1 应具备的基本条件
根据国家相关法律法规,LNG汽车加注站包含有压力容器和压力管道,属于危险化学品经营、特种设备操作的监管范畴,因此建站应具备以下基本条件:
具有独立法人资格的企业(建设投资主体)。
企业应具有营业执照、税务登记证、组织机构代码证。
企业应具备的管理体系——质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系。
操作人员取得特种设备上岗操作证。
企业取得气瓶充装许可证。
2 外部审批流程(当地政府部门)
2.1 加注站建设应办理的文件
2.1.1 前期文件
项目可行性研究报告(或项目建议书)、立项批文、建设用地批准书、土地使用证、地形测量图、规划红线、地质勘察报告、施工图设计、规划许可证、施工图审查意见书、建筑工程施工许可证、建筑工程消防设计审核意见书、安全评价报告批复文件、压力管道安装安全质量监督检验申报表、特种设备安装改造维修告知书等。
2.1.2 后期文件
建筑工程消防验收意见书、压力容器产品质量监督检验报告、防雷防静电设施检验报告、压力容器使用证、危险化学品经营许可证、气瓶充装许可证及站房涉及的房产证等。
2.2 加注站报批申报程序
加注站建设必须按照国家相关建设规定及程序进行报建审批。
LNG加气站建站程序一、选址
(1)业主熟悉建站政策和标准规范,在城区或交通主干道上,按靠近水、电、气源,靠近车源,加气方便,基本符合城市规划和标准规范中消防、环保、安全要求,初选建站地址;
(2)燃气主管部门、建委、规划、消防、环保、设计到现场定点。
(3)在国土部门办理土地征用手续和国土证:
(4)在规划部门办理规划用地许可证、施工用地许可证。
二、立项
(1)业主向当地建委提出建站申请;
(2)提供相应资料:立项报告、可研报告、选址定点报告;
(3)规划建设委批准立项。
三、设计
(1)初步设计前,业主向设计单位提供资料:站址地形图、天然气气质资料、气象资料、地震资料、水、电、气源资料、建站规模、设备初步选型、地勘资料、环保影响评价报告、文物调查资料等。
(2)甲级设计单位作初步设计:总平面布置;单体(加气棚、站房等)建筑样式、风格;加气站效果图;主要设备配置;工程总造价;水、电、气工艺初设;说明是否符合国家标准、城市规划;加气站的消防、环保、安全等是否符合标准要求。
(3)初设审查:燃气主管部门、规划建委、规划、消防、环保、安办、设计、业主参加,对初设进行评审
(4)燃气主管部门或建委出具初设评审意见;
(5)施工图设计:设计单位据此作加气站工艺、总图、建筑、结构、电器、给排水、暖通设计,并出施工蓝图。
四、报建
(1)初设报消防、环保审查,出据审批意见,安办办理安全三同时证书;
(2)初设总平图(含消防、环保、安办审批意见)报规划审查,进行勘测,划红线;
(3)规划办理工程规划许可证;
(4)建委办理工程施工许可证;
五、建设
(1)办理设备、土建、安装、水、电、气工程、监理招标,签订合同;
(2)在质检站办理质检委托书;
(3)在建委办理合同鉴证;
(4)组织施工。
六、验收
(1)进行工程质检,出据质检报告;
(2)进行消防、安全、环保、压力容器等单项验收,并出据单项验收报告、危险化学品安全评价报告、防雷防静电检测报告、环保评价检测报告书;
(3)在安监部门办理化学危险品经营许可证、在质监局办理压力容器使用许可证、充装注册登记证;
(4)质检部门对加气机进行校验标定,出据计量使用许可证;
(5)员工到有关部门进行技术培训,取得上岗证;
(6)试运行、验收整改、完善;
(7)综合验收前:业主准备申请竣工验收报告、相关批准文件、设计资料、施工资料、竣工资料、质检资料、监理资料、材料试验资料、财务决算资料、管理制度、事故处理应急预案等相关资料。
(8)燃气主管部门主持,建委、规划、消防、环保、安办、质监、燃气专家及设计、业主参加进行竣工验收报告;
(9)在燃气行业管理部门办理燃气经营许可证、公商行政管理局办理营业执照、燃气管理部门办理燃所资质证;
(10)投产经营。
LNG汽车加气站(以下简称加气站)的设计首先应根据建站场地的实际情况,选择合适的建站方式。目前加气站的建站方式主要有2种:站房式、橇装式。①站房式加气站
这种建站方式占地面积大,土地费用高,设备与基础相连,施工周期长,加气站的土建施工、设备安装费用高。若城镇处于LNG应用的初期,LNG汽车的数量少,LNG消耗量小,则成本回收周期长,这种建站方式适合已经有一定量LNG汽车或政府资金支持的城镇。
②橇装式加气站
这种建站方式占地面积小,土地费用低,设备绝大多数集成在一个或多个橇块上,施工周期短,加气站的土建施工、设备安装费用少,建站整体造价低,易于成本回收。这种建站方式适合LNG加气站建设初期。
2 工艺流程的选择
LNG加气站工艺流程的选择与LNG加气站的建站方式有关,LNG加气站的工艺主要包括3部分流程:卸车流程、储罐调压流程、加气流程。
2. 1 卸车流程
LNG的卸车工艺是将集装箱或槽车内的LNG转移至LNG储罐内的操作,LNG的卸车流程主要有两种方式可供选择:潜液泵卸车方式、自增压卸车方式。
①潜液泵卸车方式
该方式是通过系统中的潜液泵将LNG从槽车转移到LNG储罐中,目前用于LNG加气站的潜液泵主要是美国某公司生产的TC34型潜液泵, 该泵最大流量为340 L /min,最大扬程为488 m, LNG卸车的工艺流程见图。潜液泵卸车方式是LNG液体经LNG槽车卸液口进入潜液泵,潜液泵将LNG增压后充入LNG储罐。LNG槽车气相口与储罐的气相管连通,LNG储罐中的BOG气体通过气相管充入LNG槽车,一方面解决LNG槽车因液体减少造成的气相压力降低,另一方面解决LNG储罐因液体增多造成的气相压力升高,整个卸车过程不需要对储罐泄压,可以直接进行卸车操作。该方式的优点是速度快,时间短,自动化程度高,无需对站内储罐泄压,不消耗LNG液体缺点是工艺流程复杂,管道连接繁琐,需要消耗电能。
②自增压卸车方式
自增压卸车方式见图, LNG液体通过LNG槽车增压口进入增压气化器,气化后返回LNG槽车,提高LNG槽车的气相压力。将LNG储罐的压力降至0. 4MPa后,LNG液体经过LNG槽车的卸液口充入到LNG储罐。自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差,由于LNG槽车的设计压力为0. 8MPa,储罐的气相操作压力不能低于0. 4MPa,故最大压力差仅有0. 4MPa。如果自增压卸车与潜液泵卸车采用相同内径的管道,自增压卸车方式的流速要低于潜液泵卸车方式,卸车时间长。随着LNG槽车内液体的减少,要不断对LNG槽车气相空间进行增压,如果卸车时储罐气相空间压力较高,还需要对储罐进行泄压, 以增大LNG槽车与LNG储罐之间的压力差。给LNG槽车增压需要消耗一定量的LNG液体。
自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比,优点是流程简单,管道连接简单,无能耗缺点是自动化程度低,放散气体多,随着LNG储罐内液体不断增多需要不断泄压,以保持足够的压力差。
在站房式的LNG加气站中两种方式可以任选其一,也可以同时采用,一般由于空间足够建议同时选择两种方式。对于橇装式LNG加气站,由于空间的限制、电力系统的配置限制,建议选择自增压卸车方式,可以简化管道,降低成本,节省空间,便于设备整体成橇。
2. 2 储罐调压流程
储罐调压流程是给LNG汽车加气前需要调整储罐内LNG的饱和蒸气压的操作,该操作流程有潜液泵调压流程和自增压调压流程两种。
①潜液泵调压流程
LNG液体经LNG储罐的出液口进入潜液泵,由潜液泵增压以后进入增压气化器气化,气化后的天然气经LNG储罐的气相管返回到LNG储罐的气相空间,为LNG储罐调压。采用潜液泵为储罐调压时,增压气化器的入口压力为潜液泵的出口压力,美国某公司的TC34型潜液泵的最大出口压力为2. 2MPa,一般将出口压力设置为1. 2 MPa,增压气化器的出口压力为储罐气相压力,约为0. 6 MPa。增压气化器的入口压力远高于其出口压力,所以使用潜液泵调压速度快、调压时间短、压力高。
②自增压调压流程
LNG液体由LNG储罐的出液口直接进入增压气化器气化,气化后的气体经LNG储罐的气相管返回LNG储罐的气相空间,为LNG储罐调压。采用这种调压方式时,增压气化器的入口压力为LNG储罐未调压前的气相压力与罐内液体所产生的液柱静压力(容积为30 m3 的储罐充满时约为0. 01 MPa)之和,出口压力为LNG储罐的气相压力(约0. 6MPa) ,所以自增压调压流程调压速度慢、压力低。
2. 3 加气流程
在加气流程中由于潜液泵的加气速度快、压力高、充装时间短,成为LNG加气站加气流程的首选方式。
3 管道绝热方式的选择
对于LNG管道,绝热无疑是一个非常重要的问题,管道绝热的性能不仅影响到LNG的输送效率,对整个系统的正常运行也会产生重要影响。LNG管道的绝热结构主要有常规的绝热材料包复型结构和真空夹套型结构。
①采用常规的绝热材料包复型结构,由于不锈钢管道的冷收缩问题,使得绝热材料在包覆时需要预留一定的缝隙,补偿管道的收缩。在这些管道的接口处要阻挡水蒸气,但随着时间的推移,这些绝热材料还是会因吸水而丧失绝热效果。采用这种绝热方式的管道造价低,施工制作方便、快捷,适合橇装式LNG加气站使用。
②采用真空夹套型结构的管道 ,由于是内外双层管,内管用于输送LNG,承受LNG的输送压力内外管之间为真空夹层,外管防止水分或者空气进入真空夹层。采用这种结构,真空夹层可以隔绝空气的对流传热,多层缠绕的铝箔和纸绝热材料可以隔绝辐射传热和热传导,整体来看这种结构的绝热效果要优于绝热材料包复型结构。这种结构的制造工艺复杂,造价相对比较高,运行维护成本低,设备可靠性高,适用于站房式LNG加气站。
4 LNG加气站的选址及安全间距
目前,LNG加气示范站的服务对象为城市公交车,发展对象为城市区间车及出租车。加气站布点是否合理直接影响到LNG汽车的推广。若加气站的服务对象为公交车,选址在公交车的停车场附近比较合适,便于晚间集中加气。若服务对象为城市区间车,可考虑在高速公路沿线的加油站处合建。若服务对象为出租车,则要充分考虑出租车加气的便利性,合理布点,建议尽量与现有的加油站合建。
目前,国内还未出台针对LNG气化站、加气站的设计、施工和验收规范,在LNG气化站设计中,行业普遍认可的是参照LPG相关规范。其理论依据是基于LNG和LPG的特性参数。LNG的主要成分为CH4 ,LPG的主要成分为C3H8、C4H10 ,二者的特性参数比较见表1。
由此可见,同样条件, LPG要比LNG危险性大。规范中参照执行的LPG处于常温、压力储存状态,因此LNG与LPG比较,在理论上是较为安全的。实践证明,在LNG气化站中参照执行LPG规范是安全可靠的。而在LNG加气站设计中,若与LNG气化站一样,参照LPG的相关规范,这在寸土寸金的市区建设LNG加气站没有占地上的优势。
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