李丹妮，史雷城，王運(yùn)波，武海峰

LNG撬裝式加氣站工藝

李丹妮1，2，史雷城1，2，王運(yùn)波1，2，武海峰1，2

（1. 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518； 2. 甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅 蘭州 730070）

主要介紹LNG撬裝式加氣站的工藝、設(shè)備以及控制流程。整個(gè)工藝由卸車、加氣、自增壓等流程組成；主要的設(shè)備有低溫儲罐、潛液泵和泵池、增壓器和EAG加熱器等，給出相關(guān)參數(shù)；通過對閥門的控制來實(shí)現(xiàn)各個(gè)流程。

工藝；設(shè)備；卸車流程；加氣流程

LNG橇裝式加氣站是一個(gè)整部裝置均在工廠中完成組裝，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試、檢測的加氣站系統(tǒng)。整體的系統(tǒng)裝置在一個(gè)集裝箱內(nèi)，具備很多優(yōu)點(diǎn)，包括安裝快捷，不需要現(xiàn)場焊接，系統(tǒng)抗震性能好，占用空間小，用戶可根據(jù)需要隨時(shí)更換地點(diǎn)。

1 LNG撬裝式加氣站工藝流程

LNG撬裝式加氣站的工藝流程主要包括卸車流程、加氣流程、自增壓流程、待機(jī)狀態(tài)，同時(shí)包括一套放散系統(tǒng)。

1.1 卸車流程

卸車通常有三種方法：第一種是利用增壓汽化器進(jìn)行卸車，第二種是利用潛液泵進(jìn)行卸車，第三種是利用潛液泵和增壓汽化器聯(lián)合進(jìn)行卸車。

1.1.1 增壓汽化器卸車

通過控制，LNG先進(jìn)入增壓器進(jìn)行汽化，汽化后的天然氣再進(jìn)入槽車內(nèi)進(jìn)行增壓，與低溫儲罐形成壓差，使LNG進(jìn)入低溫儲罐，進(jìn)行自增壓卸車過程。 此增壓過程耗時(shí)長，但較為經(jīng)濟(jì)。

1.1.2 潛液泵卸車

將槽車與儲罐相連，對管道和潛液泵充分預(yù)冷后，啟動(dòng)卸車，將LNG卸入低溫儲罐， 完成潛液泵卸車過程。 此增壓過程耗時(shí)短，但成本較高。

1.1.3 聯(lián)合卸車

為了提高卸車效率，可采用潛液泵和增壓器共同卸車流程，通過增壓器給槽車增壓，同時(shí)啟動(dòng)潛液泵充裝，縮短卸車時(shí)間。

1.2 加氣流程

在預(yù)冷潛液泵和管道后，潛液泵將儲罐中的LNG打入到加注機(jī)，經(jīng)計(jì)量后為車載瓶加注LNG燃料。加注時(shí)，流量計(jì)將信號傳輸給控制器，經(jīng)處理后，顯示金額和總量。

1.3 自增壓流程

運(yùn)輸和儲存LNG需要飽和液體壓力越低越好，但車載的氣瓶內(nèi)又需要較高的飽和液體壓力。所以在加注前，要對低溫儲罐升壓升溫。啟動(dòng)自增壓控制，LNG從儲罐進(jìn)入增壓汽化器，通過汽化器與大氣換熱。升溫汽化后的天然氣進(jìn)入儲罐，完成自增壓流程。

1.4 待機(jī)狀態(tài)

在待機(jī)的狀態(tài)下，加氣機(jī)與儲罐相通，泵儲罐相通，其余回路處以及氣動(dòng)切斷閥都處于關(guān)閉狀態(tài)。

1.5 放散系統(tǒng)

當(dāng)?shù)蜏貎揲L期存放LNG時(shí)，LNG將緩慢蒸發(fā)使儲罐內(nèi)的壓力升高，當(dāng)儲罐壓力升高到一定值時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)泄壓；當(dāng)壓力升高到設(shè)定值時(shí)，氣動(dòng)切斷閥打開進(jìn)行泄壓；當(dāng)壓力繼續(xù)升高，超出了儲罐安全閥設(shè)定壓力值的時(shí)候，安全閥將自動(dòng)打開排空泄放。

圖1 LNG撬裝式加氣站工藝流程圖

2 LNG撬裝式加氣站設(shè)備

撬裝內(nèi)的設(shè)備包括儲罐、低溫泵和泵池、增壓器、加氣機(jī)等。

2.1 儲罐

儲罐的內(nèi)筒選用S30408不銹鋼，外筒選用Q345R，內(nèi)外筒之間采取真空粉末絕熱，貯罐為臥式結(jié)構(gòu)，整個(gè)儲罐采用2組鞍座支撐，確保運(yùn)輸及起吊過程的方便性、安全性。

儲罐采用上下進(jìn)液方式，采用從封頭一端集中引出，便于布置、操作和控制。 同時(shí)，引出一條總管壓力表、液位計(jì)等。

內(nèi)罐設(shè)置了雙安全系統(tǒng)裝置，一備一用，由安全閥、爆破片組合而成。當(dāng)壓力達(dá)到了設(shè)定值時(shí)，安全閥或爆破片起跳，立即打開手動(dòng)泄壓閥泄壓，同時(shí)迅速將安全裝置切換至備用系統(tǒng)，從而有效地保證貯槽的安全性。

表1 LNG儲罐

2.2 低溫泵和泵池

低溫泵是由泵體和泵池兩部分組成，泵體整體浸入到泵池中。 LNG低溫泵由一臺變頻器控制。 其突出特點(diǎn)：一是變頻設(shè)計(jì)，適合多工況條件使用；二是易于滿足LNG加氣站的設(shè)計(jì)參數(shù)。

低溫泵池一般多采用國內(nèi)生產(chǎn)，在泵池蓋上加裝溫度傳感器、壓力表等裝置。同時(shí)要求更換低溫泵易損件時(shí)間不能超過8 h。

表2 低溫泵

表3 泵池

2.3 增壓器和EAG加熱器

EAG加熱器和增壓器均為空溫式汽化器，其低溫性能和傳熱性能極好。

表4 EAG加熱器和增壓器參數(shù)

2.4 加氣機(jī)

加氣機(jī)測試線規(guī)模與生產(chǎn)線規(guī)模相匹配。

年產(chǎn)量：Max600槍（約500臺加氣機(jī)）；

平均日產(chǎn)量：2臺/天；

高峰期日產(chǎn)量：4臺/天。

3 LNG撬裝式加氣站控制流程

根據(jù)工藝對各個(gè)流程進(jìn)行控制，包括卸車、加氣、自增壓流程。其中卸車流程中主要介紹潛液泵卸車和聯(lián)合卸車。

3.1 卸車控制流程

3.1.1 潛液泵卸車

槽車與系統(tǒng)連通后，利用槽車的壓力，吹掃軟管。當(dāng)儲罐的壓力高于槽車時(shí)，連通儲罐和槽車，進(jìn)行壓力平衡，當(dāng)儲罐壓力高于0.7 Mpa時(shí)，氣體從槽車液相口進(jìn)入，當(dāng)儲罐的壓力低于0.7 Mpa時(shí)，氣體從槽車氣相口進(jìn)入，壓力平衡后，啟動(dòng)泵進(jìn)行充裝。如果儲罐的壓力低于槽車壓力，則直接啟動(dòng)泵。充裝前，利用負(fù)壓使 LNG流入泵池，對泵進(jìn)行預(yù)冷，若儲罐壓力大于0.4 MPa時(shí)，LNG從儲罐的上進(jìn)液口進(jìn)入，若儲罐壓力小于0.4 MPa時(shí)， LNG從儲罐的下進(jìn)液口進(jìn)入。當(dāng)充裝達(dá)到90%時(shí)，停止充裝。

3.1.2 增壓器和潛液泵聯(lián)合卸車

吹掃過程與潛液泵卸車相同。若儲罐壓力高于槽車壓力，則同潛液泵卸車平衡壓力操作流程；若儲罐壓力低于槽車壓力，則利用增壓器對槽車進(jìn)行增壓，當(dāng)槽車與儲罐壓力差達(dá)到0.2 MPa時(shí)，停止增壓。開啟泵充裝，當(dāng)充裝達(dá)到90%時(shí)，停止充裝。

3.2 加氣控制流程

先對泵進(jìn)行預(yù)冷，當(dāng)進(jìn)出口的壓差達(dá)到0.2 MPa時(shí)，泵開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)。之后對加氣機(jī)進(jìn)行自循環(huán)預(yù)冷，當(dāng)加氣機(jī)的流量和溫度達(dá)到要求后，自動(dòng)打開加氣流程。其中，氣瓶壓力達(dá)到1.6 MPa，需進(jìn)行回氣到儲罐中。氣瓶壓力降至0.8 MPa 時(shí)，開始加液。當(dāng)加氣速度低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止加氣，泵停止工作。

3.3 自增壓控制流程

當(dāng)儲罐內(nèi)的壓力低于0.4 MPa時(shí)，需要進(jìn)行自增壓，LNG經(jīng)過增壓器汽化后進(jìn)入儲罐，進(jìn)行增壓，當(dāng)壓力達(dá)到0.6 MPa時(shí)，停止增壓。

4 結(jié)束語

LNG撬裝式加氣站的工藝是基于LNG氣化站的工藝演變而來，同時(shí)有具備了靈活、方便等特點(diǎn)，在具體環(huán)境下可迅速高效地提供LNG。

［1］陳叔平，任永平.撬裝式液化天然氣汽車加氣站的應(yīng)用[J]. 煤炭與化工, 2010，30 （10）：11-14.

［2］周春. 液化天然氣加氣站的規(guī)范選用及設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力，2011，31（5）：15-20．

［3］吳佩英，周春. LNG汽車加氣站的撬裝化[J].煤氣與熱力，2008，28（7）：13-15.

［4］原璞，韋瓊露，陳曉麗. LNG加氣站的工藝設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì)，2014， 4（22）：26-27.

［5］孔欣郁， 顧棟. 液化天然氣加氣站工藝系統(tǒng)運(yùn)行過程的探討[J].當(dāng)代化工，2015，44（4）：780-782．

［6］何太碧，黃海波. 中國LNG汽車及加氣站技術(shù)應(yīng)用分析及推廣建議[J].天然氣工業(yè)，2010，30（9）：82-86．

［7］喬國發(fā)，張孔明，李多金.撬裝式LNG/CNG汽車加氣站[J].天然氣工業(yè)，2005，25（3）：148-150．

［8］邢志峰.LNG撬裝加氣站設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（8）: 182-183．

［9］胡韶琴，吳小芳，侯文東，等. LNG加氣站的工藝設(shè)計(jì)[J].遼寧化工，2013，42（12）：148-1489.

［10］崔之健，趙永剛，董超云，等. 撬裝式L-CNG加氣站設(shè)計(jì)[J].石化技術(shù)，2015（9）：39．

［11］鄧彥婕. 淺析LNG汽車加氣站的設(shè)計(jì)[J].能源與節(jié)能，2013（4）： 32-34．

［12］馮榮榮. LNG加氣站工藝的探討[J].石化技術(shù)，2016（9）：129.

［13］譚天恩，竇梅，周明華，等.化工原理（上冊）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［14］吳德榮.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

［15］陳叔平，任永平，鄔品芳，等. 撬裝式LNG汽車加氣站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].低溫技術(shù)，2009，37（1）：22-24．

Skid-mounted LNG Filling Station Process

1，2,1，2,1，2,1，2

（1. Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co., Ltd., Shanghai 201518, China; 2. Lanpec Technologies Limited, Gansu Lanzhou 730070, China）

The process,equipment and control flow of skid-mounted LNG filling station were introduced. The whole process consists of unloading process, filling gas process and self-charging process. The main equipment includes low temperature storage tank, submersible pump and pump tank, supercharger and EAG heater. And the relevant parameters were given. The various processes can be controlled by the valves.

process; equipment; unloading process; filling gas flow

2019-12-05

李丹妮（1988-），女，滿族，工程師，遼寧省錦州市人，2010年畢業(yè)于西南民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：化學(xué)工程，從事工藝管道等技術(shù)工作。

TQ022.12+3

A

1004-0935（2020）03-0289-03