cng加氣站安全技術-文庫吧

【正文】 加油和壓縮天然氣加氣合建站的等級劃分 ? 新規范 《 汽車加油加氣站設計與施工規范 》 （ GB 501562023） 中 ，對于加油加氣合建站 ， 分為兩級 ， 需符合下表的規定 。 表 31 加油和壓縮天然氣加氣合建站的等級劃分 級 別 油品儲罐容積（ m3） 壓縮天然氣儲氣設施總容積（ m3） 總容積 單罐容積 一 級 61～ 100 ≤50 ≤12 二 級 ≤60 ≤30 注：柴油罐容積可折半計入油罐總容積。 23 4 CNG加氣工藝及設施 天然氣的質量 、 調壓 、 計量 、 脫硫和脫水 （ 1） 壓縮天然氣加氣站的進站天然氣的質量應符合現行國家標準 《 天然氣 》 GB 17820中規定的工類氣質標準和壓縮機運行要求的有關規定 。 增壓后進入儲氣裝置及出站的壓縮天然氣的質量 ， 必須符合現行國家標準 《 車用壓縮天然氣 》 GB 18047的規定 。 進站天然氣需用硫處理時 ， 脫硫裝置應設在壓縮機前 。 脫硫裝置應設雙塔 。 當進站天然氣需脫水處理時 ，脫 水可在天然氣增壓前 、 增壓中或增壓后進行 。 脫水裝置應設雙塔 。 表 41是現行國家標準 《 車用壓縮天然氣 》GB 180472023對汽車用壓縮天然氣的技術要求 。 24 4 CNG加氣工藝及設施 表 41 車用壓縮天然氣技術要求 項目 技術指標 試驗方法 高位發熱量 （ MJ/m3） ＞ GB/T 11062 總硫 （ 以硫計 ） （ mg/m3） ≤200 GB/T 11061 硫化氫 （ mg/m3） ≤15 GB/T 二氧化碳 yCO2（ %） ≤ GB/T 13610 氧氣 yO2（ %） ≤ 水露點（ ℃ ） 在汽車駕駛的特定地理區域內 ， 在最高操作壓力下 ， 不應高于 13℃ ；當最低氣溫低于 8℃ ， 應比最低氣溫低 5℃ GB/T 17283 注： 氣體體積為在 、 20℃ 狀態下的體積 。 壓縮天然氣中固體顆粒直徑應小于 5。 壓縮天然氣應有可察覺的臭味。加臭劑的最小量應符合當天然氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的 20%濃度時，應能察覺。加臭劑可用具有明顯臭味的硫酸、硫醚或其它含硫有機化合物配置。 25 4 CNG加氣工藝及設施 （ 2） 天然氣進站管道上宜設置調壓裝置 。 進站管道設置調壓裝置以適應壓縮機工況變化需要 ， 滿足壓縮機的吸入壓力 ， 平穩供氣 ， 并防止超壓 ， 保證運行安全 。 （ 3） 天然氣進站管道上應設計量裝置 ， 計量裝置的設置應符合下列規定： ① 天然氣流量采用標準孔板計量時 ， 應符臺國家現行標準 《 天然氣流量的標準 孔 板計量方法 》 SY/T 6143中的有關規定 ， 其流量計量系統不確定度 ， 不應低于 。 ② 體積流量計量的基準狀態為： 壓力 ， 溫度 20℃ 。 （ 4） 加氣站內的設備及管道 ， 凡經增壓 、 輸送 、 儲存需顯示壓力的地方 ， 均應設壓力測點 ， 并應設供壓力表拆卸時高壓氣體泄壓的安全泄氣孔 。 壓力表量程范圍應為 2倍工作壓力 ， 壓力表的準確度不應低于 。 26 4 CNG加氣工藝及設施 天然氣增壓 ? 天然氣壓縮系統主要由進氣緩沖罐 、 壓縮機主機 、 潤滑系統 、 冷卻系統等部分組成 。 壓縮機主機最為重要 ， 它是加氣站的心臟 ，其性能好壞直接影響加氣站運行的可靠性和經濟性 。 CNG加氣站用壓縮機的排氣壓力高 、 排量小 ， 一般采用往復式壓縮機 。 從潤滑方式分 ， 主要由有油潤滑和無油潤滑兩種 ， 對于有油潤滑 ， 在其最終排氣口后應安裝脫油裝置 。 ? 加氣站用 壓縮機的排氣壓力一般為 25MPa， 有的稍高一些 ， 達到28MPa， 也有少數廠家的壓縮機達到 32MPa， 但分析表明 ， 以排氣壓力 25 MPa時最為經濟 、 可靠和安全 。 進氣壓力范圍為 ～ 9 MPa ， 壓縮機排氣量可根據不同規模進行選擇 ， 范圍可為 16～2023m3/h， 常用排氣量為 200～ 300 m3/h。 27 4 CNG加氣工藝及設施 圖 41 W型系列壓縮機（成都天然氣壓縮機廠） 28 4 CNG加氣工藝及設施 （ 7） 壓縮機組運行的安全保護應符合下列規定： ① 壓縮機出口與第一個截斷闊之間應設安全閥 ， 安全閥的泄放能力不應小于壓縮機的安全泄放能力 。 ② 壓縮機進 、 出口應設高 、 低壓報警和高壓越限停機裝置 。 ③ 壓縮機組的冷卻系統應設溫度報警及停車裝置 。 ④ 壓縮機組的潤滑油系統應設低壓報警及停機裝置 。 （ 8） 壓縮機的卸載排氣不得對外放散 。 回收的天然氣可輸至壓縮機進口緩沖罐 。 （ 9） 壓縮機排出的冷凝液應集中處理 。 壓縮機排出的冷凝液中當含有凝析油等污物，有一定危險，應集中處理達到排放標準時排放。 29 4 CNG加氣工藝及設施 壓縮天然氣的儲存 ? 1988年在四川省南充市興建了第一座全進口新西蘭的CNC加氣站。 ? 十幾年來， CNG加氣站儲存容器內最初的氧氣瓶走向了天然氣專用瓶、從小型氣瓶組發展到大型瓶組，上世紀90年代又出現了井式儲氣技術，近幾年在四川大型焊接容器儲氣形式的出現立即得到了人們的關注 。 ? 目前 ， 儲氣方案主要有 DOT（ 美國運輸部 ） 儲氣瓶組 、ASME（ 美國機械工程師協會 ） 容器單元 、 地下儲氣井 三種方案可供選擇 ， 現分別介紹如下 。 30 4 CNG加氣工藝及設施 ? 設計壓力 25Mpa， 設計標準為美國 DOT49CFR的 （壓縮氣體運輸標準），安全系數為 ，不允許有排污口，初期投資低，運行維修成本高， 每 3年必須把單元拆開，對每只瓶子進行水壓實驗 。場地面積在 50m2以上。屬于松散結構，沒有結構整體性，容器多，接頭多，存在泄露危險且管線尺寸小，流動阻力大。 31 圖 42 諾凱系列高壓儲氣鋼瓶組（韓國） 32 4 CNG加氣工藝及設施 地下儲氣井 ? 四川從 20世紀 90年代初開始 ， 研究成功了打地下井儲存 CNG的技術 ，并先后在四川 、 重慶 、 上海 、 新疆等地打了 50多口井進行推廣應用 ， 納入了中華人民共和國行業標準 《 汽車用燃氣加氣站技術規范 》 (CJJ842023)， 從 2023年 7月 1日起正式頒發施行 。 ? 儲氣井井筒直徑為 Ф ～ Ф ； 井深 80200m； 儲氣井水容積 2～ 4m3， 設計壓力為 25MPa。 它由幾十根石油鉆井工業中常用的 180mm套管通過管端的扁梯形螺紋和接頭連接而成，封底和封頭由焊接平蓋的接頭與套管通過螺紋連接，套管是按照 API標準5CT制造的 N80或 P110鋼級石油套管 。 其占地面積很小，有利于站場平面布置；雖然初期投資較大，但據四川石油管理局提供的資料表明該儲氣井至少可以使用 25年以上，并可以節省檢驗維修費，安全可靠性好。其缺點是耐壓試驗無法檢驗強度和密封性，制造缺陷也不能及時發現，排污不徹底，容易對套管造成應力腐蝕 。 33 4 CNG加氣工藝及設施 地下儲氣井裝置有以下特點： （ 1） 安全可靠 ， 使用方便 ， 免維護設計 （ 2） 不受環境影響 ， 恒溫和抗靜電 、 雷電 （ 3） 占地面積小 （ ≤ 1m2） （ 4） 排水徹底 （ 5） 無惡性事故發生 CNG地下儲氣井的設計 、 施工按以下 API標準及國家相關標準執行： ● CJJ842023《 汽車用燃氣加氣站技術規范 》 。 ● Q/CY09798《 鉆井技術操作規范 》 ● SY/T619496《 套管和油管 》 ● SY/T042097《 埋地鋼質管道石油瀝青防腐層技術標準 》 34 4 CNG加氣工藝及設施 CNG地下儲氣井現已成為國內 CNG加氣站首選儲氣系統 。 43c 儲氣井示意圖 43d CNG地下儲氣井工藝流程圖 35 4 CNG加氣工藝及設施 ASME壓力容器單元 ? 設計壓力 ， 設計標準為 ASME第 Ⅷ 章 1節壓縮氣體地面存儲設計標準 。 安全系數 3， 容器壁厚比同等 DOT瓶壁厚高出 39%， 通常作為地面存儲 。 ASME允許容器上有排污口；初期投資高 ， 運行和維修成本低 ， 除一般的外部和內部直觀檢測外 ， 不需再檢測；場地要求 5～ 7m2，堅固 ， 整體結構能更好的承受沖擊載荷及地震波動；其容器數量少 ， 接頭少 ， 管線尺寸大 ， 流動阻力較小 。 36 4 CNG加氣工藝及設施 ? 在新規范 《 汽車加油加氣站設計與施工規范 》 （ GB 501562023）中 ， 對于加氣站的壓縮天然氣的儲存 ， 有以下一些規定 。 （ 1） 儲氣設施的工作壓力 （ 氣站規范為：最大允許充裝壓力 ） 應為25MPa， 其設計溫度應滿足環境溫度要求 。 （ 2） 儲氣瓶應選用符合國家有關規定和標準的產品 。 （ 3） 加氣站宜選用同一種規格型號的大容積儲氣瓶 。 當選用小容積儲氣瓶時 ， 每組儲氣瓶的總容積不宜大于 4m3， 且瓶數不宜大于 60個 。 ? 目前我國加氣站采用較多的是國產 60L鋼瓶 ， 每組儲氣瓶總容積約為 4m3（ 約儲天然氣 1000Nm3） ， 60L瓶 66個 。 限量是為了減少事故風險度 。 日本多采用 250L、 400L瓶；美國 CPI公司 DOT標準瓶3AAX2400型 DN 559mm， L=～ ， 容積 V=1076～ 2577L，重量 1118～ 2547kg。 37 4 CNG加氣工藝及設施 （ 4） 加氣站內的儲氣瓶宜按運行壓力分高 、 中 、 低三級設置 ， 各級瓶組應自成系統 。 汽車加氣的最高壓力限定在 20MPa， 站內儲氣瓶的壓力限定在25MPa， 通過編組方法提高加氣效率 ， 滿足快速加氣的要求 。 常用加氣方法 有兩種：一是將所有氣瓶同時增至最高壓后通過平衡充氣瓶組自然形成高 、 中 、 低三組；另一種方法是把瓶組固定分成高 、 中 、 低三組 ， 加壓方法根據各站經驗而定 。 四川經驗按 1： 2：3比例配置高 、 中 、 低壓瓶組容量 取氣效率 可達 58%。 （ 5） 小容積儲氣瓶應固定在獨立支架上 ， 且宜臥式存放 。 （ 6） 儲氣井的設計 、 建造和檢驗應符合國家現行標準 《 高壓氣地下解氣井 》 SY/T 6535的有關規定 。 儲氣并的建造應由具有天然氣鉆井資質的單位進行 。 （ 7） 儲氣瓶組或儲氣并與站內汽車通道相鄰一側 ， 應設安全防撞欄或采取其它防撞措施 。 （ 8） 壓縮天然氣加氣站也可采用撬裝式儲氣加氣設備 。 38 4 CNG加氣工藝及設施 汽車用壓縮天然氣鋼瓶簡介 壓縮氣瓶有鋼瓶 、 環向纏繞復合材料的鋼瓶和全復合材料氣瓶 3種 ， 目前只有鋼瓶有統一的國家規范 ， 即《 汽車用壓縮天然氣鋼瓶 》 GB 17258－ 1998。 簡要介紹如下： （ 1） 車用壓縮天然氣鋼瓶 車用壓縮天然氣鋼瓶主要用于長期固定安裝在汽車上盛裝壓縮天然氣燃料 ， 容積有 30L、 40L。 、 50L、60L、 70L、 80L、 90L、 100L、 120L。 具有壓力高 、 容量大 、 質量輕 、 安全可靠等優點 。 主要用于各大 、 中城市的出租車 、 中巴車 、 公交車 、 環衛車等 。 39 圖 44 車用壓縮天然氣鋼瓶 40 4 CNG加氣工藝及設施 （ 2） 車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶 北京蘭天達汽車清潔燃料技術有限公司所生產的車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶如下： 圖 46 車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶（北京） 41 4 CNG加氣工藝及設施 （ 3） 車用壓縮天然氣全纏繞復合材料氣瓶 鋼瓶和環向纏繞復合材料的鋼瓶 ， 自身重量大 ， 用于大型車輛上 ， 與車體重 、 載物重比較 ， 氣瓶重量微不足道 ， 但用在小型車輛上 （ 小轎車 、出租車 ） ， 氣瓶重量就會影響車體的重心 ， 與載物重相比 ， 氣瓶重量就占取了一定的比例 ， 若減小氣瓶的自重 ， 氣瓶容積相應變小 ， 氣瓶充氣量減少 ， 因而汽車行駛的路程就會減少 。 全復合材料氣瓶目前還沒有統一標準 ， 也還未批量生產 ， 車用壓縮天然氣全復合材料氣瓶具有如下優點： ① 采用低密度 、 高性能的非金屬材料－－塑料作為內膽 ， 以低密度 、 高性能的復合材料作結構層 ， 氣瓶外包覆有保護層的全復合材料 ， 所以氣瓶本身重量輕 ， 且內膽制造工藝簡單 ， 一次成型 ， 降低了生產成本 。 ② 在制造上采用了環氧樹脂 、 中溫固化配方 ， 濕法纏繞成型工藝 。 環氧樹脂性能良好