CN104778515A - Lng加气站设备选型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LNG加气站设备选型方法，主要解决现有技术中LNG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LNG加气站设备选型方法，通过确定加气站日加气能力、建站位置、建站土地资源情况、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LNG储罐、LNG泵撬、LNG加液机的参数要求的技术方案较好地解决了上述问题，可用于LNG加气站设备选型中。

Description

LNG加气站设备选型方法

技术领域

本发明涉及一种LNG加气站设备选型方法。

背景技术

液化天然气(liquefied natural gas,LNG)作为一种清洁、高效的能源，在能源供应中的比例迅速增加。我国建设了大量的LNG加气站，主要用户为城市公交、重卡、城际大巴等。

LNG加气站的主要设备有：LNG储罐、LNG泵撬、LNG加液机等。LNG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。

目前国内外并无关于LNG加气站设备选型方法的公开专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中LNG加气站设备选型方式单一、不准确的问题，提供一种新的LNG加气站设备选型方法。该方法用于LNG加气站设备选型中，具有LNG加气站设备选型方式多样、准确的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种LNG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LNG加气站的日平均加气量Q，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、重型卡车X₂、客运车辆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+220*X₂+110*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，将LNG加气站的土地资源情况分为：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；

B)LNG储罐选型：

(1)确定储罐容积和储罐数量，LNG加气站罐区储存容积按下式计算：

$V=\frac{{\mathrm{tQ}}_r}{600{\mathrm{\θ}}_b}$

式中，V—储存几何容积，m³；

t—储存时间，d，取1～5的整数；

Q_r—平均日用气量，m³/d；

θ_b—最高工作温度下的储罐有效利用率；

当0＜V≤180m³时，若选择30立方的储罐时，储罐数量N1＝(V/30)取整+1；若选择60立方的储罐时，储罐数量N2＝(V/60)取整+1；当V＞180m³时，则储罐容积大于标准要求，需减小日用气量或缩短储存时间；

(2)确定储罐安装形式，根据建站位置以及土地资源情况，确定储罐安装形式；按照规范要求，在城市中心区内，人口和建筑密集区域，采用地下LNG储罐或半地下LNG储罐；地下或半地下LNG储罐宜采用卧式储罐；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；若周边100米内有超过500人居民区或大中型民众聚集场所，在储罐采用卧式储罐时将储罐封装；即：

判断1：当建站土地＞1.5亩时，若建站位置未在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距不足；或建站位置在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距不足，选择卧式储罐，安装方式全地下或半地下，不以全撬装；

判断2：当建站土地＞1.5亩时，若建站位置在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距充足，选择卧式储罐，安装方式不受限制，可以地上、全地下或半地下，全撬装；

判断3：若建站土地≤1.5亩且为正方形；或建站土地＞1.5亩、建站位置未在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距充足且储罐结构、安装方式不受限制时，选择立式储罐；

(3)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)LNG泵撬选型：

(1)确定低温潜液泵数量，潜液泵实际排量设定为2万～2.5万Nm³/天；LNG加气站低温潜液泵数量按以下规则确定：

判断1：若日加气量≤2.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，或日加气量≤1.5万Nm³&加气时间集中，或土地资源面积＜1.5亩，则潜液泵数量N4＝1；

判断2：当土地资源面积≥1.5亩时，若日加气量≤2.5万Nm³&停机敏感，或1.5万标方≤日加气量≤2.5万Nm³&加气时间集中，或2.5万Nm³≤日加气量≤4.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，则潜液泵数量N4＝2；

判断3：当土地资源面积＞3亩时，若2.5万Nm³≤日加气量≤4.5万Nm³&停机敏感或加气时间集中，或4.5万Nm³≤日加气量≤6.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，或4.5万Nm³≤日加气量≤5.5万Nm³&加气时间集中，则潜液泵数量N4＝3；

判断4：当土地资源面积＞3亩时，若5.5万Nm³≤日加气量≤6.5万Nm³&(停机敏感或加气时间集中)，或6.5万Nm³≤日加气量≤8.5万Nm³，则潜液泵数量N4＝4；

判断5：当土地资源面积＞3亩时，若8.5万Nm³≤日加气量≤10.5万Nm³，则潜液泵数量N4＝4；

(2)确定增压气化器，选用300Nm³/h的增压气化器；

(3)确定EAG气化器，选用150Nm³/h的EAG气化器；

D)加液机选型：

(1)确定加液机形式，选用单加液枪加液机；当既要满足较大的加气量，又受到场地面积或安全间距限制时，选用双加液枪双回气枪加液机；

(2)确定加液机数量，加液机每条枪加液能力按照15000Nm³/d计，每增加1条加液枪按照增加10000Nm³/d计；加液枪数量N3＝(日加气量/单枪加注能力)，取整；若选择单枪加液机，则加液机数量N2＝N3；若选择双枪加液机，则加液机数量N2＝N3/2；当设计日加气量较小(小于1.5万m³)，加气时间相对集中时，需在原配置基础上增加一台加液机作为备用；对于加气相对分散、站点停运影响大且仅有一台加液机的站点，可在原配置基础上增加一台加液机作为备用。

对本专利描述的LNG加气站设备选型方法，需要说明的是：

(1)本专利描述的加气站设备选型方法主要针对关键设备，不包括对工艺管道、配套阀门及仪表的要求；

(2)本专利描述的加气站设备选型方法中涉及的参数及规定等依据GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》等相关国家标准。

本专利通过确定加气站日加气能力、建站位置、建站土地资源情况、加气时间是否集中、停运影响大小等输入条件后，根据公式计算及工程要求，获得加气站主要设备LNG储罐、LNG泵撬、LNG加液机等设备的参数要求，所提设备选型方法依据加气站建站特点，日加气量等条件，通过严格的公式计算，结合行业内的先进经验，提出优化的设备选型方案，输出合理的参数配置要求，使设备能力与建站需求相匹配。本专利设备方法输出的工艺路线和设备选型结果不唯一，计算结果给出多种满足要求的选型方案，由使用人员根据加气站条件对比各方案的优劣，选取最为适合的选型结果，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

拟建13000Nm³的城市LNG加气站，建站位置在人口密集市区，允许建站面积2.3亩长条形，加气时间集中，主要服务对象为公交车、客运车及出租车。

根据以上基础条件，LNG加气站的主要设备选型实施方式如下：

一、输入条件：

(1)日加气量为Q_0＝13000Nm³；

(2)设计日加气量Q_＝15000Nm³；

(3)建站位置在人口密集区；

(4)建站面积S≥1.5亩(长条形)；

(5)加气时间集中，即T＝10小时；

(6)停运影响较大；

(7)根据上述条件，可计算得到加气站小时排量Q＝Q₀/T＝1500Nm³/h。

(8)LNG储罐存储时间为2天。

二、LNG储罐选型方法

(1)确定储罐容积(m³)和储罐数量

$V=\frac{{\mathrm{tQ}}_0}{600{\mathrm{\θ}}_b}=\frac{2\×15000}{600\×0.8}=62$

因为V≤180，则选用60m³的储罐数量分别为

N2＝(V/60)取整+1＝2

(2)确定储罐安装形式

在人口和建筑密集市区，地面安装情况下与站外安全间距不足，符合判断1的条件，采用全地下或半地下LNG卧式储罐。

(3)确定储罐保温方式

选择性价比较高的珠光砂填充储罐。

三、LNG泵撬选型方法

(1)确定低温潜液泵数量

设计日加气量为15000标方，加气时间集中，停运影响较大，土地资源面积≥1.5亩，符合判断2的条件，使用两台低温潜液泵。

(2)确定增压气化器

选择300Nm³/h的增压气化器。

(3)确定EAG气化器

选择150Nm³/h的EAG气化器。

四、加液机选型方法

加液枪数量N3＝(日加气量/单枪加注能力)，取整＝1。

因设计日加气量较小，加气时间相对集中且停运影响大，需在原配置基础上增加一台加液机作为备用所以使用两台单枪加液机。

Claims (1)

1.一种LNG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LNG加气站的日平均加气量Q，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、重型卡车X₂、客运车辆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+220*X₂+110*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，将LNG加气站的土地资源情况分为：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；

B)LNG储罐选型：

(1)确定储罐容积和储罐数量，LNG加气站罐区储存容积按下式计算：

$V=\frac{t{Q}_r}{600{\mathrm{\θ}}_b}$

式中，V—储存几何容积，m³；

t—储存时间，d，取1～5的整数；

Q_r—平均日用气量，m³/d；

θ_b—最高工作温度下的储罐有效利用率；

当0＜V≤180m³时，若选择30立方的储罐时，储罐数量N1＝(V/30)取整+1；若选择60立方的储罐时，储罐数量N2＝(V/60)取整+1；当V＞180m³时，则储罐容积大于标准要求，需减小日用气量或缩短储存时间；

(2)确定储罐安装形式，根据建站位置以及土地资源情况，确定储罐安装形式；按照规范要求，在城市中心区内，人口和建筑密集区域，采用地下LNG储罐或半地下LNG储罐；地下或半地下LNG储罐宜采用卧式储罐；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；若周边100米内有超过500人居民区或大中型民众聚集场所，在储罐采用卧式储罐时将储罐封装；即：

判断1：当建站土地＞1.5亩时，若建站位置未在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距不足；或建站位置在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距不足，选择卧式储罐，安装方式全地下或半地下，不以全撬装；

判断2：当建站土地＞1.5亩时，若建站位置在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距充足，选择卧式储罐，安装方式不受限制，可以地上、全地下或半地下，全撬装；

判断3：若建站土地≤1.5亩且为正方形；或建站土地＞1.5亩、建站位置未在人口和建筑物密集区、地面安装情况下与站外安全间距充足且储罐结构、安装方式不受限制时，选择立式储罐；

(3)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)LNG泵撬选型：

(1)确定低温潜液泵数量，潜液泵实际排量设定为2万～2.5万Nm³/天；LNG加气站低温潜液泵数量按以下规则确定：

判断1：若日加气量≤2.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，或日加气量≤1.5万Nm³&加气时间集中，或土地资源面积＜1.5亩，则潜液泵数量N4＝1；

判断2：当土地资源面积≥1.5亩时，若日加气量≤2.5万Nm³&停机敏感，或1.5万标方≤日加气量≤2.5万Nm³&加气时间集中，或2.5万Nm³≤日加气量≤4.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，则潜液泵数量N4＝2；

判断3：当土地资源面积＞3亩时，若2.5万Nm³≤日加气量≤4.5万Nm³&停机敏感或加气时间集中，或4.5万Nm³≤日加气量≤6.5万Nm³&停机不敏感&加气时间分散，或4.5万Nm³≤日加气量≤5.5万Nm³&加气时间集中，则潜液泵数量N4＝3；

判断4：当土地资源面积＞3亩时，若5.5万Nm³≤日加气量≤6.5万Nm³&(停机敏感或加气时间集中)，或6.5万Nm³≤日加气量≤8.5万Nm³，则潜液泵数量N4＝4；

判断5：当土地资源面积＞3亩时，若8.5万Nm³≤日加气量≤10.5万Nm³，则潜液泵数量N4＝4；

(2)确定增压气化器，选用300Nm³/h的增压气化器；

(3)确定EAG气化器，选用150Nm³/h的EAG气化器；

D)加液机选型：

(1)确定加液机形式，选用单加液枪加液机；当既要满足较大的加气量，又受到场地面积或安全间距限制时，选用双加液枪双回气枪加液机；

(2)确定加液机数量，加液机每条枪加液能力按照15000Nm³/d计，每增加1条加液枪按照增加10000Nm³/d计；加液枪数量N3＝(日加气量/单枪加注能力)，取整；若选择单枪加液机，则加液机数量N2＝N3；若选择双枪加液机，则加液机数量N2＝N3/2；当设计日加气量较小(小于1.5万m³)，加气时间相对集中时，需在原配置基础上增加一台加液机作为备用；对于加气相对分散、站点停运影响大且仅有一台加液机的站点，可在原配置基础上增加一台加液机作为备用。