L‑CNG加气站设备选型方法

摘要

本发明涉及一种L‑CNG加气站设备选型方法，主要解决现有技术中L‑CNG加气站设备选型方式单一、不准确的问题。本发明通过采用一种L‑CNG加气站设备选型方法，通过确定加气站日加气能力、建站面积、加气时间是否集中、停运影响大小后，根据公式计算及工程要求，获得加气站主要设备即：LNG储罐、L‑CNG泵撬(低温高压柱塞泵等)、L‑CNG气化撬(高压空温式气化器、水浴式气化器等)、顺序控制盘、CNG储气系统、加气机的参数要求的技术方案较好地解决了上述问题，可用于L‑CNG加气站设备选型中。

主权项

一种L‑CNG加气站设备选型方法，包括如下步骤：A)确定输入条件及基本参数：(1)确定加气站日加气能力：通过工程要求及现场调研明确拟建L‑CNG加气站的日平均加气量Q₀，加气站日平均加气量由以下两种方法确定：a)直接给出数值Q₀；b)由加气车辆的类型及数量估算，车辆类型和数量分别为：城市公交车X1、出租车X2、客运车X3、其他车辆用气量Q4，设定公交车和客运车为一只450L的钢瓶，重卡为两只，则日加气量为：Q₀＝100×X1+30×X2+100×X3+Q4；(2)确定建站位置，建站位置分为：人口密集市区，人口和建筑物密集郊区，高速服务区，郊区省道、国道和其他位置；(3)确定建站土地资源情况，土地资源情况分为：小于1.5亩，形状为长条形；小于1.5亩，形状为正方形；1.5～3亩；大于3亩；(4)确定加气时间是否集中，如果车辆加气时间多在某几个固定时间段，则选择为集中，加气站日工作时间T按10小时计；否则选择为分散，加气站日工作时间T按16小时计；(5)确定停运影响大小；(6)确定加气站小时排量Q，加气站小时排量计算公式为：Q＝Q₀/T；(7)确定LNG储罐存储时间，最短卸液周期，原则上不超过5天，超过5天按照5天计；B)LNG储罐选型：(1)确定储罐容积和储罐数量计算公式为：$V=\frac{{\mathrm{tQ}}_0}{600{\theta }_b}$式中V—储存几何容积(LNG)，m³；t—储存时间，d，取1～5的整数；Q₀—平均日用气量，Nm³/d；θ_b—最高工作温度下的储罐有效利用率；若V>180，则超出目前站内储罐等级，直接给出储罐的指定尺寸和质量；若V≤180，则一年期选用的30m³和60m³的储罐数量分别为：N1＝(V/30)取整+1；N2＝(V/60)取整+1；(2)确定加气站等级及需要的安全间距：若V≤60，三级站；若60＜V≤120，二级站；若120＜V≤180，一级站；(3)确定储罐安装形式：根据建站位置及土地资源情况，确定储罐安装形式；若在城市中心区内，人口和建筑密集区域，地面安装情况下与站外安全间距不足，应采用地下LNG储罐或半地下LNG储罐，而地下或半地下LNG储罐采用卧式储罐；若建站地点距离周边居民区较近，且在建站面积及安全间距允许的情况下，选用卧式储罐；若建站土地≤1.5亩且为正方形，或储罐结构、安装方式不受限制，选用立式储罐；(4)确定储罐保温方式：LNG储罐采用珠光砂填充储罐或高真空缠绕储罐；C)柱塞泵选型：(1)确定泵的低温部件设计温度上限T_max和下限T_min，及出口工作压力下限P_min；最低温度T_max≤‑196℃，最高温度T_min≥50℃；P_min≥25MPa；(2)确定柱塞泵的数量和平均排量Qc，柱塞泵的平均排量总和需大于等于加气站小时排量Q，柱塞泵通常设计排量有1500L/h、2500L/h，1500L/h，加气能力为700～800Nm³/h；判断方法为：判断1：若设计日加气量≤5000Nm³&停机不敏感&加气时间分散，则选用1台1500L/h柱塞泵；判断2：若设计日加气量≤5000Nm³&停机敏感或加气时间集中，则选用2台1500L/h柱塞泵；判断3：若5000Nm³＜设计日加气量≤10000Nm³，或10000Nm³＜设计日加气量≤15000Nm³&停机不敏感，则选用2台1500L/h柱塞泵；判断4：当土地资源面积≥1.5亩时，若10000Nm³＜设计日加气量≤15000Nm³&停机敏感，或15000Nm³＜设计日加气量≤20000Nm³，则选用3台1500L/h柱塞泵；判断5：当土地资源面积≥1.5亩时，若20000Nm³＜设计日加气量≤30000Nm³，则选用4台2500L/h柱塞泵；判断6：若设计日加气量＞30000Nm³，则从4台开始，每增加10000Nm³，则增加1台2500L/h柱塞泵，总数不超过6台；D)确定高压空温式气化器的类型和数量；L‑CNG高压空温式气化器大小常用1000Nm³/h、1500Nm^3/h、2000Nm³/h或2500Nm³/h，实际大小按如下方式进行计算：柱塞泵的实际排量乘以1.3～1.5倍的系数，当气化器安装于地下时，系数取1.5，当气化器安装于半地下时，系数取1.4，当气化器安装于地上时，系数取1.3；气化器数量与柱塞泵数量一一对应；E)确定高压水浴式气化器的规格和数量；原则上环境最低温度低于5℃时需配置水浴式气化器，其排量大小与高压空温式气化器保持一致，水浴式气化器仅需配置一台，当站点加气量较大，柱塞泵配置数量大于4台及以上时，配置二台；F)程序控制盘选型：常用规格有1500、2000、2500、3000、4000Nm³/h，根据计算得到的小时排量Q，向上取对应的参数，作为程序控制盘流量，顺序控制盘根据工程要求选择为机械式或气动式；G)储气设备选型：储气设备根据工程情况选择为储气瓶组或者储气井分为高压、中压、低压三段，储气系统总容积受建站等级限制，常用高中低压容积配比关系为1:2:3、1:1:2或1:1:1；储气瓶结构坚固，安装和移动便利，设置3～6只单瓶，单瓶水容积相等，选用0.92、1.13、1.3、2m³，固定在一个支架上，占用场地为5～7m²，露天放置；计算储气系统总容积M，并与加气站等级允许值比较：一级站≤12m³；二、三级站≤9m³；H)确定加气机形式及数量：根据高、中、低压三级存储系统，加气机进气管线采用三线；加气机为双枪机，判断方法为：判断1：如果日加气量≤5000Nm³，则选用1台三线双枪加气机；判断2：如果5000Nm³<日加气量≤30000Nm³，且停机不敏感和加气时间集中程度较小，则加气机数量N3＝日加气量/5000，取整；若停机敏感、加气时间集中，则加气机数量N3＝日加气量/5000，取整+1；判断3：如果日加气量＞30000Nm³，则加气机数量N3＝日加气量/5000，取整；当站点受场地限制，既需要满足较大加气量，又无法布下足够的双枪加气机，且加气车辆以小型车为主时，选择三线四枪加气机；I)卸车撬选型：卸车撬通常按照是否带低温潜液泵分为带泵卸车撬和不带泵卸车撬，若考虑减少卸车时间、减少BOG产生和容易卸干净，选择带泵卸车撬，卸车时间一般在2小时左右；不带泵的卸车撬，采用自增压卸车，产生BOG较大，而且不容易卸干净，卸车时间在4小时左右；J)增压气化器选型：增压气化器选型为300Nm^3/h；K)EAG气化器选型：EAG气化器选型为150Nm³/h。