备均为本安设备，所以严禁带电开盖。控制柜分为上下两个腔体，上腔体安装元器件，下腔体安装接线端子和，两个腔体之间密封隔离。

5.4、仪表部分

仪表部分包括就地仪表和远传仪表。就地仪表指压力表和液位计，这些不参与自动化控制。远传仪表包括储罐温度、储罐液位、储罐压力、储罐溢流口温度、泵池压力、泵池温度、泵池出口压力、仪表风压力、加注出口压力。所有仪表均经过校准。

5.5、执行部分

执行部分指电磁阀和低温潜液泵。电磁阀线圈电压等级220VAC，控制六个气动球阀。低温潜液泵由变频器控制。

5.6、加注站所有报警一览

NO

现象

模式

解决方案

是否连锁

1

1#可燃气体报警器低限报警

全部

检查泄漏

否

2

1#可燃气体报警器高限报警

全部

检查泄漏

是

3

2#可燃气体报警器低限报警

全部

检查泄漏

否

4

2#可燃气体报警器高限报警

全部

检查泄漏

是

5

储罐压力过高报警

全部

放空

否

6

泵池压力过高报警

全部

放空

否

7

储罐液位低限报警

全部

N/A

否

8

储罐液位低低限报警

全部

N/A

是

9

储罐液位高高限报警

全部

N/A

是

10

储罐液位高限报警

全部

N/A

否

11

仪表风压力高报警

全部

减压

否

12

仪表风压力低报警

全部

增压

是

13

饱和压力不足

全部

调压

否

14

泵吸空报警

非待机

储罐增压

是

15

变频器故障报警

非待机

察看说明书

是

16

预冷后泵温度不下降

非待机

泵池放空

是

17

预冷流程手动阀打开

卸车

N/A

否

18

进液流程手动阀关闭

卸车

关闭V3

是

19

储罐压力达到饱和报警

调压

停止调压

是

20

储罐液体饱和度报警

调压

N/A

否

21

储罐液体不饱和报警

加注

调压

是

22

流量小于加注流量75%报警

加注

N/A

否

23

气瓶压力过高

加注

放空

否

24

瓶内液位到90%报警

加注

N/A

否

25

加满报警

加注

停止加注

是

序号

设备名称

规格或参数

数量

备注

一

储罐撬主要部件（本系统设置双罐撬）

1

卧式低温储罐

60M3 0Cr18Ni9 1.2MPa

2

2

低温截止阀

DN25 0Cr18Ni9

2

3

低温截止阀

DN40 0Cr18Ni9

12

4

低温截止阀

DN50 0Cr18Ni9

4

5

低温截止阀

DN10 0Cr18Ni9

8

6

低温安全阀

DN25 0Cr18Ni9

1批

7

三通阀

DN25 0Cr18Ni9

2

8

压力表

Y60 0-2.5bar

2

9

差压变送器

0-2.5bar

2

10

液位计

/

2

11

液位变送器

/

2

12

燃气报警器

/

2

13

低温管件

/

14

保温

/

储罐撬报价：元

二

泵撬本体主要部件（本系统双泵设置在一个撬体上）

1

潜液泵

340L/min

2

2

泵 池

DN150 PN1.6 0Cr18Ni9

2

3

低温截止阀

DN15 0Cr18Ni9

18

4

低温截止阀

DN25 0Cr18Ni9

13

5

低温截止阀

DN32 0Cr18Ni9

1

6

低温截止阀

DN40 0Cr18Ni9

2

7

低温截止阀

DN50 0Cr18Ni9

4

8

低温止回阀

DN40 0Cr18Ni9

2

9

低温止回阀

DN50 0Cr18Ni9

1

10

低温安全阀

DN15 0Cr18Ni9

8

11

低温气动切断阀

DN40 0Cr18Ni9

4

12

低温气动切断阀

DN50 0Cr18Ni9

1

13

温度变送器

/

2

14

压力表

Y60 0-2.5bar

5

15

压力变送器

0-2.5bar

4

16

增压器

HAVL-ZY/ 200+100

复合式结构

1

17

EAG复热器

18

卸车软管

DN50 0Cr18Ni9

2

19

卸车软管

DN32 0Cr18Ni9

1

20

燃气报警器

/

2

21

低温管件

/

1

22

不锈钢管道

/

1

23

保温

/

1

24

阻火器

HZH-50-C

1

25

箱体

标准

1

泵撬本体报价：元

三

加注机主要部件（本系统设置四台加注机）

1

加注机

200L/min

4

2

加气控制板

配套

4

3

低温管道

配套

4

4

保温

配套

4

5

燃气报警器

配套

4

加注机部分报价：元

四

仪表空气撬主要部件（本系统设置一套）

1

空压机

VW-0.15/7

1

2

氮气瓶

/

1

3

油水分离器

/

1

4

缓冲罐

0.3M3

1

5

调压器

配套

1

6

压力表

Y60 0-1.6bar

4

7

压力变送器

0-1.6bar

3

8

阀门

DN15

3

仪表空气撬报价：元

五

控制系统撬主要部件

1

中控箱体

HBK-A-11

1

2

可编程控制器

S7-200

1

3

组态软件

6.0系统

1

4

计算机

80G 19寸液晶

1

5

主令开关

5-40A

2

控制系统撬报价：元（）

六

成撬辅材

1

管材管件

/

1批

2

工字钢

250# Q235

1批

3

正方通钢材

160*160 Q235

1批

4

其它型材

含角钢

1批

5

组装焊接

含吹扫

1套

6

探伤试验

低温100%探伤

1套

7

喷砂涂漆

户外漆

1套

8

防爆盒

含防爆电器

4

9

防爆挠性管

JHB-N-15-1000

1批

10

防爆照明灯

100W 其中一盏可调角度

2

11

撬内电缆

/

1批

12

运费

/

1

辅材报价：元

七

现场工艺管道施工连接

站内工艺管道、线缆施工预算价格：元

设备及安装总价约为：元()

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