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浅谈LNG汽车加气站的建设与安全管理

作者:张宁  来源:浙江众能天然气利用有限公司 
评论: 更新日期:2013年04月11日
当前,LNG汽车在安全运行、节能环保、经济性能等方面的优势与传统汽车及其他新能源汽车相比,已经得到充分的认可,国内LNG汽车正逐步进入商业化推广阶段,发展势头迅猛。随着LNG汽车的大力发展,加快LNG汽车加气站建设已成为当务之急,但由于我国在LNG汽车加气站建设方面的政策法规、规范标准还不完善,很多站未经相关部门批准、验收就投入使用,这给加气站的日常运行带来了安全隐患。如何加强对LNG汽车加气站的管理已是大家共同关心的问题,为此本文着重就LNG汽车加气站的建设与安全管理进行相应阐述。
二,LNG汽车加气站的项目审批
1、建设项目审批规定
根据《国务院关于投资体制改革的决定》文件精神,对于企业不使用政府投资建设的项目,一律不再实行审批制,区别不同情况实行核准制和备案制。其中,政府仅对重大项目和限制类项目从维护社会公共利益角度进行核准,其他项目无论规模大小,均改为备案制。也就是说,我们通常指的“立项”有三种审批模式:审批制、核准制、备案制。目前,各地LNG汽车加气站的项目审批一般实行核准制。
2、项目核准程序及相关要求:
(1)项目申报单位按国家有关要求编制项目申请报告,报送项目核准机关。实行核准制的项目,申报单位仅需向政府提交项目申请报告,不再需要经过批准项目建议书、可行性研究报告和开工报告等程序。
(2)项目申报单位在向项目核准机关报送申请报告时,需根据国家法律法规的规定附送以下文件:
1)城市规划行政主管部门出具的城市规划意见;
2)国土资源行政主管部门出具的项目用地预审意见;
3)环境保护行政主管部门出具的环境影响评价文件的审批意见;
4)根据有关法律法规应提交的其他文件。
(3)核准机构对项目申报单位提交的项目申请报告,从维护经济安全、合理开发利用资源、保护生态环境、优化重大布局、保障公共利益、防止出现垄断等方面进行核准。
(4)对同意核准的项目,项目核准机构向项目申报单位出具项目核准文件,同时抄送相关部门;对不同意核准的项目,应向项目申报单位出具不予核准决定书,说明不予核准的理由,并抄送相关部门。项目核准文件有效期为2年,自发布之日起计算。
3、项目申请报告的内容及编制
项目申请报告应由具备相应工程咨询资格的机构编制,主要包括以下内容:
(1)项目申报单位情况。
(2)拟建项目情况。
(3)建设用地与相关规划。
(4)资源利用和能源耗用分析。
(5)生态环境影响分析。
(6)经济和社会效果分析。
三.LNG汽车加气站的建设
1、建站方式的选择
加气站应根据建站场地的实际情况,选择合适的建站方式。建站方式通常有两种:站房式加气站、撬装式加气站。
站房式加气站占地面积大(13000m2左右),土地费用高;现场施工周期长,土建施工费用高。撬装式加气站因主要设备都集成在一个或几个撬块上,占地面积小(3000m2左右),土地费用低;另外设备撬块都是在厂里集成的,故安装时间短、安装质量比现场安装好;现场施工周期短,土建施工费用低。通过以上两种建站方式的对比,撬装式加气站具有投资成本低、现场施工周期短等优势。在LNG汽车发展初期,因LNG汽车数量少、LNG消耗量小,此时选建撬装式加气站较为合适。
目前,国内新建LNG汽车加气站均以撬装式加气站为主。
2、站址的选择
加气站站址选择应符合城市规划、交通规划、环境保护和消防安全的要求,并应选在交通便利的地方。
加气站内LNG储罐、加气机与站外建、构筑物或设施间的防火间距应满足《液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范》(NB/T1001-2011)的相关规定。
3、工艺流程的选择
LNG汽车加气站就是将储罐内的LNG通过低温潜液泵加压,经LNG加液机,加注至LNG车用气瓶内,见图1。加气站工艺流程应具备卸车、加气、调饱和、自动泄压等四方面运行功能。
 
(1)卸车流程
卸车是指LNG从槽车转移至储罐的流程。LNG卸车流程有两种方式可供选择:潜液泵卸车模式、自增压卸车模式。
潜液泵卸车模式是通过低温潜液泵将LNG从槽车转移到储罐中,LNG经槽车卸液口进入潜液泵,增压后充入储罐。
自增压卸车模式是通过槽车与储罐间的压力差来完成卸车作业的。采用该卸车模式,首先应通过槽车自增压系统提高槽车内气相压力,由于LNG槽车的设计压力为0.8MPa,因此槽车自增压一般不超过0.75MPa。自增压是指槽车内LNG通过槽车增压口进入卸车增压器,经吸热气化后返回LNG槽车的过程,通过这个过程槽车压力会提高。自增压卸车过程中压力差应保持在0.2MPa左右。在卸车后期,操作人员可采取调整LNG储罐进液方式、进液速度等方法控制储罐压力的升高,以保持槽车与储罐间的压力差,从而确保卸车作业的顺利完成。
(2)加气流程
LNG由储罐出液口进入潜液泵,经潜液泵增压后,通过流量计、加气枪充入LNG车用气瓶。
(3)储罐调饱和流程
LNG汽车要求发动机进气压力达到0.7-0.9MPa,当进气压力达不到设定值时,车辆不能正常运行,这就需要调高LNG的饱和蒸气压。
储罐调饱和流程是LNG由储罐出液口直接进入调饱和加热器,经吸热气化后,返回储罐。通过这样的操作调高储罐内LNG的饱和蒸气压。该流程也可以通过潜液泵来操作。
随着工艺技术的提高,现在各气瓶厂家生产的车用气瓶都带有气瓶自增压系统。当LNG饱和蒸气压低不能满足发动机进气压力要求时,可通过开启气瓶自增压系统以调高LNG饱和蒸气压,而不再需要通过储罐来调饱和压力了。目前在LNG加气站实际运行过程中,储罐调饱和流程一般已不启用。因此,在LNG加气站设计过程中可根据实际情况考虑是否取消该流程,这样即可减少加气站设备投资费用,也可增加撬装设备的内部空间。
(4)自动泄压流程
LNG是一种低温液体,在日常运行中,由于储罐外壳、管道表面的吸热以及加气作业,使得储罐内LNG液体的温度逐渐升高并不断蒸发为气体(BOG)。随着BOG气体的不断增多,储罐压力也随之逐渐升高。当储罐压力大于设定值时(一般为1.1-1.2MPa),储罐气相管线上的自力式减压调节阀会自动开启,开始排放罐内的BOG气体,以自动调节罐内压力。当储罐压力继续升高至安全阀设定压力时,则安全阀将开启泄压。泄压排出的BOG气体经EAG加热器加热后排入大气中。
由于建站初期LNG汽车加气量小,BOG排放量一般都较大,从而造成了很大的LNG损耗。因此,如何合理利用BOG气体是加气站设计过程中应予以重视的一个问题。
4、主要运行设备的选择和介绍
(1)储罐
LNG加气站储罐通常选用卧式低温储罐,内筒为0Cr18Ni10奥氏体不锈钢,外筒为Q345R容器板材制造,夹层采用真空粉末绝热或高真空多层缠绕绝热(价格高)。储罐工作压力一般为1.2MPa,比通常LNG气化站所选用储罐的工作压力要高。考虑到现在国内LNG槽车的容积均在50m3左右,为了降低运输成本并便于槽车卸液,LNG加气站的储罐容积一般都选用60m3
(2)LNG低温泵
LNG低温泵包括泵体和泵池两部分,泵体为浸没式两级离心泵(或称低温潜液泵),整体浸入泵池中,无密封件,所有运动部件由低温液体冷却和润滑。国内LNG加气站低温泵目前基本选用美国ACD和法国CRYOSTAR等品牌,它们具有进口压头小、稳定性好、安全性能高,节能效果显著、检修维护简便等特点,因此在LNG加气站的设计中被广泛采用。随着国产低温潜液泵产品质量的不断提升,其凭借着价格低、售后服务好等优势,市场份额逐步上升。
LNG低温泵泵池一般均由加气站撬装设备供应厂家自行配套生产,属于压力容器。
(3)加气机
加气机的主要设备包括流量计、加液枪。流量计通常选用艾默生质量流量计,一台加气机内安装有两台流量计,分别设置在LNG车用气瓶充装和回气管路上,这样更加确保了计量的准确性,维护了用户的合法权益。加液枪一般都选用美国JC Cater的品牌,但因其配件及维修费用高,现越来越多的加气站已配置国产加液枪。从目前使用情况看,国产加气枪的性价比更高。
四、LNG加气站的安全管理
(一)LNG加气站危险性分析
1、介质危险性
(1)低温特性。
由于LNG储存温度在-162℃左右,当发生LNG泄漏时会吸收地面和周围空气中的热量而迅速气化,气化后的LNG由于大气中水蒸气的冷凝作用形成冷蒸气云。冷蒸气云以及来不及气化的LNG液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等伤害。
LNG泄漏后形成的冷蒸气云、来不及气化的LNG液体以及喷溅的液体,会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,致使管材、焊缝、管件受损产生泄漏;设备的混凝土基础可能由于冷冻而强度受损;特别是LNG储罐,可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,绝热性能降低,造成内筒液体膨胀压力升高,从而引发更大的事故。
(2)火灾、爆炸特性
类似于其他气态烃类化合物,天然气也是易燃的。在大气环境下,与空气混合时,其体积约占5%-15%的情况下,遇明火可产生爆燃。

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