人们随着环保意识的增强, 认识到应开发新的清洁能源来代替石油。天然气具有减少尾气排放从而减少环境污染、运输方便、单位体积密度大等优点, 而这些优点恰恰补充了石油燃料的不足, 所以新能源非天然气莫属。天然气以清洁环保、燃烧率高、安全可靠等优点成为了新一代清洁能源, 且发展前景广阔。由于液态天然气比气态天然气热能高、储存与运输方便, 因此LNG气态加油站的应用越来越广。
1 LNG加气站工艺流程设计
1.1 基本构成
LNG加气站由30m3或60 m3储罐、LNG低温潜液泵、LNG低温泵池、、LNG加气机、卸车增压器、EAG加热器、泵撬底座框架及低温阀门、管道管件、PLC自控系统、变频控制系统等设备组成。加气站又分为两类, 建在固定点上的, 通过卸气装置将LNG储存在储罐中, 再使用加气机给汽车加气的站点叫做常规站;而将加气设施安装在可移动载体上 (橇体或汽车等) , 具有高度集成、便于运输转移的特点的站点叫橇装站, 是小规模的加气站。
1.2 工艺流程
LNG加气站的工艺流程主要包括四部分:LNG的卸车、储罐内LNG调压、汽车加气、系统卸压。其详细流程如下:
1.2.1 卸车流程
卸车方式可分为增压器卸载、低温泵卸载、联合增压器和低温泵卸载。总的来说, 就是将LNG槽车中的产品卸载至加气站中的储罐内。下面详细介绍一下这三种方式:
增压器卸载:该方式较节约能源且流程简单, 但易产生较多放空气体且耗时较长。主要原理是应用增压器将气化的天然气输送至LNG槽车, 增大槽车压力再将车内LNG压入LNG储罐, 完成后再给槽车减压。
低温泵卸载:该方式不产生放空气体, 但耗能且程序复杂。主要原理是将LNG槽车和LNG储罐气相空间联通, 然后再使用低温泵将LNG卸入储罐。
由于常规式加气站和橇装式加气站空间、设备等方面的不同, 所以选择合适的卸车方法十分重要。对于常规式加气站常选择前两种方法的一种, 如果空间足够, 建议同时采用;而橇装式加气站因受空间、电力系统配置等的限制, 比较适合采用增压卸车的方式, 便于简化管道、降低成本、节省空间和设备整体成橇。
1.2.2 调压流程
平常汽车加气前都需将储罐内LNG的压力提升以得到一定压力值得液体, 此过程中温度会升高。需要这样做是因为LNG汽车车载气瓶内的饱和液体压力都比较高, 为0.52~0.83MPa, 而运输时LNG饱和液体压力比较低。升压方式一般都是通过增压器进行压力提升。
1.2.3 加气流程
加气时首先要将LNG储罐中饱和的LNG经过LNG潜液泵加压并进行加气计量, 再用加气枪给汽车车载瓶加气 (一般加气压力不超过1.6MPa) 。应该注意的是给汽车加气的时候, 应该正确将加气、回气管道与车上的LNG瓶进液、回气接口相连。
1.2.4 卸压流程
由于在对储罐进行升压的过程中, 储罐的LNG液体也在不可避免的气化, 如果这部分气化的液体不能及时排除, 就会导致储罐的压力不断升高, 当压力升高到一定值时, 就会发生危险。所以为了保证系统的安全, 需要在储罐压力达到一个临界点时, 开启BOG回收系统或打开安全阀门, 释放部分气体来降低储罐内的压力。
2 自动控制系统设计
自动控制系统在现代化的商业中是必不可少的, 因为应用自动控制系统可以通过各类仪表对现场的LNG储罐、增压器、LNG潜液泵、LNG加气机等设备的运转和运行参数进行监控, 而且一旦发生设备故障, 自控系统就会发出报警并安全切断。而自控系统控制流程一般由LNG潜液泵控制、安全连锁控制、火灾与气体安全报警控制、IC卡联动及网络管理等部分组成。
以施耐德可编程控制器和上位机为核心设备的控制系统主要完成加气站的管理调度、集中操作见识、系统功能管控、数据报警、控制参数设置及修改等并控制系统实施记录, 产生故障报警报表。
流程控制中主要介绍以下几个控制分系统:
2.1 ESD紧急停车:
若发生一些突然状况, 管理员需要切断各紧急切断阀、泵与ESD控制, 所以系统设计时要在现场的工艺区、加注区及监控室分别设置急停操作按钮以实现储罐气液箱与系统断开, 使管道内存留介质通过放散系统进行排放。
2.2 LNG潜液泵控制:
为了在发生意外情况时能进行连锁控制功能, 及时保护潜液泵, 应运用变频控制柜实现潜液泵启动、停车、报警、紧急停车等操作分别设置泵中液位、压力、温度的现场和远传仪表。
2.3 可燃报警控制:
该系统可完成对所有区域可燃气泄漏量的动态监测, 实现声光报警、报警和连锁控制等功能。
3 结语
现全球都在奉行低碳环保, 而LNG应用技术是现在低碳环保行动中的重要部分。天然气利用工程对于促进国民经济水平提高、提高国民生活质量和保护环境上均具有重大意义。
摘要：由于我国推行低碳环保, 因此在努力寻找可替代汽油的绿色燃料, 而天然气由于运输方便、单位体积能量密度大、较清洁等优点被用来代替汽油, 成为代替汽油的绿色燃料。我国也逐渐发展起LNG终端加气站。所以本文就LNG加气站建设中的设计技术, 重点介绍自动控制系统设计, 为LNG加气站建设的可行性提供依据。
关键词：LNG加气站,工艺流程设计,自动控制系统
参考文献
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