模块化LNG加气站方案简述
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【摘 要】随着GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》的与实施，国内液化天然气加气站将迎来新的发展机遇，当前业主需求及LNG加气站的商业模式也逐步向标准化、模块化方向发展。
【关键词】模块化；加气站
随着GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》的与实施，国内液化天然气加气站将迎来新的发展机遇，当前业主需求及lng加气站的商业模式也逐步向标准化、模块化方向发展。LNG加气站系统采用模块化的设计方法，把整个加气站分成4个模块：储存模块、输送模块、加气模块及控制模块。
1 模块功能简介
1.1 储存模块
储存模块由LNG储罐、阀门、仪表、EAG系统、框架等部分组成。液化天然气加气站用储罐分立式和卧式两种类型。单个储罐的全容积≤60m3。液化天然气加气站用卧式储罐主要设置有：两个出液管、两个气相管、底/顶进液管及溢流管。两个出液管和两个气相管通过对称布置，便于配管。储罐上设置了三道安全装置：气相管设置可远程控制的紧急切断阀，当压力达到设定值时，紧急切断阀自动打开泄压；气相管设置手动截止阀，可手动泄压；储罐设置2个全启式安全阀，其中1个为备用。储罐上设置就地压力和液位显示仪表及压力和差压远传仪表。差压变送器与进液紧急切断阀连锁。卧式储罐采用卧式EAG，通常EAG直接吊装在储罐的侧下部，便于直接吊装运输；立式储罐采用立式EAG，LNG三级加气站一般采用120Nm3/h的EAG。框架用于抬高储罐，保证储罐出液管与潜液泵池进液管之间的高度差，满足潜液泵的正常运行。
1.2 输送模块
输送模块主要由潜液泵、阀门、仪表、增压器、框架等部分组成。输送模块通常有单泵和双泵2种。潜液泵一般采用美国ACD：TC34，1*2*6-2VSL，设计流量：～220L/min。泵橇在用增压器卸车的同时可以给车用瓶加液，同时进行，提高效率。潜液泵安装在潜液泵泵池内，通过一根φ45的钢管吊着，增加传导长度，降低了泵池的静态蒸发率。潜液泵池上设置就地压力表和压力变送器及温度变送器，压力和温度值直接传输到监控室，便于监控记录泵的运行工况。潜液泵出液管道上安装就地压力表和压力变送器，泵后压力传输到监控室。泵出口压力一般设定在1.3MPa左右。泵出液口设置单向阀防止液化天然气出去之后气化再顶回泵池，容易导致泵池气蚀。当泵停止加注车用瓶时，卸车DN25的紧急切断阀自动打开，防止出液管道内超压，从而导致出液管道上的安全阀频繁开启。加气机回流管道上设置单向阀防止液化天然气经储罐底部进液管流出始终积聚在回流管道内，从而加大系统的气化量，导致储罐压力上升过快。300Nm3/h的增压器，不仅可以用于卸车时给槽车增压；当储罐压力过低时，也可以给储罐增压。
双泵橇俯视图
1.3 加气模块
加气模块有加气机和加气罩棚组成。液化天然气加气机包括不锈钢箱体、进口质量流量计、阀门仪表、控制系统等部分组成。具有IC卡、数据传输等功能。液化天然气加气机有两种类型：单枪加气机（单流量计、双流量计）和双枪加气机。当液化天然气车用瓶的压力超过0.8MPa时，必须通过回气枪给车用瓶泄压，直至压力泄到0.8MPa以下，再通过加液枪给车用瓶加注。当车用瓶压力在0.8MPa以下时，可以不用回气枪泄压，直接给车用瓶加注。
单枪加气机
1.4 控制模块（集装箱站房模块内布置）
控制模块包括：PLC安保系统、配电系统、工控机及空压机和CCTV系统等。 站房模块以标准化20英尺集装箱单元为基础，可以按照客户面积及功能要求进行自由组合与搭配，轻松实现办公室、财务室、卫生间、服务厅、工具间和值班室等功能。不仅建设周期比传统建筑大大缩短，同时，也非常的节能和环保。
集装箱站房各附属模块平面图
模块化集装箱站房的主要优点：
（1）可堆叠、可分割、可搬迁，房子之间锁紧连接简易牢靠；
（2）可在工厂用流水作业大批生产，生产效率较高建筑周期可比传统建筑缩短40%～60%；
（3）材料利用率高，属于绿色节能环保建筑；
（4）便于运输，可利用现有成熟的集装箱物流方式运输；
（5）可以重复使用。
2 流程简介
LNG加气站主要分为加气、卸车和增压三种基本流程和一种待机状态。可以在监控系统画面或柜门上选择相应操作流程，如没有选定操作流程，系统则保持为待机状态。
（1）加气流程：加气前通过控制盘将系统设定为“加气模式”或在柜门上手动把选择开关拨到“加气”档，系统自动打开气动阀泵池开始预冷；当泵池的温度达到要求后，按下加气机按钮，系统进行自循环，对加气机内质量流量计进行预冷。质量流量计预冷达到要求后，系统自动打开加液气动阀，对车用瓶进行充装，在充装过程中通过变频器自动控制泵的出口压力以保证加气的顺利进行，车用瓶液体充满时，加气机自动停止加气。
（2）卸车流程：液化天然气加气站可以通过泵卸车，也可通过自增压卸车。
泵卸车：首先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，然后通过潜液泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。
自增压卸车：通过增压器将气化后的气态天然气送入LNG槽车，增大槽车的气相压力，再将槽车内的LNG压入LNG储罐。
（3）储罐增压流程：通过增压器将气化后的气态天然气送回储罐实现储罐增压。
3 关键点分析
液化天然气加气站运行过程中经常会出现泵气蚀现象。可以通过下列方法尽量予以避免：
（1）保证储罐的出液管口与潜液泵池进液管口的高度差在900mm以上，同时潜液泵池气相与储罐气相连接的回气管道保持3°左右的倾斜度斜向上回储罐气相口；
（2）储罐压力维持在0.5MPa-0.9MPa为宜；
（3）车用瓶来加注时，当车用瓶压力大于1.2MPa时，通过回气枪给车用瓶泄压到1.2MPa以下，然后再进行加注。
4 模块化加气站的优点
（1）各模块在工厂内批量生产，生产效率高；
（2）各模块结构紧凑，安装占地面积小；
（3）标准化设计便于加气站扩建升级和日常维护；
（4）建设周期短，可比传统建设周期缩短40%左右；
（5）设备便于运输和日后的搬迁。
LNG二级加气站示例：
5 前景展望
随着液化天然气卡车及公交车市场的急剧扩大，液化天然气加气站将迎来高速发展的机遇期，模块化液化天然气加气站更以其建设周期短、投资小及可批量化生产等方面的优势，必将拥有广阔的市场。