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浅谈LNG汽车加气块价格站的建设与安全管理

发布日期:2018-05-29 作者: 点击:

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一、前言

 

当前,LNG汽车在安全运行、节能环保、经济性能等方面的优势与传统汽车及其他新能源汽车相比,已经得到充分的认可,国内LNG汽车正逐步进入商业化推广阶段,发展势头迅猛。随着LNG汽车的大力发展,加快LNG汽车加气块价格站建设已成为当务之急,但由于我国在LNG汽车加气块价格站建设方面的政策法规、规范标准还不完善,很多站未经相关部门批准、验收就投入使用,这给加气块价格站的日常运行带来了安全隐患。如何加强对LNG汽车加气块价格站的管理已是大家共同关心的问题,为此本文着重就LNG汽车加气块价格站的建设与安全管理进行相应阐述。

 

二,LNG汽车加气块价格站的项目审批

 

1、建设项目审批规定

 

根据《国务院关于投资体制改革的决定》文件精神,对于企业不使用政府投资建设的项目,一律不再实行审批制,区别不同情况实行核准制和备案制。其中,政府仅对重大项目和限制类项目从维护社会公共利益角度进行核准,其他项目无论规模大小,均改为备案制。也就是说,我们通常指的“立项”有三种审批模式:审批制、核准制、备案制。目前,各地LNG汽车加气块价格站的项目审批一般实行核准制。

 

2、项目核准程序及相关要求:

 

(1)项目申报单位按国家有关要求编制项目申请报告,报送项目核准机关。实行核准制的项目,申报单位仅需向政府提交项目申请报告,不再需要经过批准项目建议书、可行性研究报告和开工报告等程序。

 

(2)项目申报单位在向项目核准机关报送申请报告时,需根据国家法律法规的规定附送以下文件:

 

1)城市规划行政主管部门出具的城市规划意见;

 

2)国土资源行政主管部门出具的项目用地预审意见;

 

3)环境保护行政主管部门出具的环境影响评价文件的审批意见;

 

4)根据有关法律法规应提交的其他文件。

 

(3)核准机构对项目申报单位提交的项目申请报告,从维护经济安全、合理开发利用资源、保护生态环境、优化重大布局、保障公共利益、防止出现垄断等方面进行核准。

 

(4)对同意核准的项目,项目核准机构向项目申报单位出具项目核准文件,同时抄送相关部门;对不同意核准的项目,应向项目申报单位出具不予核准决定书,说明不予核准的理由,并抄送相关部门。项目核准文件有效期为2年,自发布之日起计算。

 

3、项目申请报告的内容及编制

 

项目申请报告应由具备相应工程咨询资格的机构编制,主要包括以下内容:

 

(1)项目申报单位情况。

 

(2)拟建项目情况。

 

(3)建设用地与相关规划。

 

(4)资源利用和能源耗用分析。

 

(5)生态环境影响分析。

 

(6)经济和社会效果分析。

 

.LNG汽车加气块价格站的建设

 

1、建站方式的选择

 

加气块价格站应根据建站场地的实际情况,选择合适的建站方式。建站方式通常有两种:站房式加气块价格站、撬装式加气块价格站。

 

站房式加气块价格站占地面积大(13000m2左右),土地费用高;现场施工周期长,土建施工费用高。撬装式加气块价格站因主要设备都集成在一个或几个撬块上,占地面积小(3000m2左右),土地费用低;另外设备撬块都是在厂里集成的,故安装时间短、安装质量比现场安装好;现场施工周期短,土建施工费用低。通过以上两种建站方式的对比,撬装式加气块价格站具有投资成本低、现场施工周期短等优势。在LNG汽车发展初期,因LNG汽车数量少、LNG消耗量小,此时选建撬装式加气块价格站较为合适。

 

目前,国内新建LNG汽车加气块价格站均以撬装式加气块价格站为主。

 

2、站址的选择

 

加气块价格站站址选择应符合城市规划、交通规划、环境保护和消防安全的要求,并应选在交通便利的地方。

 

加气块价格站内LNG储罐、加气块价格机与站外建、构筑物或设施间的防火间距应满足《液化天然气(LNG)汽车加气块价格站技术规范》(NB/T1001-2011)的相关规定。

 

3、工艺流程的选择

 

LNG汽车加气块价格站就是将储罐内的LNG通过低温潜液泵加压,经LNG加液机,加注至LNG车用气瓶内,见图1加气块价格站工艺流程应具备卸车、加气块价格、调饱和、自动泄压等四方面运行功能。

 

(1)卸车流程

 

卸车是指LNG从槽车转移至储罐的流程。LNG卸车流程有两种方式可供选择:潜液泵卸车模式、自增压卸车模式。

 

潜液泵卸车模式是通过低温潜液泵将LNG从槽车转移到储罐中,LNG经槽车卸液口进入潜液泵,增压后充入储罐。

 

自增压卸车模式是通过槽车与储罐间的压力差来完成卸车作业的。采用该卸车模式,首先应通过槽车自增压系统提高槽车内气相压力,由于LNG槽车的设计压力为0.8MPa,因此槽车自增压一般不超过0.75MPa。自增压是指槽车内LNG通过槽车增压口进入卸车增压器,经吸热气化后返回LNG槽车的过程,通过这个过程槽车压力会提高。自增压卸车过程中压力差应保持在0.2MPa左右。在卸车后期,操作人员可采取调整LNG储罐进液方式、进液速度等方法控制储罐压力的升高,以保持槽车与储罐间的压力差,从而确保卸车作业的顺利完成。

 

(2)加气块价格流程

 

LNG由储罐出液口进入潜液泵,经潜液泵增压后,通过流量计、加气块价格枪充入LNG车用气瓶。

 

(3)储罐调饱和流程

 

LNG汽车要求发动机进气压力达到0.7-0.9MPa,当进气压力达不到设定值时,车辆不能正常运行,这就需要调高LNG的饱和蒸气压。

 

储罐调饱和流程是LNG由储罐出液口直接进入调饱和加热器,经吸热气化后,返回储罐。通过这样的操作调高储罐内LNG的饱和蒸气压。该流程也可以通过潜液泵来操作。

 

随着工艺技术的提高,现在各气瓶厂家生产的车用气瓶都带有气瓶自增压系统。当LNG饱和蒸气压低不能满足发动机进气压力要求时,可通过开启气瓶自增压系统以调高LNG饱和蒸气压,而不再需要通过储罐来调饱和压力了。目前在LNG加气块价格站实际运行过程中,储罐调饱和流程一般已不启用。因此,在LNG加气块价格站设计过程中可根据实际情况考虑是否取消该流程,这样即可减少加气块价格站设备投资费用,也可增加撬装设备的内部空间。

 

(4)自动泄压流程

 

LNG是一种低温液体,在日常运行中,由于储罐外壳、管道表面的吸热以及加气块价格作业,使得储罐内LNG液体的温度逐渐升高并不断蒸发为气体(BOG)。随着BOG气体的不断增多,储罐压力也随之逐渐升高。当储罐压力大于设定值时(一般为1.1-1.2MPa),储罐气相管线上的自力式减压调节阀会自动开启,开始排放罐内的BOG气体,以自动调节罐内压力。当储罐压力继续升高至安全阀设定压力时,则安全阀将开启泄压。泄压排出的BOG气体经EAG加热器加热后排入大气中。

 

由于建站初期LNG汽车加气块价格量小,BOG排放量一般都较大,从而造成了很大的LNG损耗。因此,如何合理利用BOG气体是加气块价格站设计过程中应予以重视的一个问题。

 

4、主要运行设备的选择和介绍

 

(1)储罐

 

LNG加气块价格站储罐通常选用卧式低温储罐,内筒为0Cr18Ni10奥氏体不锈钢,外筒为Q345R容器板材制造,夹层采用真空粉末绝热或高真空多层缠绕绝热(价格高)。储罐工作压力一般为1.2MPa,比通常LNG气化站所选用储罐的工作压力要高。考虑到现在国内LNG槽车的容积均在50m3左右,为了降低运输成本并便于槽车卸液,LNG加气块价格站的储罐容积一般都选用60m3

 

(2)LNG低温泵

 

LNG低温泵包括泵体和泵池两部分,泵体为浸没式两级离心泵(或称低温潜液泵),整体浸入泵池中,无密封件,所有运动部件由低温液体冷却和润滑。国内LNG加气块价格站低温泵目前基本选用美国ACD和法国CRYOSTAR等品牌,它们具有进口压头小、稳定性好、安全性能高,节能效果显著、检修维护简便等特点,因此在LNG加气块价格站的设计中被广泛采用。随着国产低温潜液泵产品质量的不断提升,其凭借着价格低、售后服务好等优势,市场份额逐步上升。

 

LNG低温泵泵池一般均由加气块价格站撬装设备供应厂家自行配套生产,属于压力容器。

 

(3)加气块价格

 

加气块价格机的主要设备包括流量计、加液枪。流量计通常选用艾默生质量流量计,一台加气块价格机内安装有两台流量计,分别设置在LNG车用气瓶充装和回气管路上,这样更加确保了计量的准确性,维护了用户的合法权益。加液枪一般都选用美国JC Cater的品牌,但因其配件及维修费用高,现越来越多的加气块价格站已配置国产加液枪。从目前使用情况看,国产加气块价格枪的性价比更高。

 

四、LNG加气块价格站的安全管理

 

()LNG加气块价格站危险性分析

 

1、介质危险性

 

(1)低温特性。

 

由于LNG储存温度在-162℃左右,当发生LNG泄漏时会吸收地面和周围空气中的热量而迅速气化,气化后的LNG由于大气中水蒸气的冷凝作用形成冷蒸气云。冷蒸气云以及来不及气化的LNG液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等伤害。

 

LNG泄漏后形成的冷蒸气云、来不及气化的LNG液体以及喷溅的液体,会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,致使管材、焊缝、管件受损产生泄漏;设备的混凝土基础可能由于冷冻而强度受损;特别是LNG储罐,可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,绝热性能降低,造成内筒液体膨胀压力升高,从而引发更大的事故。

 

(2)火灾、爆炸特性

 

类似于其他气态烃类化合物,天然气也是易燃的。在大气环境下,与空气混合时,其体积约占5-15%的情况下,遇明火可产生爆燃。

 

(3)BOG气体的危险性。

 

LNG储存在绝热储罐中,任何热量渗透到储罐中,都会导致一定量的LNG汽化为气体,这种气体被称为蒸发气(BOG)。随着BOG气体的增加,储罐内温度、压力将不断上升,如上升过快将导致储罐安全阀的起跳,甚至储罐破裂。

 

BOG气体的组分与LNG的组分有关。一般情况下,蒸发气包括20%的氮,80%的甲烷和微量的乙烷。其含氮量是液体LNG中含氮量的20倍。当LNG蒸发时,氮和甲烷首先从液体中气化。对于蒸发气体,不论是温度低于-113℃的纯甲烷,还是温度低于-85℃含20%氮的甲烷,它们都比周围的空气重。在标准条件下,这些蒸发气体的密度大约是空气密度的0.6倍。

 

2LNG储罐运行危险性

 

(1)因漏热或绝热破坏的危险

 

储罐因漏热必然要产生部分BOG气体;当绝热破坏时,罐内LNG会迅速受热气化,储罐压力剧增。此时,若储罐泄压速度低于升压速度,可能会造成储罐破裂等恶性事故的发生。

 

(2)储罐液位超限产生的危险

 

储罐高液位运行,易使储罐压力升高迅速,造成安全阀起跳,LNG气体大量放散,并可能造成次生事故的发生。储罐低液位运行,会出现低温泵抽空的现象,从而造成设备损毁事故的发生。

 

储罐的充装量应符合《压力容器安全技术监察规程》中充装系数的要求,储存液位宜控制在20-90%范围内。储罐应设置高低液位报警装置,储罐液相出口管应设置紧急切断阀。

 

(3)涡旋或翻滚的危险

 

LNG储存和充注过程中,常发生一种被称为“涡旋或翻滚”的非稳性现象。所谓涡旋,是指出现在液体温度或密度分层的低温容器中,底部液体由于漏热而形成过热,在一定条件下迅速到达表面并产生大量蒸气的过程。涡旋现象通常出现在多组分液化气体中。

 

涡旋主要是由于在向盛有LNG的低温储罐中充注新的LNG液体或者LNG中氮蒸发而使储罐内的液体发生分层。分层液体在储罐周边漏热的作用下,形成各自独立的自然对流循环,进而使各层液体的密度不断发生变化,见图2。当相邻两层液体的密度近似相等时,两个液层就会发生强烈混合,下层积聚的热量突然释放出来,同时伴随着LNG表面蒸发率的骤增,几乎可达到正常情况下蒸发率的250倍。蒸发产生的大量气体,引起储罐内压力突然增大,导致大量天然气排空,造成严重浪费,甚至可能毁坏储罐及工艺系统,引起爆炸或火灾,严重威胁人员和财产安全。

 

()LNG加气块价格站安全管理措施

 

通过对LNG加气块价格站危险性分析,使我们认识到加气块价格站安全运行的重要性。在加气块价格站日常运行中,我们必须采取以下措施,加强安全管理,杜绝事故发生。

 

1、应加强对加气块价格站设计、施工等环节的控制,确保本质安全。

 

(1)加气块价格站设计

 

加气块价格站设计要围绕防止LNG泄漏和防止火源产生这两个方面展开,工艺设计要简洁、设备管道布置要合理、安防系统设置要有效。

 

加气块价格站应具备完善的运行功能和可靠的安全防范措施,站址选择、设备选型必须符合相关规范要求,施工、验收标准必须明确,不能因设计缺陷而给加气块价格站日后的生产运行留下隐患。

 

(2)加气块价格站施工

 

加气块价格站施工安装必须由具备相应施工资质的单位负责实施。根据加气块价格站内容器、管道的设置,加气块价格站施工单位应取得由质量技术监督部门颁发的GC2级压力管道安装许可资格以及1级压力容器安装改造维修许可资格(GC1级压力管道安装许可资格,或2级及以上锅炉安装许可资格)

 

加气块价格站运行设备、管材等所有物资的采购,必须满足设计文件的要求,不能擅自更改设备的规格型号、技术参数等。

 

加气块价格站施工验收应按设计标准执行,尤其是隐蔽工程的验收必须严格把关,上道工序验收未合格的不得进入下道工序。

 

(3)技术档案管理

 

涉及加气块价格站建设的技术档案包括加气块价格站前期的初步设计文件、施工图、整套施工资料、相关部门的审批手续及文件等。这些资料是加气块价格站建设的依据,应统一保管、永久保存。

 

2、要依法取得LNG车用气瓶充装资格,做到合法经营。

 

《气瓶充装许可规则》(TSG R4001-2006)规定:气瓶充装单位应当经省级质量技术监督部门批准,取得气瓶充装许可证后,方可在批准的范围内从事气瓶充装工作。因此,LNG加气块价格站竣工验收完毕,加气块价格站经营单位应立即向省级质量技术监督部门提出气瓶充装资格许可的书面申请,经评审合格取得充装许可证后,方可从事LNG汽车加气块价格业务。

 

3、应加强安全基础管理,防止各类事故的发生。

 

(1)建立健全加气块价格站各项安全管理制度和岗位操作规程。

 

安全制度和操作规程的健全完善是企业安全生产的保障。加气块价格站应结合LNG的特性和运行过程中潜在的危险性,制定相应的安全管理制度和操作规程,并严格遵照执行,从而规范加气块价格站操作人员的作业行为、夯实加气块价格站安全管理的基础、防止安全事故的发生。

 

加气块价格站应建立健全的安全管理制度有岗位安全生产责任制、安全教育和培训、安全检查和隐患整改、事故报告和处理、危险作业、场站管理等。加气块价格站应制定的操作规程主要包括LNG槽车卸液、加气块价格、储罐运行、仪表风系统、PLC控制系统等。

 

(2)落实操作人员的安全教育和防护工作,特种作业人员持证上岗。

 

加气块价格站要加强对操作人员的安全教育和培训,定期组织学习加气块价格站安全制度、操作规程、应急预案等,以促进其安全素质和工作技能的提高。

 

加气块价格站要重视操作人员安全防护,应根据LNG的特性配备防静电工作服、防冻手套、防护面罩等防护用品,并指导、督促操作人员正确使用,防止人身伤害事故的发生。

 

根据国家相关法律法规要求,加气块价格站特种作业人员还必须做到持证上岗,应取得的上岗证及发证部门见表1

 

(3)做好生产现场的巡检工作,消除各项安全隐患。

 

加气块价格站应重视日常安全巡查工作。根据LNG低温的特性,储罐或管道一旦发生泄漏或绝热失效时,会出现结霜、冰冻或罐壁“冒汗”等易于辨认的迹象。检查人员在巡查中能及时发现这些安全隐患并予以处理,从而防止事态的进一步扩大。操作人员要定时现场巡查LNG储罐、低温泵等设备的运行情况,记录储罐液位、压力等运行参数,确保储罐的安全运行。日常巡查还能有效杜绝“违章操作、违章指挥、违反劳动纪律”现象的发生。

 

4、应加强设备管理,确保设备运行安全。

 

加气块价格站应建立设备管理台帐,完善设备管理台帐。压力容器(储罐、泵池)、压力管道(LNG管线)应在质量技术监督部门取得《压力容器使用证》、 《特种设备使用登记证》后方可投入使用。

 

加气块价格站运行设备应做到定人管理,定期维护、定期检验。对站内消防设施也应定期检查或试车,确保设施完好、运行正常。

 

5、应完善事故应急抢险预案,提高事故应急处置能力。

 

制订事故应急预案的目的是为了提高对事故的处理能力,最大限度地减少事故中的人员伤亡和财产损失,控制危险源,排除现场灾患,消除危害后果,分析总结事故经验。

 

加气块价格站事故应急预案要明确事故上报流程、事故预警等级、接警处置程序、应急人员工作职责、事故应急措施等内容。事故应急措施的制定要科学,要结合加气块价格站的危险性分析,应具有可操作性。

 

事故应急预案应定期组织演习,每年不得少于1次。要通过演练,对事故应急预案进行不断地修订和完善,从而提高加气块价格站的事故应急处置能力。

 

五、结论

 

目前,LNG汽车加气块价格站产业布局现象正逐步显现,截至20124月,国内已建成投运的LNG汽车加气块价格站已近300座,而去年同期仅仅只有100座。国内LNG汽车加气块价格站建设正在发展中不断得以规范,在规范中不断得以发展。相信随着LNG汽车加气块价格站相关政策法规、规范标准的不断完善,各项安全管理制度的不断健全,以及LNG技术的不断进步,LNG汽车加气块价格站的建设将更加规范、发展将更加迅猛、运行将更加安全。

 

参考文献:

 

[1]顾安忠,《液化天然气技术手册》,机械工业出版社,20101月,第一版

 

[2]敬加强、梁光川、蒋宏业,《液化天然气技术问答》,化学工业出版社,20072月,第一版

 

[3]《液化天然气(LNG)汽车加气块价格站技术规范》NB/T l001-2011

 

[4]《液化天然气的一般特性》GB/T19204-2003

 

[5]《城镇燃气技术规范》GB50494-2009

 

[6]《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规范》CJJ 51-2006

 

[7]《企业投资项目核准暂行办法》国发 [2004] 19

 

[8]《国务院关于投资体制改革的决定》国发 [2004] 20

 

本文作者:张宁

 

作者单位:浙江众能天然气利用有限公司

 

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