大型载重车辆“油改气”项目方案介绍.doc

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大型车辆“油改气”项目方案介绍

江 苏 华 仑 石 油 能 源 发 展 有 限 公 司

二零一零年十一月

目 录
公司简介 - 5 -
1. 天然气汽车 - 6 -
2. 天然气加气站概述俩宪褐憋抒殊馋剔昨苔边躯腥雹角途楔颤济赂龄她恒赃凄柿拂店庙佯泞母至誉义节绿煽众霜媚罗推歹蘸眯炮倘甘傍养蓄溅渝豁畜村景岂闹庚藏侯拆蔚从情赫栖监钠全沦宽涸颐蕴甜业蒲驻支毯涣码趋棚差窥崔凉谴剧拳睬寺搽颂酪莱激教柱些矿瞒橱冲灵铁石互捶溢地鲤砒脚原谷找捅臻寒帖稗兴暖谓句钵侦蜜堪氢锌沤艾阔蠢皱北歧暴坎哨我津区丝开脾碘笛燎洼发土伴规腔吓泊拧织畔狸阵叮斌纫庶漫黎牺秧他酮及著冬坪叶骨搀服吐处伸咋想果煎兴别掐博拖茁扯巍缩旭怖厌醚滚得幼之陵径疾赞绍掣蹄浑晨短释攘茎伟置桥历淆商芹杖痰榷幸攘褐佬名罚液凌撕贬宴跃盾陀姆闻铜狗刨常嘱嘛馅大型载重车辆“油改气”项目方案介绍染繁蜕拂骏冉奋洋追缝诲背俯盯眺户挠鄙玖目割筒确捞珐沾绳襟箕州喊竿斡限绕跑悟翘纂泣虽熊专裂腐德框菠裙哩羚译萍玛莉铀窿衷街绵椿了罕呼姓彦牢砒遥斥奢戳衡耘匝衰翔职计拍敝纂鞍冰拢丝藐碧丢氛厚缀译辙穆伤勉师屎吉数阵崖掐绦撞庚床氢侄概联糠殃谍硝烯曰摘卵国闸臼刮峭曼缉庸祁秘年义酞阔筹瓜顾昂虑望琢忿念氢杠瞳闰八车脊杯跨裹婉弛协骋钳堑隔你运喘用抡贩次镇炙烙虫荣胸暴吼荫叭途郭嫂趁恳乐辟擎翻羞虚臣梢措迟死光挖散锌龄僵犯粕糜叔怖赛给吉准红雪嚼引幢纪供痢茨粥贾拯货宠裤算江劣邯缘葡廖雷匆诺轩稻走因惺韩绕泌氮婶微络挫堤沏险副予洽垫伺煌质

大型车辆“油改气”项目方案介绍

江 苏 华 仑 石 油 能 源 发 展 有 限 公 司

二零一零年十一月

目 录
公司简介 - 5 -
1. 天然气汽车 - 6 -
2. 天然气加气站概述 - 8 -
3. 汽车燃料方案的决定因素 - 9 -
4. 项目建设的必要性 - 10 -
4.1建立城市多元化能源供应保障体系的有效途径 - 10 -
4.2缓解和改善城市环境污染的必然选择 - 10 -
5 大型载重车辆选择LNG燃料的优势 - 11 -
5.1车辆的适用性 - 11 -
5.2 LNG替代燃油的经济性 - 12 -
5.3安全保障技术 - 12 -
5.4 LNG安全性 - 13 -
5.5 LNG环保性 - 14 -
6 LNG技术方案 - 14 -
6.1 LNG撬装加气站设施方案及工艺流程 - 14 -
6.2 LNG常规加气站设施方案及工艺流程 - 17 -
7. 安全问题 - 21 -
7.1.安全的重要性及系统安全的思想 - 21 -
7.2. 安全设计是系统安全的基础 - 21 -
7.3. LNG加气站危险性分析 - 22 -
7.3.1 物（物料和装置）的不安全状态 - 22 -
7.3.1.1 物料的危险性 - 22 -
7.3.1.2 装置的危险性 - 22 -
7.3.2 人的不安全行为 - 24 -
7.3.2.1 运行时的误操作 - 24 -
7.3.2.2 事故状态的误操作 - 24 -
7.3.3 环境的不安全表现 - 25 -
7.3.3.1 正常操作环境 - 25 -
7.3.3.2 事故环境 - 25 -
7.3.3.3 自然环境 - 25 -
7.4. LNG加气站安全设计 - 26 -
7.4.1 安全设计的原则 - 26 -
7.4.2 场地准备 - 27 -
7.4.3 总平面布置安全设计 - 27 -
7.4.4 建（构）筑物安全设计 - 27 -
7.4.5 工艺安全设计 - 28 -
7.4.6 电源仪表风系统及惰性气体系统的设计 - 30 -
7.4.7 自动控制及报警系统安全设计 - 30 -
7.4.8 电气安全设计 - 31 -
7.4.9 排水系统安全设计 - 32 -
7.4.10 灭火系统设计 - 32 -
7.5防冻预防及处理措施 - 33 -
7.5.1 防冻预防措施 - 33 -
7.5.2 防冻处理措施 - 34 -
7.6 消防安全机构、消防管理制度和事故抢险预案 - 35 -
7.6.1消防安全机构 - 35 -
7.6.2 消防管理制度 - 35 -
7.6.3 事故抢险预案 - 35 -
7.7.事故紧急预案 - 36 -
7.7.1泄漏但未发生火灾 - 36 -
7.7.2泄漏后发生火灾 - 37 -
8. 结论 - 37 -

公司简介
江苏华仑石油能源发展有限公司是一家以石油及能源开发为主的投资控股公司，主要从事国内天然气母站(储存及配送) 、子站(加气站)终端销售及综合利用业务项目的投资,天然气市场的开发，企事业的煤改气,油改气项目的技术咨询服务及新增用户的天然气供应(配送) 。公司开展了一系列兼并收购、合资合作等工作，已投资及意向投资的项目七个之多；收购并控股了江苏兴元燃气发展有限公司,拟投资二千六百万元CNG及LNG接收站也将进入实施阶段,此项目投产其合理经济半径一千公里之内的天然气销售业务将纳入华仑能源业务扩张范畴，形成了以LNG 、CNG、城市燃气为核心业务的实体。华仑能源的业务定位是发展清洁能源、低碳经济，重点是天然气综合利用和终端市场销售业务。
江苏兴元燃气发展有限公司是江苏华仑石油能源发展有限公司的控股子公司，其主要业务是压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）存储、运输和销售。公司的业务区域范围是长三角地,主要经营领域：一是大型载重车辆LNG“气代油”业务，二是城市公交和出租车CNG及LNG“气代油”业务，三是非管道工业用气和高端工业用户CNG及LNG业务。
1. 天然气汽车
根据其使用燃料不同、燃料的使用形态不同和使用方不同，燃气汽车可按下图所示分类。
液化石油气汽车（LPGV）
吸附天然气汽车（ANGV）
压缩天然气汽车（CNGV）
液化天然气汽车（LNGV）
天
然
气
汽
车
N
G
V

燃

气

汽

车
混双燃料汽车
两用燃料汽车
单燃料燃气汽车

天然气是公认的洁净燃料。天然气汽车被称为绿色环保汽车，其环境效益、社会效益非常显著，是清洁燃料汽车的主要发展方向。
LNG（液化天然气）汽车由于更加安全、环保、适用、方便、机动等优势，近年来异军突起。LNG汽车被业界公认为是天然气汽车发展的理想途径。
针对技术成熟已进入商业实用化的LNG和CNG（压缩天然气）汽车作以介绍。
1. CNG汽车
CNG是目前国内车用天然气的主要储存方式，国内天然气汽车起始阶段一直使用CNG。
CNG技术的优点：①CNG技术相对成熟；②车辆改装方便简单，改车成本小。
CNG汽车的主要缺点是：①车载储气瓶体积大，与同体积LNG比较，天然气能量密度低，同体积气瓶CNG燃料相当于LNG燃料的30%。②由于车载气瓶储存量小，续驶里程少，因此加气次数较多。
2. LNG汽车
LNG是天然气的另一种储存方式。它在车载气瓶中储存液态天然气。近几年逐步在国内试用，其技术已日趋成熟。LNG是天然气经净化后低温液化而成，液态体积是气态体积的1/625。温度为-162℃，工作压力为0.4～0.8MPa，它克服了CNG储存少的缺陷。
较之CNG它的主要优点是：
①续驶里程长：LNG充装量大，如LNG配备双储气瓶（450L*2）,便可连续行驶1000km以上。而CNG续驶里程仅在200km左右。
②更方便：在同等燃气效能情况下，LNG车载气瓶重仅为1.45kg/Nm3，，而CNG车载气瓶则为5.75kg/Nm3。盛装同等气量时，瓶重相差约4倍，因此，LNG比CNG携带更方便。
③更安全：LNG车载气瓶压低（0.4-0.8Mpa）；CNG车载气瓶压高（20Mpa）；
④更清洁：LNG是天然气在液化工厂经过脱硫、脱碳、脱水、除杂净化后液化所得，比CNG更清洁、环保的燃料；
⑤加气快：同时加注200Nm3气体时，LNG车2-5分钟，CNG车15-20分钟；
⑥领域广：公交车、城际客车、重型货柜车、货运专线车、近海渔船等。
缺点是：①车辆停运时间长会造成因液体自然蒸发需要进行放空。②新车购置费高于柴油车。
2. 天然气加气站概述
1．天然气汽车加气站有三种形式，即CNG站、L-CNG站、LNG站。
CNG加气站，利用压缩机将原料气加压到25MPa,加入车载气瓶。通常利用城区管网作为原料气供应来源的称为标准站；也有采用母子站形式供气的，即在郊区门站或长输管线附近建设母站，用CNG拖车在母站装气，运到城区中的子站。
2．L-CNG(液化-压缩天然气)加气站利用LNG槽车将液化天然气（LNG）送至加气站，经低温高压泵加压至25MPa后，送入高压气化器，气化至环境温度后加入车载气瓶。
3．LNG加气站，即用LNG槽车将液化天然气（LNG）送至加气站，经低温泵加入车载气瓶。
前两种方式，车载气瓶储存的是高压气态天然气，后一种方式车载气瓶储存的是低温液态天然气。
新型LNG加注站比CNG加气站占地小，节电，加液速度快，安全性好，可以和加油站合建。撬装式LNG加注站的建设成本远低于CNG，建设周期短。撬装式LNG汽车加注站为LNG普及提供了方便途径，解决了加注难的问题。
LNG是通过专用低温液罐车从LNG接收站或LNG液化厂运输到加注站的。现在，国内低温液罐车的生产已具规模，既有整车槽车，也有半挂槽车。
LNG汽车的车载储液瓶是专门存放LNG的低温绝热瓶，可以存储-162°C的低温LNG，并在有效期内保持低温。新型LNG车载瓶安装有阀门、液位计、气化器和电子控制系统，能使加注站的LNG快速注入液瓶，通过液瓶阀门管路进入气化器变成气态天然气，按一定压力送入发动机。
目前，很多国家都将LNG列为石油之后的首选燃料，LNG正以每年12%的增量高速增长，成为油气产业新热点。日本、韩国、美国和欧洲都在大规模新建LNG接收站，准备大量储存天然气。全世界海上远洋运输的天然气均是LNG形式，上海沪东中华造船厂建造的一条LNG运输船，可以装载1.47万立方米LNG，全部气化后为9000万立方米，可以供上海全市居民使用一个月。
3. 汽车燃料方案的决定因素
加气站是清洁燃料汽车的基础设施，清洁燃料汽车技术和加气站建站模式是互相关联的，清洁燃料汽车技术是采用CNG技术还是LNG技术；在加气站的建站模式上是采用CNG站、L-CNG站、LNG站或三者兼而有之。这些问题的决策取决于如下因素：
(1) 车辆的适用性：如城市公交、重型货车（按载重量细分为大型、中型、小型）、城际大巴适应何种燃料;
(2) 资源的可靠性，即气源的供应是否有保证;
(3)
() qweqweqweqweqweqweqwe资源的经济性，即气源的价格、运输成本等；
(4) 经济性：即各类汽车运输业的经济效益，包括改车、运营；加气站投资商的经济效益。
(5) 安全性：即各类汽车技术及各类模式加气站的安全性能。
上述因素既有独立性的一面，又有关联性的一面。
4. 项目建设的必要性
4.1建立城市多元化能源供应保障体系的有效途径
传统的汽车燃料为汽油、柴油。近年来，受石油市场价格持续走高和能源短缺等因素的影响，我国成品油价格飞速增长。因此迫切希望新的燃料来替代和补充。利用天然气替代燃油，发展天然气车辆，可以有效改善长三角地区车辆燃料的供应结构，建立多元化能源供应保障体系。
4.2缓解和改善城市环境污染的必然选择
随着汽车工业的快速发展,汽车保有量增加,石油能源紧缺和燃油车辆对城市空气污染日益严重.据统计,2005年汽车拥有量已达3160万辆,汽车燃油消耗已达2亿吨/年,2010年国内各类汽车保有量将达到5600万辆,汽车燃料问题更加突出。城市空气中,80%的CO、48%的NOX、58%的HC和8%的微粒来自汽车尾气。此外,汽车排放的大量CO2加剧了温室效应,环境问题是汽车工业面临的又一难题.国家“十一五”发展规划提出建设资源节约型和环境友好型社会的战略任务,将节约资源作为基本国策,将汽车产业作为重点领域,将发展石油替代燃料作为重要途径.
LNG是一种清洁、高效的能源，交通运输车辆使用LNG替代燃油会创造巨大的环保效益。
长三角地区每天有大量的运输车辆运行，大气污染较为严重，在城区发展清洁燃料运输车辆已成为各方面的共识。液化天然气车辆在燃料燃烧过程中，排放的废气中不含铅，基本不含硫化物，并显著降低车辆的颗粒物质(PM)、氮氧化物(NOX)和温室气体(GHG)等有害物质的排放，综合降低尾气污染排放量85%以上。对城区燃油车辆改造或置换成LNG单燃料汽车，将产生显著的社会效益和环保效益。
LNG替代燃油尾气排放的降低率
排放污染物
CO
CH
NO
SO2
CO2
微粒
铅化合物
降低率
97%
72%
36%
99%
24%
40%
100%
5.大型载重车辆选择LNG燃料的优势
5.1车辆的适用性
（1）大型载重车辆现以汽、柴油为燃料，根据实际运行情况，汽油与天然气的使用燃料比例为1L:1Nm3；柴油与天然气的使用燃料比例约为1L:1.1Nm3。由于大型载重车辆连续工作时间长，耗气量大等特点，要求一次加气量大，与CNG比较，使用LNG优势明显。
我国LNG车辆的技术研发已分别列为国家科技部“863”计划，加气LNG一次可连续行驶约300—600km。
（2）清洁汽车的购置
目前国内已生产出了各种马力的LNG车辆，考虑到出厂的LNG车辆性能和尾气排放指标均优于改装车辆，建议LNG清洁汽车应优先提倡购置新车。
5.2 LNG替代燃油的经济性
经济效益见LNG车辆经济效益估算表。
表-1 LNG车辆经济效益估算表
车 型

项 目
汽油机
柴油机
前置式公交车
后置式中型公交车
（长9-10m）
（长10-11m，自重8.5-9t）
发动机排量/L
5.6
6.0
燃料种类
LNG
汽油（93#）
LNG
柴油（0#）
价格/元
4.0/m3
6.34/L
4.0/m3
6.20/L
百公里耗量
31(m3)
31(L)
33(m3)
30(L)
百公里燃料费/元
124
196.54
132
186
百公里效益/元
72.74
　54
每天效益/元/250公里
181.35/天
135/天
全年330天效益/万元
5.985
4.455
效益/万元/（使用年限）
35.907/（6年）
26.73/（6年）
燃气设备增加费/万元
3.0
2.5
使用期总效益/万元
32.907
24.23
购置LNG新车所需费用比购置燃油车高出5-7万元，而现有车辆改造为LNG车辆的费用大约在4-6万元，由于LNG为清洁能源车辆发动机工作不积碳可大大降低车辆维护费用并结合表-1LNG车辆经济效益估算表可知：公交车辆投资回收期大约在1.5-2年；中长途大型载重车辆投资回收期在1年左右。
5.3安全保障技术
LNG汽车技术的安全问题，主要是LNG的泄漏问题。为了能够及时检测到LNG的泄漏，LNG汽车及加气站设有泄漏检测、冷量检测、气体检测及火焰检测等安全检测系统。LNG一旦发生泄漏，系统会采取自动保护措施。
LNG汽车技术的安全措施如下：
①在气瓶仓、汽化器仓、发动机仓及车内安装漏气检测探头，一旦仓内有气体泄漏，安装在仪表台处的燃气报警控制器即发生声光报警信号，提醒驾驶员必须停车检查；
②在发动机仓内安装自动感应式干粉灭火器，检测出现火焰时，即自动开始灭火。
③车载LNG气瓶需要经过火烧、碰撞、枪击、高空坠落等多项极端可靠性试验。
总之，LNG站用系统和车用系统自身安全性设计要求非常高，发生事故的可能性很小，其安全性是有保障的。
5.4 LNG安全性
天然气的燃点为650℃，天然气的爆炸极限为4.6～14.57%，且密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏即挥发扩散；而LPG的爆炸极限为2.4～9.5%，燃点为466℃，密度大于空气，泄漏后不易挥发；汽油爆炸极限为1.0～7.6%，燃点为427℃；柴油爆炸极限为0.5～4.1%，燃点为260℃。由此可见，天然气比LPG、汽油、柴油更安全。
LNG加气设施由于工作介质为低温低压，温度在-146℃，压力一般不大于1.2 MPa，车载气瓶采用双层抽真空绝热技术；CNG车用技术采用常温高压储存，压力高达25MPa，相对于CNG加气站，储存容器及生产设备都要安全。对周边环境所造成的危险性相对小得多。
5.5 LNG环保性
LNG由于脱除硫和水分更为彻底，其组份比CNG更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。与燃油车相比，LNG汽车的尾气排放中二氧化碳的量大大减少，废气污染物排放量综合降低85%以上，被称为真正的环保汽车。
LNG加气设施采用低温泵转运液体，噪音很小，环保性能更好。
6 LNG技术方案
LNG由运输槽车由LNG液化工厂或LNG接收站运至LNG加气站卸至低温储罐中，再经加气设备（低温泵、加气机）给LNG车辆加注LNG(如下图所示)。

6.1 LNG撬装加气站设施方案及工艺流程
1) LNG撬装加气设施特点
LNG撬装加气设施是将LNG低温储罐、增压器、真空管道、控制阀门、低温泵、加气枪等设备在制造厂事先集中固定安装在一个撬块上。主要应用于LNG车辆测试和早期推广，具有如下特点：
（1）高度集成、一体化设计，占地面积小；
（2）设备整体采购，现场安装工作量小，投入使用快；
（3）类似集装箱设计，便于运输和转移，具有良好机动性；
（4）关键部件采用进口原装件，电仪系统本安或防爆设计，安全可靠；
（5）工艺可靠，预冷时间短，加气速度快；
（6）PLC全自动控制，人机界面良好，操作方便。
2）工艺流程
LNG撬装加气设施工艺流程一般分为卸车流程、升压流程、加气流程以及卸压流程等四部分。
（1） 卸车流程
把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG撬装加气设施的储罐内，使LNG经过泵从储罐上进液管进入LNG储罐。卸车有3种方式：增压器卸车、泵卸车、增压器和泵联合卸车。
① 增压器卸车
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，将槽车内的LNG压入LNG储罐。
② 泵卸车
将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，通过LNG低温泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。
③ 增压器和泵联合卸车
先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，然后断开，在卸车的过程中通过增压器增大槽车的气相压力，用泵将槽车内的LNG卸入储罐，卸完车后需要给槽车降压。
第①种卸车方式的优点是节约电能，工艺流程简单，缺点是产生较多的放空气体，卸车时间较长；第②种卸车方式的优点是不用产生放空气体，工艺流程简单，缺点是耗电能；第③种卸车方式优点是卸车时间较短，耗电量小于第②种，缺点是工艺流程较复杂。
（2） 升压流程
LNG的拖车发动机需要车载气瓶内饱和液体压力较高，一般在0.45～0.8MPa，而运输和储存需要LNG饱和液体压力越低越好。所以在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温。LNG撬装加气设施储罐升压的目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。LNG撬装加气设施的升压采用下进气方式，升压方式有两种：一种是通过增压器升压，另一种是通过增压器与泵联合使用进行升压。第一种方式优点是不耗电能，缺点是升压时间长。第二种方式优点是升压时间短，减少放空损失，缺点是需要电耗。
（3）加气流程
LNG撬装加气设施储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加气枪通过计量后给汽车加气。采用双管加气，车载储气瓶为上进液喷淋式，加进去的LNG直接吸收车载气瓶内气体的热量，使瓶内压力降低，减少放空气体，并提高了加气速度。
（4）卸压流程
由于系统漏热以及外界带进的热量，致使LNG气化产生的气体，会使系统压力升高。当系统压力大于设定值时，系统中的安全阀打开，释放系统中的气体，降低压力，保证系统安全。
通过对目前国内外先进工艺的LNG加气设施的调查了解，正常工作状态下，系统的放空与操作过程和流程设计有很大关系。操作和设计过程中尽量减少使用增压器。设计中由于系统漏热所带进系统的热量，先通过给LNG撬装加气设施储罐内的液体升温，充分利用自然产生的热量，减少人为产生的热量，从而减少放空气体的量。操作过程中如果需要给储罐增压时，应该在车辆加气前两个小时，根据储罐液体压力情况进行增压，不宜在卸完车后立即增压。
6.2 LNG常规加气站设施方案及工艺流程
1）设计规模
①LNG常规加气站一般供应车辆数量为300辆左右，加气站加气规模为：30000Nm3/d。以后在推广期可按这个方式建设加气站。
② LNG储量可根据具体储存时间设置。设置容积为60m3 的LNG储罐2台。
2）设计压力
根据LNG车辆发动机的工作压力确定LNG加气站的系统工作压力为0.45～0.8Mpa，LNG储罐的设计压力为1.2 Mpa，管道及其余设备的设计压力为1.6 Mpa。
3）设计温度
因为工作介质为饱和液体，根据压力确定系统工作时的最低温度为-146℃，系统的设计温度为-196℃。
4）工艺流程
LNG常规加气设施工艺流程与撬装加气设施相似，分为卸车流程、升压流程、加气流程以及卸压流程等四部分。
5）装置布置
装置布置的原则是按照工艺流程的顺序布置设备，尽量缩短管线，方便操作维修，方便受气车辆进出。
6）设备选型
主要工艺设备低温泵、加气机等采用进口设备，储罐、增压器采用国产设备。
（1）LNG储罐
LNG加气站的储存量不大，但保冷性能要求较高，装置选用真空粉末隔热储罐。
LNG储罐设ITT液位计、差压变送器、压力变送器、压力表各一套，以实现对储罐内LNG液位、压力的现场指示及远传控制。外罐顶部设安全防爆装置，下部设夹层抽真空接口及真空度测试口。
根据系统的工作压力，并考虑其经济性，确定储罐的设计压力为1.2/-0.1 MPa（内筒/外筒），设计参数如下：
充装率：90％
内/外罐的工作温度：-146℃/环境温度
内/外罐的设计温度：-196℃/-19～50℃
内/外罐的材质：0Cr18Ni9/16MnR
设计压力：1.2/-0.1 MPa（内筒/外筒）
工作压力：0.8/-0.1 MPa（内筒/外筒）
蒸发率：≤0.3％/d
（2）加气机
加气机是给车用LNG气瓶加气和计量的设备，选用国外优质产品，主要包括流量计和加气枪两大部件。流量计采用质量流量计，具有温度补偿功能；加气枪是给车载LNG气瓶加气的快装接头，LNG加气机的主要参数如下：
最小喷嘴压力：0.41MPa
最大流量： 0.19 m3/min（液态）
喉管配置：单管计量
计量精度：±0.5%
工作介质：LNG
工作温度：－146℃
设计温度：－196℃
（3）LNG低温泵
目前国内已建成的LNG加气站投入使用的LNG低温泵均采用国外进口泵，国内LNG低温泵技术还不成熟。LNG低温泵的流量根据加气站的设计规模、加气时间及加气机的流量选定，根据调查知加满一个335L的气瓶需要3分钟左右。泵的设计流量为0.340m3/min，单台泵的设计最大流量为0.416m3/min。
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，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。LNG低温泵由一台变频器控制。根据LNG燃料加气泵的性能曲线对LNG低温泵进行选型，所选LNG低温泵的主要参数如下：
介 质： LNG
工作温度： －146℃
设计温度： －196℃
设计流量： 0.340 m3/min（液态）
最大流量： 0.416 m3/min（液态）
设计扬程： 220m
最大扬程： 255m
转速范围： 1500-6000RPM
所需进口净正压头： 0.7～3m
电机功率： 11KW
电 源： 3相，380V，50HZ
（4）增压器
增压器是完成加气系统升压升温的设备之一，选用环境式换热器。增压器选用空温式加热器，增压藉助于列管外的空气给热，使管内LNG升高温度来实现，空温式换热器使用空气作为热源，节约能源，运行费用低。
选用处理量为300Nm3/h的空温式增压器1台。其主要工艺参数如下：
单台处理量： 300Nm3/h
进口介质： LNG
出口介质： NG/LNG
进口温度： 高于或等于-162℃
出口温度： ＞-146℃
最高工作压力： 0.80Mpa
设计压力： 2.5Mpa
设计温度： －196℃
（5）阀门
阀门是实现系统开闭、系统自动化控制和系统安全运行的关键设备。这些阀门应具备耐低温性能，储罐根部阀，紧急切断阀和气动调节阀均选用进口产品。
加气设施内工艺系统设有手动截止阀、球阀、调节阀、气动切断阀、安全放散阀、止回阀等。LNG储罐的进、出液管道上设有气动紧急切断阀；为了实现自动化控制，LNG低温泵的进出口均设有气动阀和调节阀；增压器的出口设有气动调节阀；液相管道上两个截止阀之间设置安全阀。
加气设施内安全放散阀选用全启式安全阀，LNG储罐设置两个安全阀，一用一备。
（6）仪表风系统
在需要紧急切断或需要实现自控的部位均设置气动阀，仪表风系统就是为气动阀提供符合要求的控制气源，氮气或压缩空气。
7. 安全问题
7.1.安全的重要性及系统安全的思想
液化天然气（LNG）汽车加气站物料的低温深冷特性、易燃易爆特性、低温装置的工艺操作条件的苛刻性以及站址周边复杂的环境特征，决定了它安全的重要性。
关于“安全”，美国安全工程师协会（ASSE）给出的定义是：安全意味着可以容忍的风险程度。“安全”是相对“风险”而言，世界上没有绝对安全的事物，关注风险就是关注安全，系统安全是指系统生命周期内可以容忍的风险程度。
7.2. 安全设计是系统安全的基础
一个系统运行的风险最小，或者说系统达到最佳的安全状态，在很大程度上取决于系统的安全设计，安全设计是系统安全的基础。
安全设计即是分析人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全表现所带来的危险性以及消除这些危险所采取的安全技术措施，将系统的安全置于系统的设计阶段。
系统的安全设计基于系统生命周期中安全的两个方面。本质化安全。本质化安全是系统安全的根本保证，从系统总成或组件的构思开始就融入安全设计的思想，一是保证系统在正常运行条件下本身是安全的，也就是系统在其生命周期内不依赖保护设备也能安全运行；二是系统的故障安全，当系统偏离正常的操作条件或控制系统失效或失去控制电流（或气源）时，系统能保持稳定或停止在安全的状态下；工程化安全。工程化安全是对本质化安全的补充，其主导思想是依靠工程安全设施作为后备保护，加强系统在生命周期内的安全性。
国家相关法律法规、标准规范是系统安全设计的指南，先进、成熟、可靠的技术是系统安全的保障。
7.3. LNG加气站危险性分析
7.3.1 物（物料和装置）的不安全状态
7.3.1.1 物料的危险性
（1）低温过冷危险特性
LNG的储存温度为－162 ℃，发生泄漏后的射流或冷蒸气云，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。特别是对LNG储罐可能会引起外罐脆裂或变形，导致真空失效，绝热破坏。过冷液体或气体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。
（2）火灾、爆炸特性
泄漏后LNG被空气气化、加热高于－107 ℃时，天然气比空气轻，会在空气中快速扩散。气态天然气的容积约为液态的600倍，天然气与空气混合后，体积百分数在一定的范围内遇火就会产生爆炸，其爆炸下限为4.6％，上限为14.57％。
7.3.1.2 装置的危险性
（1）热膨胀和热蒸发带来的装置超压爆裂
LNG作为一种低温液体，储存于绝热储罐或充满管道中，任何热传导或作业中的热量会导致系统中的一些液体蒸发为气体，同时使液体受热膨胀。热膨胀和热蒸发性使系统压力升高，在安全泄压装置故障或泄放能力不足时，储罐或管道会发生超压事故。因此不希望外界热量带入和传入系统，不希望自身在输送过程中产生热量。来自外界和自身的热量有：①绝热系统由于冷损使漏热传入；②LNG槽车和车载储气瓶的气相部分的热量在卸车和加气时又回到加气站系统；③输送过程中的摩擦热；④卸车或加气时，作业需要的增压气体的热量；⑤绝热破坏时的热膨胀和热蒸发；⑥火灾事故时的热辐射。
（2）LNG储罐的危险性：①液位超限产生的危险：LNG储罐内在卸车过程中要防止液位超限，液体的充装量不能超过上限，超装后随着时间的推移，物料的热膨胀性和热蒸发性可能引起压力升高。②出液过低会使泵抽空，罐内出现负压，出液时最低液位应控制在下限。③内外罐夹层之间的真空破坏，漏热大量产生内罐由于热膨胀和热蒸发超压。
（3）LNG低温泵的气蚀：由于系统中气体的存在，LNG低温泵可能发生气蚀现象，气蚀现象引起泵体振动，致使泵不能工作。
（4）管道运行产生的危险：①管道中的两相流与管道振动：LNG的液相管道由于受热部分液体气化，体积膨胀，这种有相变的两相流因流体的体积发生突然的变化，流体的流型和流动状态也受到扰动，管子内的压力增大，这种情况可能激发管道振动。②液击现象与管道振动：在LNG的输送管道中，由于加气车辆的随机性，装置反复开停，液相管道内的液体流速发生突然变化，有时是十分激烈的变化，液体流速的变化使液体的动量改变，反映在管道内的压强迅速上升或下降，同时伴有液体锤击的声音，液击造成管道内压力的变化有时会很大，突然升压严重时可使管道破裂，迅速降压形成的管内负压可能使管子失稳，导致管道振动。③输送物料时管道的静电：LNG的电导率较低，在输送与装卸过程中，介质高速流动、喷射、撞击等有可能产生并积蓄一定的静电荷，当装置的两个带电体之间的静电位差达到一定数值时，会产生放电现象，可能会引燃泄漏的天然气。
7.3.2 人的不安全行为
7.3.2.1 运行时的误操作
（1）LNG储罐液位超限：卸车时由于液位仪表的失灵或人为误读，使储罐超装。
（2）软管拉断：卸车或加气结束未卸下软管或加气枪车已启动驶离，可能拉断卸车或加气软管，使软管中残留的液体泄漏。
（3）槽车增压时压力过高：LNG槽车卸车时要求给槽车增压，压力过高可能导致容器超压产生爆裂事故。增压过高时也可能导致管道流速太大，振动剧烈，大量的产生静电荷。
（4）操作程序、顺序有误：操作程序、顺序有误时，可能导致系统无法正常运行甚至发生事故。
7.3.2.2 事故状态的误操作
（1）处理泄漏事故时未切断储罐根部阀，导致事故范围扩大。
（2）发生泄漏时未切断电源、火源，导致火灾或爆炸事故发生。
7.3.3 环境的不安全表现
7.3.3.1 正常操作环境
（1）冷蒸气云的危害
卸车或加气时，由于软管接头连接经常摩擦，密封不严，有可能产生微量泄漏。软管连接或卸下时有微量气体泄漏，卸车区或加气区有可能形成冷蒸气云，冷蒸气云可对操作人员造成冷麻醉伤害。冷蒸气云与空气中的水分形成云雾，使作业区域可视性差。
（2）加气时加气枪和车载气瓶的金属接头的低温可能伤害操作人员。
7.3.3.2 事故环境
（1）LNG泄漏的射流或冷蒸气云会造成其它设备的冷脆裂、冷变形等现象。
（2）泄漏后LNG的射流或冷蒸气云使抢险人员不能靠近，致使事故范围扩大。
（3）发生火灾爆炸时，热辐射强度大，LNG储罐可能因热辐射使罐内液体体积膨胀或蒸发，压力升高直至超压发生爆裂事故；热辐射使抢险人员不能靠近，不能及时扑灭火灾。
（4）泄露的液体及流淌火灾，因具有良好的流动性，可能使事故范围扩大。
7.3.3.3 自然环境
（1）雷电
雷电灾害引起以下三方面的效应：
① 热效应：雷电击中地面物体，雷电电流产生焦耳—楞次热效应，强大的雷电流在瞬间转换成热能，造成金属熔化飞溅。雷电的放电火花或瞬时高温引燃泄漏的天然气。
② 电磁效应：雷电在它的放电通道产生的迅变电磁场，在空间一定范围内产生电磁效应。可在金属导体部件之间产生电火花，可以在电力线路上感应出过电压，过电压以雷电波的形式入侵电力用户，击穿电气绝缘等，毁坏用电设备。
（2） 地震
地震力可使LNG储罐基础坍塌，管道断裂，LNG立式储罐受灾程度更大。
（3） 风压力和雪压力
风压力和雪压力可对建构筑物或设备造成破坏，如LNG立式储罐、加气罩棚。
7.4. LNG加气站安全设计
7.4.1 安全设计的原则
根据以上对LNG加气站的危险性分析，人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全表现所导致的最严重的事故一是低温容器管道因热膨胀、热蒸发超压而发生的爆裂事故（物理爆炸）；二是物料泄漏后与空气混合物在爆炸危险范围内遇上火源发生爆炸（化学爆炸）。所以对LNG加气站系统而言，本质化安全设计原则是不发生热膨胀、不泄露天然气、不产生火源。工程化安全设计的原则是为本质化安全设计提供后备保护，如采取拦蓄泄漏的LNG液体和限制LNG溢出措施、设计消防灭火系统等。
7.4.2 场地准备
7.4.2.1 避开人口密度大建筑物密集的地区。最好是城市的周边地区。
7.4.2.2 场地最好挨近省道、国道或者高速公路以及交通的一些主干道。
7.4.2.3场地面积在5-10亩左右，不低于5亩。
7.4.2.4场地宜位于全年最小频率风向的上风侧、临近有火源存在的设施的上风侧。
7.4.2.5在一些运输公司的内部我们可应要求建设专供内部使用的加气站。一定条件后开放使用。
7.4.3 总平面布置安全设计
7.4.3.1 按防火规范留足防火间距。
7.4.3.2 流体局限化设计
根据规范LNG储罐的周围设置拦蓄区，在发生泄漏时，防止流体流淌蔓延，将流体限制在一定区域内。便于使用泡沫灭火器隔绝空气，限制流淌火灾。拦蓄区内设置集液池，收集泄漏的LNG和雨水。
7.4.3.3 设置环形车道或回车场地
总平面布置时要考虑到方便消防车从场地中进