L-cng加气站设备选型方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种L-CNG加气站设备选型方法。
【背景技术】
[0002] 压缩天然气（compressednaturalgas,CNG)相比汽油和柴油具有明显的价格和 环保优势，因此车用天然气近年来发展迅速，主要用户为城市出租车、公交车、客运车辆及 其他车辆等。
[0003] 车用天然气的使用受到CNG来源的限制，针对直接从管网取气难度大且附近无 CNG母站的地区，尤其是便于从LNG接收终端获取LNG的地区，可以建设L-CNG加气站，以便 于车用天然气的使用。
[0004] L-CNG加气站的设备主要有：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、加气机等。L-CNG 加气站的设备选型通常通过经验选取，因此会出现设备处理能力与加气站运营需求不匹配 的情况，加气站的设备难以达到最优的运行状态。
[0005] 目前国内外并无关于L-CNG加气站设备选型方法的公开专利。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中L-CNG加气站设备选型方式单一、不准 确的问题，提供一种新的L-CNG加气站设备选型方法。该方法用于L-CNG加气站设备选型 中，具有L-CNG加气站设备选型方式多样、准确的优点。
[0007] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种L-CNG加气站设备选型方法， 包括如下步骤：
[0008] A)确定输入条件及基本参数：
[0009] (1)确定加气站日加气能力：
[0010] 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％。加气站日平 均加气量由以下两种方法确定：
[0011] a)直接给出数值Q。；
[0012] 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XI、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：Qq= 100XX1+30XX2+100XX3+Q4 ;
[0013] (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；
[0014] (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；
[0015] (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；
[0016] (5)确定停运影响大小；
[0017] (6)确定加气站小时排量Q，加气站小时排量计算公式为：Q=QVT;
[0018] (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；
[0019] B)LNG储罐选型：
[0020] (1)确定储罐容积和储罐数量计算公式为：
【主权项】
1. 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％，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％; 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XI、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：Qq= 100XX1+30XX2+100XX3+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=Qc/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：
式中V-储存几何容积（LNG)，m3; t一储存时间，d，取1~5的整数； Q。一平均日用气量，Nm3/d; 9b-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，可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： Nl= (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60,三级站； 若60 < 120,二级站； 若120 <V彡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_和下限Tmin，及出口工作压力下限Pmin; K-196°C，Tmin彡 50°C;Pmin彡 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<设计日加气量彡lOOOONm3,或10000Nm3<设计日加气量 彡15000Nm3&停机不敏感，则选用2台1500L/h柱塞泵； 判断4 :当土地资源面积彡1. 5亩时，若10000_3<设计日加气量彡15000Nm3&停机敏 感，或15000_3<设计日加气量彡20000Nm3,则选用3台1500L/h柱塞泵； 判断5:当土地资源面积彡1. 5亩时，若20000Nm3〈设计日加气量彡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lOOOONm3,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、1500Nm3/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 ;原则上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°C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，一般情况下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，可配置二台； F) 程序控制盘选型： 常用规格有1500、2000、2500、3000、4000_3/11，根据计算得到的小时排量0，向上取对 应的参数，作为程序控制盘流量，顺序控制盘可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，一般设置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：一级站彡12m3;二、三级站彡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300Nm3/h; K)EAG气化器选型： EAG气化器选型为150Nm3/h。
【专利摘要】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。
【IPC分类】F17C7-04, F17C13-02, F17C5-06
【公开号】CN104776312
【申请号】CN201510185750
【发明人】张健中, 江宁, 唐广宇, 许光, 周日峰, 张卫华
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月20日