LNG加气站设备选型方法

摘要

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。

说明书

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：

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

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

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

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。