焦炉气汽车加气站设计*

2013-05-05李一鸣何锋王海涛李欢贵州大学六盘水新蓝天科技有限公司

石油石化节能 2013年9期

关键词：焦炉气井工艺流程

李一鸣何锋王海涛李欢（.贵州大学；.六盘水新蓝天科技有限公司）

焦炉气汽车加气站设计*

李一鸣1何锋1王海涛2李欢1（1.贵州大学；2.六盘水新蓝天科技有限公司）

焦炉气汽车是清洁能源汽车，其加气站的合理化设计是焦炉气汽车运营的基本保障。根据国家相关标准和规范，从焦炉气汽车加气站的总体布局、加气工艺流程和加气站安全三个方面进行了合理化设计，提高了焦炉气汽车加气站安全性。

焦炉气汽车加气站设计

引言

汽车尾气排放约占城市空气污染总量的 22%，尾气中硫化物和可吸入颗粒物排放超标是导致国内多个城市出现雾霾天气的重要因素之一。焦炉气汽车是一种清洁能源汽车，能有效地改善汽车尾气排放对环境的影响。焦炉气作为车用燃气在加气站中要进行净化、脱水、调压等多个工序，同时焦炉气属于易燃易爆气体，其主要成分是氢气和甲烷，氢气占 55%～60%，甲烷占 23%～27%，加气站的合理设计对其安全性至关重要。

随着替代燃料汽车的发展，国内外在其加气站的建设方面已经取得了一定的成果。A.J.C.M. Matthijsen 等人在决定三个不同规模加氢站安装管道建设中，采用一个虚拟加氢站计算外部的安全性和第三方距离，对加氢站安全间距提出合理化建议[1]。四川大学童岱等从布局选址的角度分析了影响加气站安全因素，选择合理的安全评价要素，确定出相应权系数，建立起加气站安全性评价的模型[2]。西南石油大学舒浩纹等对CNG汽车加气站的加气工艺流程及地下储气井结构进行优化设计，提高CNG汽车加气站的安全性[3]。

我国首座焦炉气汽车加气站在贵州省六盘水市示范运营，该加气站日供气 3×104m3，满足 300～400辆出租车和50辆公交车需求。由于焦炉气汽车加气站尚未有国家标准，为保障加气站安全运营，根据《加氢站技术规范》[4]、《汽车加油加气站设计与施工规范》[5]、《建筑灭火器配置设计规范》[6]、《建筑物防雷设计规范》[7]等国家标准规范，对焦炉气加气站建设的选址布局，工艺流程以及安全方面进行合理化设计。

1 加气站布局要求

焦炉气汽车加气站是甲类防火、防爆危险场所，选址应在交通主干道附近，避开人口稠密的地带，并且与周边公共建筑、交通道路设施等的距离必须满足防火间距的要求。加气站内压缩机组、储气瓶组与周围建筑物的防火间距是加气站布局设计的关键，重要公共建筑防火距离大于50m ，人员密集场所防火距离大于25m，压缩天然气储气井与站内营业室、变配电室等建筑物的防火距离不小于10m。站内道路环状布置，另设有宽度6m的环形消防通道，路面净空 4.5m，满足消防车通行要求。充装间为敞开式罩棚，高度为 4.5m。加气岛设四车道，每车道宽6m，长20m，各车道中间设置双枪售气机两台，便于两侧车辆同时加气，提高加气站加气效率。

焦炉气汽车加气站按功能分为工艺区、加气区、生产辅助区三个部分。工艺区由气体净化系统、压缩系统、储气井、循环冷却水系统等组成；加气区由加气机和罩棚组成；生产辅助区由仪表间、配电室、办公楼等组成。站区设一个对外入口，出口与站外公路相连，并留有等待加气的停车坪，以方便车辆出入。主要产噪设备压缩机、冷却水塔布置在站区中央，加气岛、办公楼布置在靠路侧，减小噪声污染。

2 加气站工艺流程

加气站通过城市煤气管网引入焦炉气，管网中焦炉气的硫、萘、焦油等杂质含量较多，不能满足车用燃料的要求，在加气站中需要进行深度净化和脱水处理，工艺流程可分为净化工艺，加压脱水工艺以及加气工艺，工艺流程见图1。

图1 加气站工艺流程

管网中的焦炉气进入二级脱硫塔，采用活性炭和 CT8-6 脱硫剂对焦炉气进行脱硫和脱焦油处理，在脱硫塔出口设有过滤装置，防止脱硫剂粉末及焦炉气中微粒、粉尘进入加气机，过滤后的焦炉气进入脱萘塔进行脱萘处理。

由于焦炉气中水蒸气较多且含量不稳定，为了提高脱水效率和减小运营成本，焦炉气汽车加气站采用级间双塔干燥器对净化后的焦炉气进行加压脱水处理。干燥器设置在压缩机3级冷却器出口，使用4A分子筛，在脱水的同时还能对焦炉气中的硫化氢、二氧化硫等残余杂质进行脱除。从极间双塔干燥器出来的焦炉气再回到压缩机压缩至 25MPa，分别经优先顺序盘控制由高、中、低储气区域按预定顺序向汽车加气。

3 加气站安全设计

焦炉气为易燃易爆气体，气体泄露是焦炉气汽车加气站的主要安全隐患。在进入加气站的管道上设置紧急截断阀，高压管路系统选用不锈钢无缝钢管，压缩机和高压气瓶组所在的工艺区设有可燃气体浓度报警器，在压缩机出口的高压管线上设有安全阀，并在压缩机进出口设高、低压报警和高压越限停机装置，以提高焦炉气加气站的安全性。售气系统设有超压联动控制元件及拉断阀，避免加气过程中人员操作造成的事故隐患。压缩机系统采用空气冷气热交换系统进行冷却，热交换后的空气排放温度约高于环境温度11℃，不对站内环境造成影响，压缩机采用隔音舱处理，保障工作时站内噪音符合环保降噪要求。

加气站的工艺区内配置 15kg手提式灭火器 2台、办公区配备 8kg手提式灭火器6台、加气岛配备 4台8kg手提式灭火器。为保障工艺区与办公区及加气区域的运行安全，站区内设有10m的防火隔离墙。加气站内地埋式高压储气井四周，回填厚度大于 0.3m 的干净沙土，高压储气井的通气管管口安装阻火器。

加气站站房采用砖混结构，储气罐组和加气岛部分采用钢筋混凝土柱和钢结构网架，抗震等级按要求进行设计，加气站所有火灾和爆炸危险场所的照明设备均选择防爆灯具。各储气井设有防雷、防静电接地，变电室变压器中性点接地，车间采用TN-S系统，以防止加气站雷击引发事故。