佛山市禅城区城北天然气加气站可行性分析报告

PAGE陕西省燃气设计院PAGE95佛山市禅城区城北天然气加气站可行性研究报告（代初步设计）陕西省燃气设计院PAGE96佛山市禅城区城北天然气加气站可行性研究报告目录TOC\o"1-2"\h\z\u1总论 11.1项目概况 11.2编制要求和原则 41.3技术路线确定 61.4气源情况 81.5主要技术经济指标 102市场分析 122.1用户概况 122.2市场预测 122.3承受能力分析 142.4市场风险 153选址区域自然地理状况 173.1基本概况 173.2自然地理条件 173.3交通概况 184站址及总图运输 204.1站址选择原则 204.2站址确定 204.3总平面布置 204.4道路及出入口 214.5围护设施 214.6排水及竖向设计 224.7绿化 224.8主要技术经济指标 225工艺方案 235.1技术参数 235.2工艺流程 245.3装置布置 265.4设备选型 275.4主要工程量 396仪表及自动监控系统 426.1设计依据的规范及设计原则 426.2设计范围 426.3控制系统要求 436.4仪表选型 446.5安全技术措施 456.6仪表的防护措施 456.7动力供应 466.8自控设备材料表 467公用工程 487.1建(构)筑物设计 487.2电气设计 507.3通信 577.4给排水设计 587.5热工与暖通 618消防设计专篇 658.1防火设计依据 658.2工程概况 658.3危险性分析 678.4防火安全设计 718.5事故紧急预案 779环境保护专篇 799.1设计依据 799.2工程概况 799.3生产过程污染物分析 809.4设计中采取的防治措施及预期效果 819.5站区绿化 829.6环境评价 8210劳动安全卫生专篇 8310.1设计依据 8310.2工程概况 8310.3建筑及场地布置 8410.4生产过程中职业危险、危害因素分析 8510.5劳动安全卫生防范措施 8510.6安全条件论证 8710.7劳动安全卫生机构 8810.8专用投资估算 8810.9项目劳动安全卫生结论 8911节能 9011.1工艺流程简述 9011.2能源消耗 9011.3能源供应状况 9011.4主要耗能的部位及能源种类 9111.5主要节能措施 9111.6节能评价 9212组织机构及定员 9412.1组织机构设置 9412.2劳动组织及定员 9412.3人员培训 9513项目实施进度 9613.1项目实施原则 9613.2实施计划 9614投资概算 9814.1工程概况 9814.2编制依据 9814.3取费说明 9914.4工程建设总投资及投资构成分析 9914.5资金来源及资金使用计划 10014.6附表 10115财务分析 10215.1财务分析的范围、依据和方法 10215.2评价参数和基础数据 10315.3总成本费用估算 10415.4收入、税金及利润估算 10515.5财务分析 10615.6不确定性分析与风险分析 10815.7风险分析 11115.8财务评价分析结论 11216.结论及建议 11416.1结论 11416.2建议 11516.3施工图设计前需解决的问题 11617.附表、附件、附图 11717.1附表 11717.2附件 11717.3附图 118佛山市禅城区城北天然气加气站可行性研究报告（代初步设计）工程编号LNG10701总论1.1项目概况1.1.1建设单位中海油（佛山）新能源有限公司1.1.2项目名称佛山市禅城区城北天然气加气站1.1.3建设规模本站为LNG及L-CNG合建站，给车辆提供车用天然气清洁燃料。设计规模：LNG部分为20000Nm3/d，CNG部分为10000Nm3/d，总加气规模30000Nm3/d。站内主要工艺设备包括：2台全容积60m3的LNG低温卧式储罐、2台潜液泵、2台高压柱塞泵、1台EAG加热器、1台增压器、4台LNG加注机、4台CNG加气机、2台高压气化器、1个顺序控制盘和3个储气井。1.1.4建设单位概况中海油（佛山）新能源有限公司是中海石油气电集团有限责任公司和佛山市汽车运输集团有限公司联合组建的合资公司（股权比例：中海油占60%；汽车运输集团有限公司占40%）。主要职责是负责佛山市天然气加注站项目的投资、建设和运营，为佛山市推广汽车新能源提供清洁能源支持服务。1.1.5项目目标本项目通过佛山市部分营运出租车辆以及汽运集团部分公交车辆先期使用清洁燃料天然气，并在佛山市逐步推广示范经验，为整个佛山市车辆大规模清洁化开辟一条健康之路，并落实节能减排的国策，使市区环境效益最佳化，经济效益最大化。1.1.6项目建设的必要性及意义项目建设的必要性（1）长期以来，公路运输车辆以汽油、柴油为燃料，在世界性的石油紧张、油价不断上涨的严峻现实下，发展天然气运输车辆，减少对石油的依赖、实现能源的多元化，有利于我国的能源安全，有利于我国国民经济的可持续发展。（2）天然气是一种优质、高效、经济的清洁能源，运输车辆通过使用天然气代替燃油，可有效降低排放污染、改善环境质量、调整交通运输设备能源结构、降低能源成本、提高经济效益。我国政府早在“十五”期间已经开始实施“清洁汽车行动”，佛山市也相继出台了一系列治理机动车辆排放污染的地方法规。（3）通过本项目的建设过程，探索适合佛山市实际情况的先进技术，积累工程建设的经验，可以为全市大规模建设天然气汽车加气站、全面发展清洁能源汽车创出一条健康之路。项目建设的意义（1）建设天然气加气站，推广清洁燃料是治理机动车排放污染、改善环境质量，打造绿色城市的需要根据有关资料统计，城市大气环境污染60%来自机动车辆的尾气排放。公路路网的大气环境污染100%来自机动车辆。由机动车尾气而导致的大气污染已严重影响居民健康并制约经济持续快速的发展。建设天然气汽车加气站是治理机动车辆排放污染，改善大气环境质量的有效举措；是落实我国政府建立资源节约型，环境友好型城市的重要举措。出租车辆和公交车辆通过使用天然气燃料，汽车尾气综合排放与燃油车辆相比可下降80%。这可使城市区域的大气环境得到明显的改善，为建设山川秀丽、蓝天碧水的新城市做出很大贡献。（2）建设天然气加气站，发展天然气能源产业是调整能源结构、实现能源战略安全的重要举措长期以来，各类车辆均以汽油、柴油为燃料，在世界性的石油紧张、价格一路飙升的严峻现实下，发展天然气汽车，减少对石油的依赖，实现能源多元化，有利于我国的能源安全，有利于我国国民经济的可持续发展。（3）建设天然气加气站，发展天然气能源产业符合国家产业政策发展天然气能源产业的经济效益显著。随着天然气汽车和天然气加气站的运行，将带动与天然气汽车相关的机械制造、汽车、低温贮运，电子电器、仪器仪表、新工艺、新材料、试验检测以及教育培训业等行业的发展，使天然气汽车的推广应用成为龙头，创造上万个就业机会，促进社会经济的发展。汽车行业是用油的大户，也是城市大气污染的主要制造者，对全国的节能减排具有着重要影响。天然气是“十一五”期间的汽车节能减排的首选代用燃料，燃气汽车替代燃油汽车是《纲要》提出的优先发展主题。节能减排是全面落实科学发展观的重要举措，对加快建设资源节约型、环境友好型社会具有重大意义。（4）建设天然气加气站，发展天然气能源产业是运输业经济效益最大化的途径之一天然气作为汽车燃料，其费用与燃油费用相比要节约20～30%，以气代油的经济效益较为可观。同时天然气是一种高辛烷值燃料，辛烷值是评定燃料性能的一项重要指标，汽车使用高辛烷值的燃料时，发动机不易出现爆震燃烧现象，这对延长发动机的寿命，提高发动机压缩比是十分有益的。1.1.7项目示范效应天然气加气站的技术和建设在我国处于发展阶段。通过本项目建设过程，积累工程建设的经验，为整个佛山市逐步建设天然气加气站，全面发展清洁汽车创出一条健康之路，为全面治理机动车辆的排放污染，打造绿色佛山做出贡献。1.2编制要求和原则1.2.1编制范围本报告编制范围为本项目的站内工程设计，具体如下：☆全站总图；☆全套工艺装置的工艺、设备布置、配管；☆与工艺装置配套的公用工程如给排水、消防、电气、通信、自控、暖通等；☆全站土建。1.2.2编制内容根据建设单位要求和《建设部市政公用工程(燃气)设计文件编制深度规定》，佛山市禅城区城北天然气加气站可行性研究报告（代初步设计）主要内容有：（1）研究佛山市营运出租车辆和公交车辆使用清洁燃料的技术路线以及建设LNG、L-CNG合建站的可行性，对本项目作出建议。（2）研究该LNG、L-CNG合建站的工艺技术方案。（3）对本项目作出投资估算、概算和效益评价。（4）结合初步设计深度要求，给出工艺流程、总平面布置等图纸及主要设备材料表。1.2.3编制原则（1）符合佛山市规划部门的要求，做到合理规划，合理布局，统筹兼顾。（2）严格执行国家现行设计规范，贯彻国家消防、环境保护、劳动安全及工业卫生的有关法规。（3）积极采用国内外成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料，借鉴已建成LNG、L-CNG汽车加气站的成功经验，保证工程工艺技术的先进性、可靠性、安全性、经济性，使工程整体建设达到目前国内先进水平。（4）设计中尽一切努力节能降耗，在工艺流程和设备方面，采用先进的节能降耗工艺和设备，减少对水、电等动力的消耗，以达到国家有关节能减排的要求。（5）美化环境，创建良好的工作环境。1.2.4遵循的主要标准规范（1）《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）（2）《加油加气站建设项目设计手册》中国海油(2006年版)（3）《建筑设计防火规范》GB50016-2006（4）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92（5）《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)（6）《化工企业静电接地设计规范》HGJ28-2000（7）《液化天然气（LNG)生产、储存和装运》GB20368-20061.2.5参考规范《车载燃料系统规范》NFPA521.3技术路线确定1.3.1车辆的适用性由于液化天然气单位体积能量较压缩天然气高，所以在车辆气瓶容积有限的情况下，LNG适合运距相对较长、耗能大的车辆，比如公交车辆；CNG适合运距短、耗能小的车辆，比如出租车。本项目主要服务对象为出租车辆和公交车辆，根据车辆各自的特点，使用LNG给公交车辆加气，使用CNG给出租车辆加气。1.3.2天然气作为车载燃料的经济性城市交通车辆使用天然气作燃料，每年的燃料费可节约20～30％，以气代油的经济效益较为可观。对于LNG或L-CNG加气站来说，利用LNG的物性特点，无需再加工，LNG加注部分只是用潜液泵简单加压灌注，L-CNG部分利用高压柱塞泵加压，空温式高压气化器加热气化后给车辆加注，比一般的CNG加气站运行成本低。1.3.3天然气的安全性天然气的燃点为650℃，比汽柴油、液化石油气（LPG）的燃点高，点火性能也高于汽柴油和LPG。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℃，且气化后密度大于空气，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，在某种意义上天然气比LPG、汽油、柴油更安全。1.3.4天然气的环保性天然气本身属洁净能源，本工程的原料（LNG）为液化后的天然气，天然气在液化过程中，由于工艺及设备管道的要求，一些有害物质如：水、硫、汞、COS等脱除的更为纯净，所以LNG比管输气态天然气更为洁净。通过加气站供给受气车辆的天然气不用经过任何再加工，只是经过简单物理变化，无任何“三废”物质。正常时介质在密闭的系统内运行，不产生任何污染物。与燃油车相比，天然气汽车的尾气排放中二氧化碳的量大大减少，有害物排放量降低约80%，被称为真正的环保汽车。综上所述，佛山天然气加气站技术路线是：在佛山市建设一座LNG、L-CNG合建站，主要为城市部分营运出租车以及汽运集团公交车辆提供清洁燃料，使佛山市部分城市交通车辆先期清洁化。1.4气源情况在佛山市周边拥有“珠海液化天然气项目”、“大鹏LNG接收站”和正在筹建的“珠海金湾LNG项目”等天然气资源的有利条件，结合佛山市所处的地理位置和本项目气源需求的实际情况，确定本项目在中短期内选择“珠海液化天然气项目”作为项目的LNG主气源；选择“大鹏LNG接收站”作为项目的LNG辅助气源。“珠海金湾LNG项目”建成投产后，可选择作为项目的中长期LNG主气源，选择“珠海液化天然气项目”作为项目的中长期LNG辅助气源。（1）广东珠海液化天然气项目 中国海油利用南海番禺30-1和34-1气田天然气资源，建设的第一套天然气液化装置，位于广东省珠海市横琴岛，液化能力约2亿方/年，LNG产量约14万吨/年，于2008年上半年建成投产。该项目将为本项目加气站用气提供保障。珠海液化天然气项目气源参数见下表：液化天然气组分表(体积百分比)表1-1序号项目数值备注一组分含量(体积％)1甲烷87.512乙烷12.093丙烷0.214氮气0.155其它0.04二特性数值1低热值(MJ/Nm3)39.442高热值(MJ/Nm3)43.623气相密度(kg/Nm3)0.7914液态密度(kg/m3)457.4（2）广东大鹏LNG接收站 以中国海油为主要股东的广东大鹏LNG接收站是我国第一个引进LNG的重点能源项目。该项目于2003年开工建设，2006年6月28日一期工程建成投产，一期规模370万吨/年。 与之配套的广东大鹏LNG槽车分销项目计划于2007年年底建成投产，将成为佛山加气站项目的辅助气源。 大鹏LNG接收站气源参数如下表：液化天然气组分表(体积百分比)表1-2序号项目数值备注一组分含量(体积％)1甲烷91.462乙烷4.743丙烷2.594正丁烷0.545异丁烷0.576异戊烷0.01氮气0.09二特性数值1低热值(MJ/Nm3)39.672高热值(MJ/Nm3)43.823气相密度(kg/Nm3)0.8024液态密度(kg/m3)456.55运动粘度(m2/s)21.85×10-66华白指数53.287爆炸上限(20℃)14.57%爆炸下限(20℃)4.60%以上天然气气质符合《天然气》GB17820中二类气质标准，满足《城镇燃气设计规范》对天然气质量的要求。并可判定其属《城市燃气分类》GB/T13611中13T基准气的可互换燃气。以上天然气气质符合《液化天然气的一般特性》(GB/T19204)及《车用压缩天然气》(GB18047)的规定。1.5主要技术经济指标主要技术经济指标表表1-2序号指标单位数量备注1生产规模1.1加气能力万Nm3/d2.0LNG1.0L-CNG1.2年工作天数天3602原料2.1进气万Nm3/a10803公用动力消耗量3.1新鲜水t/a2527t3.2年耗电量万kWh/a50.3万kW.h4定员人205加气站占地面积m23875.16建设项目总投资额万元1351.896.1建设投资万元1248.416.2建设期贷款利息万元27.966.3流动资金万元75.517年均销售收入万元741.668年均总成本费用万元640.759年均利润总额万元91.8310财务评价指标10.1所得税前财务内部收益率％9.7710.2所得税后财务内部收益率％8.4310.3所得税前财务净现值万元205.1810.4所得税后财务净现值万元45.9210.5税前投资回收期年10.0210.6税后投资回收期年10.5810.7资本金财务内部收益率％11.1210.8资本金财务净现值万元71.1311借款偿还期年9.2512盈亏平衡点%83.962市场分析2.1用户概况本项目主要为佛山市营运出租车辆以及汽运集团内公交车辆提供清洁燃料。为响应节能减排，优化能源结构，建设绿色城市的号召，鉴于中海石油独有的LNG能源优势，建设方拟先期在佛山市建设一座LNG、L-CNG合建站，为出租车和汽运集团内公交车辆提供清洁燃料，首先使佛山市部分交通车辆先期清洁化，同时为整个佛山市机动车辆的大规模清洁化起示范带头作用。2.2市场预测随着经济和社会的发展，我国已成为能源消费大国，从1993年起我国已成为石油净进口国，能源短缺也威胁到国家的战略安全。由市场供需矛盾而引发油品短缺及价格波动，特别是近几年，随着市场需求量大规模的增加，这种矛盾更加突出。近年来，佛山市机动车保有量增长迅速。机动车尾气含有上千种化学物质，如一氧化碳、氮氧化合物和碳黑等，都会对空气造成严重污染。根据佛山市城区空气质量自动监测系统数据显示，市区环境空气中的首要污染物为氮氧化合物和碳黑，这表明机动车排放已成为佛山市空气质量恶化的最大污染源。随着经济的发展和汽车保有量的高速增长，佛山市面临汽车能源需求和环境保护的双重压力。因此，将天然气加气站纳入佛山市推广汽车新能源的计划，减轻对油品的依赖是调整佛山市能源结构的战略需要。使用天然气作为车用燃料具有以下优势：①符合国家节能减排政策，属于国家扶持的朝阳产业；②能充分利用中海石油的气源协调及技术管理优势，为项目提供持续、可靠、充足的清洁能源供应；③天然气作为车用燃料还具有无比的价格优势。广东省佛山市下辖五个区：禅城区、南海区、顺德区、三水区和高明区。目前，佛山市只有禅城区、南海区府所在地的桂城街道以及禅城、南海、顺德三区交汇处的新城区（该三个区域一下简称“禅桂新”区域）有公交车和出租车使用天然气，而顺德区、高明区和三水区尚未推广使用。为发展绿色环保和清洁能源的LNG公交车，佛山市汽运集团已投放120辆LNG公交车，并且今后将会陆续增加LNG公交车和客运车辆。根据调查，至2010年底佛山市“禅桂新”区域拥有LNG公交车343辆，CNG出租车1534辆；预计至2013年“禅桂新”区域拥有LNG公交车1000辆，CNG出租车2200辆。由于顺德区、高明区和三水区尚未推广使用天然气，随着禅城区天然气车辆使用后良好效果的辐射和影响，估计该三个区使用CNG出租车数量可能达到400辆左右，LNG公交车数量达500辆左右。结合佛山市天然气加气站的发展现状，加气站数量和加气能力明显不足，可知佛山市天然气行业的发展方兴未艾，天然气车用燃气市场前景广阔。本项目建成后将会促进天然气燃料车辆的大力发展，对市场发展十分有利。本项目建成后不会对该行业产生很大的冲击，市场竞争也不会很激烈。2.3承受能力分析用户对车用天然气价格的承受能力取决于其替换燃料（主要为汽油和柴油）的价格。根据热值等价的原则，可推算出车用天然气价格。汽油热值为45.2MJ/kg，密度为0.743kg/L，即汽油热值为33.58MJ/L；柴油热值为42.6MJ/kg，密度为0.840kg/L，即柴油热值为35.78MJ/L；天然气热值以31.4MJ/Nm3计。由此可以推算出，在热值相等的情况下，1L汽油相当于33.58/31.4=1.07Nm3天然气，1L柴油相当于35.78/31.4=1.1Nm3天然气。由此可知，若柴油价格以6.1元/L计，用户可承受1Nm3天然气价格最高为6.1/1.1=5.55元。按照发改电[2010]211号，1Nm3天然气最高售价为6.1×0.75=4.575元。比用户可承受的最高价格5.55元还要低0.975元；若气油价格以6.5元/L计，用户可承受1Nm3天然气价格最高为6.5/1.07=6.07元。按照发改电[2010]211号，1Nm3天然气最高售价为6.5×0.75=4.875元。比用户可承受的最高价格6.07元还要低1.195元。目前，本项目参考周边市场售价，LNG、L-CNG售价均定为4.60元/Nm3，符合用户可承受价格及发改委限价的规定。综合上述内容，并参考新规出台后佛山油气市场价格变动情况等各种因素，确定柴油按照6.1元/L、汽油按照6.5元/L、LNG、CNG按照4.60元/Nm3的价格计算，对出租车及公交车使用两种燃料进行比较分析，详见下表：燃油燃气消耗比较表表2-1项目燃料燃料单价车辆数每辆车百公里燃料耗量每辆车日行程车辆日总耗量费用合计出租车汽油6.5元/L100辆9.353002801.823万元天然气4.6元/Nm3100辆10Nm33000.3万Nm31.380万元公交车柴油6.1元/L100辆27.320054603.331万元天然气4.6元/Nm3100辆30Nm32000.6万Nm32.76万元由以上表格可以看出，按照各车辆日行程，以100辆车为准，每天分别可以节省：出租车，0.443万元；公交车，0.571万元。可见，在佛山市相对于汽油、柴油而言，城市交通车辆使用天然气更具有价格优势，用户具有较强的承受能力。2.4市场风险为发展绿色环保和清洁能源的LNG公交车，佛山市汽运集团已向市场投放120辆LNG公交车，并且今后将会陆续增加LNG公交车和客运车辆。加上佛山现有的LNG车辆，天然气加气站市场潜力巨大，但至今佛山市尚未有LNG汽车天然气加气站。所以天然气加气站的配套建设必须得尽早建设完成，以保证下游市场资源稳定的供给本项目最主要的风险来自于上游气源的保证，以及由于地处经济发达地区所导致投资额大大增加，以上这些因素对天然气市场的影响很大，对本项目的效益影响至关重要。充分考虑不利因素，采取切实可行的措施规避风险是十分必要的。规避风险的措施为：尽快与上游供气方签定供气协议，对项目投资和运行成本进行控制和压缩，对工艺及线路方案进一步优化，做到投资最省。天然气市场是一个变化发展较快的市场，市场风险较大，发展潜力也非常大。佛山随着经济总量的增加，工业化和城市化速度的加快，对气价的承受能力逐渐增加，市场风险性相对会减小。3选址区域自然地理状况3.1基本概况佛山市位于广东省中南部，地处珠江三角洲腹地，东倚广州，南邻港澳，地理位置优越。佛山市现辖禅城区、南海区、顺德区、高明区和三水区。全市总面积3848.49平方公里，常住人口592.3万人，其中户籍人口361.1万人，为广东省第三大城市。佛山是著名侨乡，祖籍佛山的华侨和港澳台同胞达130多万人，其中港澳同胞60多万人。佛山市位于亚太经济发展活跃的东亚和东南亚的交汇处，与广州地缘相连。3.2自然地理条件佛山市属亚热带季风性湿润气候区，气候温和，雨量充足，四季如春。由于地处低纬，海洋和陆地天气系统均对佛山有明显影响，影响全市的灾害性天气主要有热带风暴、台风、暴雨、雷电、洪涝。佛山气象站气象资料：1）气温年平均气温：21.9℃年最高气温：38.5℃年最低气温：-1.9℃2）降雨年平均降雨量：1614.2mm年最大降雨量：2257.3mm年最小降雨量：1057.7mm3.3交通概况目前，佛山已形成一个公路、铁道、航空和河运齐备、辐射力强的现代化交通网络。广珠、广湛、广肇公路和广佛、佛开、厂三高速公路穿越本市，全市公路通车总里程达3479.4公里，其中高速公路84.3公里，公路密度达91.7公里／百平方公里，居全国前列。佛山市中心区距广州三大交通枢纽（广州新白云机场、广州南沙港、广州火车站）车程均在1小时之内。佛山毗邻港澳，与香港、澳门分别相距231公里和143公里，车程均在2小时左右。铁路：广湛铁路通过佛山与全国铁路网联结，交通便捷。航空：佛山机场已开通北京、桂林、杭州、南京、济南、昆明等20多个大中城市的航班。水运交通：水运是佛山市综合运输体系的主要组成部分，尤其在外贸运输、集装箱运输及沿海港口集疏运中有不可替代的作用。佛山市现有港口码头226个、泊位492个、岸线27公里。境内有通航河流76条，通航里程1350公里，约占全省通航里程10%,为全国的1.13%。两条城际快速线：佛山正在建设两条城际线，即广佛肇城际线和广珠城际线，预计2020年建成。广佛肇城际线，即广州新客站至肇庆，全长109.7公里，佛山段44.8公里；广珠城际线，从广州沥窖至珠海拱北、江门，全长143.0公里，佛山段29.0公里。对比地铁交通，广佛肇和广珠城际线布点更稀，速度更快。公共汽车：收费由2元至7元不等。市内公共汽车公司主要是佛山公交及南海公交。公共汽车可以使用羊城通和广佛通，刷卡票价1.4元，45分钟内换乘0.7元。的士：佛山出租、南海出租与顺德出租仍然处于分开经营的状态,而价格则皆为7元起表2.6元1公里。4站址及总图运输4.1站址选择原则（1）一般要求 站址的选择应符合城市总体规划、消防安全和环境保护的要求，并应选择在交通便利、车流量较大的地方。（2）安全要求站址选择应符合《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）、《车载燃料系统规范》NFPA52的防火安全要求。避开重要建筑物和人流密集区。4.2站址确定根据佛山市天然气汽车发展的趋势初步确定，先期在佛山市建设一座LNG、L-CNG合建站，通过实地踏勘，拟在佛山市郊边二路旁建设一座LNG、L-CNG合建站，主要对汽运集团公交车辆以及城市营运出租车辆加气。拟建站的占地面积约3875.1平方米，位于城市道路郊边二路南侧，西侧紧邻城北加油站，东侧有出租铺位。本加气站站址周边地势平坦、开阔、交通方便，方便出租车辆、公交车辆及LNG槽车出入。站外无重要建筑物和人流密集区，周边环境良好。加气站所需土地、水、电等可利用周边条件解决，初步选址符合LNG、L-CNG合建站的建设要求，符合佛山市总体规划。4.3总平面布置LNG、L-CNG合建站按火灾危险性分类属于甲类场所，站区平面布局严格按现行防火规范的有关规定布置。在满足规范要求的最小防火间距以及进出车辆的回车场地的前提下，力求作到布局合理，布置紧凑，节约用地。佛山市禅城区城北天然气加气站内布置有工艺区、加气区和辅助区。工艺区位于站区中心偏南侧，围堰内布置LNG卧式低温储罐、潜液泵、高压柱塞泵、增压器以及EAG加热器，围堰外布置高压气化器、顺序控制盘和储气井；加气区北侧布置有CNG加气机和LNG加注机；辅助区位于站区的东侧。详见《总平面布置图》（附图）。总图布置时，站区与站外建（构）筑物及其它设施的防火间距、站内工艺设施与站内建（构）筑物及其它辅助设施的防火间距参照《汽车加油加气站设计与施工规范》中LPG加气站的相关规定执行；站内LNG转运设施（LNG卸车点、LNG加注机）与储罐之间的防火间距及工艺设施之间的防火间距参照《车载燃料系统规范》NFPA52的相关规定执行。4.4道路及出入口在从道路进站的大门口，设置减速板。为使加气车辆和LNG槽车进出通畅，加气区的进出口分开设置。加气区最小转弯半径分别满足出租车辆、大型公交车和槽车的转弯要求。4.5围护设施天然气加气站属于易燃易爆性生产场所，为了加气站的安全管理，应作适当封闭。站内与站外利用新建围墙相隔，墙高不低于2.2米；为防止储罐发生事故时，LNG液体骤变成气体前四处流淌，范围扩大，根据规范要求，罐区四周设围堰，围堰高1米，采用钢筋混凝土结构。4.6排水及竖向设计结合站区场地的地形特点，自然坡度较为平缓，故本工程竖向设计采用平坡式设计方案，设计坡向与原地自然坡向相同。场地雨水按照设计坡向出站后排入站外市政雨水管网。围堰内设有集液池，集液池内设有潜污泵，收集后的雨水经过潜污泵排出围堰后排出站外。4.7绿化站内可种植草坪、设置花坛，但不得种植油性植物。本项目绿化主要对站区南侧及工艺区西侧的围墙周边进行绿化，绿化面积为171.6m2,占站区总面积的4.3％。4.8主要技术经济指标总图运输主要工程量表表4-1序号指标及工程名称单位数量备注1建设用地面积m23875.12车行道路及回车场面积m22542.03绿化场地m2171.64总建筑物占地面积m21109.55实体围墙m186.75工艺方案5.1技术参数（1）设计规模根据统计，公交车车辆平均日行程按200公里计，百公里消耗天然气约30Nm3，则每辆公交车每天天然气耗量约为60Nm3；营运出租车平均日行程按300公里计，百公里消耗天然气约10Nm3，则每辆出租车每天天然气耗量约为30Nm3。结合佛山市已有加气站状况和车辆加气的随机性，本工程按照满足约300辆公交车、330辆出租车的日加注要求设计。确定本工程LNG加注站设计规模为：20000Nm3/d，CNG加注站设计规模为：10000Nm3/d，总设计规模为30000Nm3/d。LNG储量按下式计算：式中：V：总储存容积（m3）；n：储存天数（d）；Gr：平均日用气量（kg/d）；ρY：最高工作温度下的液化天然气密度（kg/m3），取356kg/m3θb：最高工作温度下的储罐允许充装率，θb＝90％。综合考虑各种因素，确定储存天数按1.5天考虑，天然气标况下的密度取0.717356kg/m3。计算过程如下：V=（1.5×30000×0.717）/（356×0.9）=100.7经计算，本站总储存容积为100.7m3。因此，确定本站的储存规模为120m3，选择两台全容积为60m3的LNG储罐。（2）设计压力根据LNG车辆发动机的工作压力确定LNG储罐的工作压力为0.4～0.8MPa，LNG储罐的设计压力为1.2MPa。（3）设计温度系统采用液氮进行置换和预冷，液氮的温度为-196℃，系统的设计温度确定为-196℃。5.2工艺流程5.2.1LNG工艺说明本站LNG工艺流程可分为卸车流程、加气流程以及卸压流程等三部分。（1）卸车流程把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至加气站的储罐内，使LNG从储罐上进液管进入储罐。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增压器卸车通过卸车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。此过程需要给槽车增压，卸完车后需要给槽车降压，每卸一车排出的气体量约为180Nm3。②泵卸车将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，通过潜液泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。卸车约消耗电量18kwh。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。约消耗电量15kwh。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。综合各种因素，本设计采用第③种方式卸车。（2）加气流程储罐中的LNG通过泵加压经流量计计量后由加气枪给汽车加气。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。（3）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加气站的调查了解，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。5.2.2L-CNG工艺说明L-CNG汽车加气站工艺是将低温(-162℃～-137℃)、低压(0.1～0.4MPa)的LNG转变成常温、高压(20MPa)的天然气，然后将天然气加注给CNG汽车。其主要设备包括：LNG储罐、高压柱塞泵、高压气化器、顺序控制盘、储气井、加气机等。

该工艺是利用高压柱塞泵将LNG增压到20MPa，在液态下完成低压变高压的过程，然后通过高压气化器，使其气化变成常温高压天然气(CNG)，完成由液态到气态、低温到常温的过程，再通过加气机直接给车辆加气。在不加气的情况下将产生的CNG储存在储气井中，使CNG有一定的储量，这样可以减少高压柱塞泵的开停次数，增加设备的使用寿命。该过程不使用天然气压缩机，仅使用小功率高压柱塞泵，无需冷却水，大大降低了噪声污染，节约了大量的电能。5.3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，方便加气的车辆进出。本站LNG工艺装置设有2台LNG卧式储罐、1台增压器、1台EAG加热器、2台潜液泵、2台高压柱塞泵、2台高压气化器以及配套的管道阀门等。LNG设备布置在围堰内，高压柱塞泵布置在围堰内储罐西侧偏北，围堰外西侧为L-CNG装置区，从北至南依次布置有高压汽化器、顺序控制盘、高压储气井等设备。围堰外北侧布置有4台CNG加气机和4台LNG加注机，方便公交车辆加气。5.4设备选型本站主要设备有LNG低温储罐、潜液泵、增压器、高压柱塞泵、高压气化器、顺序控制盘、储气井、LNG加注机、CNG加气机等。（1）LNG储罐LNG储存常用的小型储罐按围护结构的隔热方式分类，大致有以下2种：①真空粉末隔热隔热方式为夹层抽真空，填充粉末(珠光砂)。真空粉末绝热储罐由于其生产技术与液氧、液氮等储罐基本一样，因而目前国内生产厂家的制造技术也很成熟，由于其运行维护相对方便、灵活，目前LNG加注站、气化站使用较多。②高真空多层缠绕绝热采用高真空多层缠绕绝热，多用于LNG槽车和LNG汽车加注站。应用高真空多层绝热技术的关键在于绝热材料的选取与工装以及夹层高真空的获得和保持。LNG储罐的绝热材料一般有20层到50层不等，多层材料在内容器外面的包装方式目前国际上有两种：以美国为代表的机器多层缠绕和以俄罗斯为代表的多层绝热被。多层缠绕是利用专门的机器对内容器进行旋转,其缺点是不同类型的容器需要不同的缠绕设备,尤其是大型容器旋转缠绕费时费力。多层绝热被是将反射材料和隔热材料先加工成一定尺寸和层数(一般为10的倍数)的棉被状半成品,然后根据内容器的需要裁减成合适的尺寸固定包扎在容器外。由于真空粉末隔热具有真空度要求不高、工艺简单、隔热效果好、施工难度低的特点，故本站选用全容积为60m3卧式圆筒形真空粉末绝热储罐2台。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/-0.1MPa（内筒/外筒）。储罐设计参数如下：材质：0Cr18Ni9/Q345R（内筒/外筒）设计压力：1.2/-0.1MPa（内筒/外筒）最低工作温度：-162℃/环境温度（内筒/外筒）设计温度：-196℃/50℃（内筒/外筒）充装系数：≤90%蒸发率：≤0.2％/d（2）潜液泵潜液泵的流量根据加注站的设计规模及加注机的流量选定，本项目选择2台潜液泵，其设计流量为8～220L/min。潜液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。潜液泵由一台变频器控制。根据LNG泵的性能曲线对潜液泵进行选型，所选潜液泵的主要参数如下：型号： 浸没式二级离心泵适用介质：LNG、LN2流量：220L/min扬程： ≥220m电机功率： ≤11kW转速： 1500～6000rpm电源： 三相，380V，50Hz进口静压头：1～4m（3）增压器增压器是完成系统卸车的设备，选用空温式换热器。增压借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。根据公式：式中：Q—升压所需热量（kJ），；h1—升压前LNG的比焓（kJ/kg）；h2—升压后LNG的比焓（kJ/kg）；ρ－介质的密度；V－储存介质的体积；通过上式计算，本设计选用处理量为200Nm3/h的增压器1台。其主要工艺参数如下：处理量：200Nm3/h进口介质：LNG出口介质：NG/LNG进口温度：≥-162℃出口温度：>-137℃（饱和压力为0.4MPa时的液体温度）设计温度：-196℃最高工作压力：1.2MPa设计压力：1.6MPa主体材质：铝翅片管（4）EAG加热器EAG加热器是LNG系统安全放散的设备，选用空温式换热器。加热借助于列管外的空气给热，使管内EAG升高温度，实现EAG的安全放散。空温式换热器使用空气作为热源，节约能源，运行费用低。根据公式：式中：Q—升温所需热量（kJ），；h1—升温前LNG的比焓（kJ/kg）；h2—升温后LNG的比焓（kJ/kg）；ρ－介质的密度；V－储存介质的体积；通过计算，EAG加热器选择下列空温式换热器：处理量：200Nm3/h进口温度：≥-162℃出口温度：>-20℃设计温度：-196℃最高工作压力：1.2MPa设计压力：1.6MPa主体材质：铝翅片管 （5）LNG加注机LNG加注机是给车上的LNG气瓶加气和计量的设备，主要包括流量计和加气枪两大部件。流量计是计量设备，采用质量流量计，具有温度补偿功能；加气枪是给车载LNG气瓶加注的快装接头，根据流量，本设计选用流量为0.19m3最小喷嘴压力：0.41MPa流量：

0.19m3/min（液态）喉管配置：单管计量计量精度：±1.0%工作介质：LNG最低工作温度：-162℃设计温度：-196℃（6）高压柱塞泵高压柱塞泵是将LNG转变成CNG过程中的主要设备，其可靠性要求非常高，既要求能耐低温(-162℃)，又要求能够增压(出口压力达20MPa)。本工程设计选用2台高压柱塞泵。适用介质：LNG、LN2流量：1200L/h工作温度：-162℃进口压力：0.02～0.8MPa出口压力：20MPa电机功率： ≤22kW转速： 301rpm（7）高压气化器高压气化器是完成LNG高压气化的设备，选用空温式换热器。本站选用空温式加热气化器，借助于列管外的空气给热，使管内高压LNG升高温度，实现LNG的气化。空温式换热器使用空气作为热源，节约能源，运行费用低。根据公式：式中：Q—升温所需热量（kJ），；h1—升温前LNG的比焓（kJ/kg）；h2—升温后LNG的比焓（kJ/kg）；ρ－介质的密度；V－储存介质的体积；通过上式计算，本设计选用处理量为1500Nm3/h的高压气化器2台，交替使用，一台气化，一台化霜。其主要工艺参数如下：单台处理量：1500Nm3/h进口温度：-162℃设计温度：-196℃最高工作压力：25MPa设计压力：27.5MPa主体材质：铝翅片管（8）顺序控制盘顺序控制盘是保证储气设施的充气按一定顺序进行的设备。给储气设施充气的顺序是从高压到低压，先将压力较高的储气设施充满到高压(20MPa)，再向压力较低的储气设施充气，直至全部充满到高压。充气方式：直充型进气/出气口：一进三出 控制方式：PLC程序控制 最大工作压力：25MPa 调节压力：22MPa(可根据用户使用要求现场调整) 试验压力：37.5MPa 工作流量：0～2100Nm3/h （9）CNG加气机（三线双枪）CNG加气机是对CNG汽车进行计量加气的设备。加气时加气机自动先开启低压储气井充气，待充气压力较低流速度较慢时，切换到到中压，待充气压力较低流速度较慢时，再自动开启高压柱塞泵直接进行充气，直到CNG汽车气瓶压力达20MPa方结束充气。CNG加气机主要技术参数如下：流量：

0～30Nm3/min额定压力： 20Mpa最大工作压力： 25Mpa设计压力： 27.5Mpa额定静态压力： 35MPa计量精度：±1.0%设计温度：-45℃～+55℃工作电源： 220V±15%，50Hz±1Hz功率： ＜200W（10）储气井本项目储气系统用于储存高压压缩天然气，以便节省给汽车充气的时间，储气系统分为高压、中压、低压3组，储气方式为地下井式储气，本站设置水容积为2m3的高压储气井1口、3m3中压储气井1口，3m3低压储气井1口，合计8m3，可储存压缩天然气2000Nm3。CNG加气站储气设施主要有储气瓶组、储气罐和地下储气井等。井式储气是区别于现行地面金属容器(如储气瓶组或储气罐)储气的一种先进储气方式。井式储气装置采用石油钻井技术，采用符合国际标准API的石油天然气套管扣连接接入地下，并用耐高压的专用密封脂进行密封，实行全井段水泥封固成形，井式储气的优点是：①井式储气安全性能好，井式储气装置最高工作压力为25MPa，套管具有足够的强度和抗疲劳性且深埋于地下，与地面金属容器装置比较，不受环境温度变化影响，不受大气环境污染，可最大限度地避免恶性事故的发生，即使万一发生事故时，所造成的损失远比地面金属容器装置小。②占地少、省空间、缩短了防火间距井式储气装置由于深埋于地下，节省了占地面积，节省了空间，缩短了防火间距，节约了土地，提高站内、站外环境安全等级。③使用寿命长根据SY/T6535-2002《高压气地下储井》的规定，储气井的使用寿命为25年。根据我国《压力容器安全技术监察规程》规定，地面金属压力容器储气瓶的使用寿命为15年。本工程采用地下井式储气。储气井主要技术参数见下表：2m3表5-1序号项目技术参数备注1总储气量500Nm32最高工作压力25MPa3强度及水压试验37.5MPa4储气井井口数1口5单井储气量500Nm36单井水容积2m7进管疲劳循环次数不小于2.5×104次8井斜程度最大井斜≤1.5°9井与井间距1.5m10井口离地高度0.3m11连接方式单进出、双阀双保险、全螺纹连接12储气井使用寿命不少于25年13储气井套管规格TP803m3表5-2序号项目技术参数备注1总储气量1500Nm32最高工作压力25MPa3强度及水压试验37.5MPa4储气井井口数2口5单井储气量750Nm36单井水容积3m7进管疲劳循环次数不小于2.5×104次8井斜程度最大井斜≤1.5°9井与井间距1.5m10井口离地高度0.3m11连接方式单进出、双阀双保险、全螺纹连接12储气井使用寿命不少于25年13储气井套管规格TP80（11）管材及附件LNG、L-CNG合建站内的所有设备和管道组成件均与天然气介质相适应，系统设计压力应比最大工作压力高10%以上，且在任何情况下不低于安全阀的定压。站区低温管道管材选用GB/T14976-2002《输送流体用不锈钢无缝钢管》GB/T14976-2002不锈钢无缝钢管，增压后的天然气管道选用《输送流体用不锈钢无缝钢管》GB/T14976-2002不锈钢无缝钢管。LNG系统中的管径根据以下公式确定：式中：d－管道的内径（mm）；u－工作状态的流量（m3/h）;ν－工作状态的流速（m/s）;站区工艺管道布置合理、紧凑、整齐、美观，方便维修和操作。低温管道和高压管道管材选用0Cr18Ni9不锈钢无缝钢管。LNG部分低温管道和L-CNG加气部分高压柱塞泵前管道采用发泡保冷。站区除管道与设备连接采用法兰连接外，其余均采用焊接。低温管道采用平面借助L型弯头补偿器，地上工艺管道采用高效隔热支吊架（管托），管架采用型钢低支架。去加气机的管道采用管沟敷设方式。（12）阀门LNG、L-CNG合建站站内工艺管道上设有手动截止阀、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；液相管道上两个阀门之间设有去EAG系统的安全阀等。阀门是系统实现自动化运行和安全运行管理的关键设备，低温管道上阀门应具备耐低温性能。高压管道上设有高压控制阀，加气枪前设置拉断截止阀。所有阀门选用定点生产厂家的高品质产品。站内安全放散阀选用全启式安全阀。根据以下公式进行计算：式中，－压力容器安全泄放量，（kg/h）；q－在泄放压力下液化气体的汽化潜热，（kJ/kg）;－保温层厚度,（m）；－常温下绝热材料的导热系数,（kJ/(m²·h·℃)t－泄放压力下的饱和温度，℃；Ar－容器受热面积，m²。立式压力容器－压力容器外径；－压力容器内最高液位，（m）。储罐安全阀的选择：由于时，有：其中：C—气体特性系数，，k为气体绝热系数k=Cp/CvK—排放系数，与安全阀结构有关，应根据实验数据确定，全起式安全阀K=0.60~0.70；Pd—安全阀的排放压力（绝压），Pd=1.1PS+0.1，（Mpa）；其中PS为安全阀的整定压力，（Mpa）；M—气体摩尔质量，（kg/kmol）；T—气体的温度，（K）；Z—气体在操作温度压力下的压缩系数；A—安全阀最小排气截面积，（mm²）；全起式安全阀，即h≥¼d1时，式中：h—安全阀的开启高度，（mm）；d1—安全阀最小流道直径，（阀座喉径），（mm）；所以，有：（13）仪表风系统LNG加气站工艺系统中，在需要紧急切断或需要实现自动化控制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动力控制气源。本项目确定采用的控制气源为压缩空气。仪表风系统主要设备为无油空压机、冷干机、氮气瓶、压力变送器等，出口气质满足《工业自动化仪表气源压力范围和质量》的要求。根据气动阀的仪表风压力和用量，对仪表风系统设备进行如下选型：设备名称： 全无油空气压缩机规格型号：AW-0.22/7(AW-30)尺寸（mm）：1340×520×975排气量： 0.22m3/min最高排气压力： 0.7～0.8MPa机体转速： 400转/min电机功率： 2.2KW5.4主要工程量佛山市禅城区城北天然气加气站设备材料表表5-3序号设备及材料名称型号规格标准或图号单位数量备注一设备1LNG储罐V=60m台22增压器Q=200Nm3/h台13EAG加热器Q=200Nm3/h台14潜液泵Q=220L/台25高压柱塞泵Q=1200L台26高压气化器Q=1500Nm3/h台27LNG加注机Q=190L台48CNG加气机Q=30Nm3/min台49顺序控制盘2100m台110储气井2口111储气井3口212仪表风系统套1二材料1管子Φ57×3.5GB/T14976米630Cr18Ni9Φ45×3.0GB/T14976米1180Cr18Ni9Φ32×3.0GB/T14976米900Cr18Ni9Φ32×4.5GB/T14976米30Cr18Ni9Φ25x4.0GB/T14976米2410Cr18Ni92阀门低温截止阀DN32PN2.5GB/T12221-2005个10Cr18Ni9DN25PN4.0GB/T12221-2005个80Cr18Ni9DN15PN4.0GB/T12221-2005个20Cr18Ni9DN50PN2.5GB/T12221-2005个60Cr18Ni9DN40PN2.5GB/T12221-2005个40Cr18Ni9DN15PN2.5GB/T12221-2005个20Cr18Ni9DN20PN2.5GB/T12221-2005个20Cr18Ni9低温紧急切断阀DN50PN4.0GB/T12221-2005个40Cr18Ni9DN40PN4.0GB/T12221-2005个80Cr18Ni9气动紧急切断阀DN25PN32GB/T12221-2005个20Cr18Ni9低温止回阀DN50PN2.5GB