加油加气站设备安全技术,孟振虎 江苏工业学院储运教研室 2009.6.1,引言 第一节加油加气站主要设备 加油站： 储油罐，加油机，各类管道和阀门，储罐附件，电子控制设备，电力电器设备，测压测温测液位仪表，消防安全设备；,LPG加气站： LPG储罐，LPGÇ潜液泵，LPG卸液泵，LPG充装泵或压缩机，LPG加气机，各类管道和安全阀件（安全阀，安全回流阀，过流阀，紧急切断阀），储罐附件，电子控制设备，电力电器设备，测压测温测液位仪表，消防安全设备； CNG加气站 CNG压缩机，高压储气井或储气瓶组，高压CNG加气机，各类高压管道和高压安全阀件，高压计量、测温、测压仪表，电子控制设备，电力电器设备，消防安全设备，压缩天然机脱硫脱水装置；,第二节 储存设备 主要包括：储油罐，LPG储罐，CNG高压储气井或储气瓶组： 属钢制压力容器范围 钢制压力容器和钢油罐设计基本知识 压力容器分级分类 a.按容器承受的压力p分级： 低压容器：0.1MPa≤p＜1.6MPa； 中压容器：1.6MPa≤p＜10.0MPa； 高压容器：10.0MPa≤p＜100.0MPa； 超高压容器： p＞100.0MPa 据此分级方法：加油站储油罐属低压容器；LPG加气站储罐属中压容器；CNG加气站储气瓶和储气井属高压容器。
b.按钢制压力容器安全技术监督和管理分类 分类依据：承受压力p的等级、压力p与容器容积V之乘积pV、介质特性用途及制造特点等综合因素分成三类 类别越高，安全技术监督和管理要求越严 第一类压力容器： 低压容器； 第二类压力容器： 中压容器； 易燃易爆介质或毒性为中度危害介质的低压反应容器或低压储存容器；毒性为极度或高度危害介质的低压容器；…………………,第三类压力容器：毒性为极度或高度危害介质的中压容器及pV≥0.2MPa·m3的低压容器； 易燃易爆或毒性为中度危害介质的中压容器 ; pV≥0.5MPa·m3的中压反应容器; pV≥10.0MPa·m3的中压储存容器； 高压容器；………………… 按上述分类方法知： 加油站储油罐属第二类压力容器； LPG加气站容积超过5.65m3的LPG储罐和CNG加气站高压储气井或储气瓶组均属第三类压力容器 安全技术监督和管理要求非常严格加油加气站压力容器材料 要求： 压力容器钢制造； 材料具有良好的延性和韧性； 具有较高的机械强度 压力容器钢：低碳钢、低合金钢 主要钢材有：Q235-A，20R，16MnR，15MnVR，18MnMoNbR，30CrMoR，Q345-A(B，C。
D)等 特别注意压力容器钢的延性和韧性指标 压力容器钢的延性和韧性指标：延伸率，断面收缩率，冲击韧性延性和韧性指标好的材料制造压力容器有下述优点: 有利于压力卷制加工； 焊接性能好； 对缺口伤痕不敏感，可以缓介应力集中的影响； 不易产生脆性断裂； 在爆炸时不产生碎片，能吸收部分爆炸能量，降低爆炸所造成的伤害 2、加油加气站储存设备结构和受力特点 (1)加油站储油罐 组成：筒体，封头，操作井加强环等 筒体：圆筒形筒体，厚度为4.5----5.5mm，多个圆筒形罐圈套合后搭接焊成； 封头：碟形，椭圆形，平盖三种，平盖封头厚6---8mm； 加强环：三角角钢支撑架受力特点: 受压状况不严重，内压为0.04MPa，外压(呼吸阀或通气孔引起)为0.001MPa但在埋地敷设时受非轴对称土压力作用，其刚度或稳定性要求很高 提高刚度或稳定性的措施：卧罐椭圆度不小于0.99；设多个三角角钢支撑架提高筒体刚度；罐圈套合焊接；平盖封头 但在受压较大或容量较大时尽量不采用平盖封头 埋地储油罐支座：多鞍式支座支撑优点：油罐载荷可以均匀传递给地基，覆土及罐内油品重量引起的轴向弯矩小，油罐抗浮锚固力比较均匀 地上储油罐支座：双鞍式支座。
埋地储油罐做法：,埋地储油罐抗浮验算： 抗浮验算公式 如果储油罐满足下式条件；（1）则抗浮要求满足式中：Gst-----罐体单位长度重量，N/m；Gso----作用在罐体单位长度上成棱拄体的土壤重量，N/m；VW----罐体单位长度埋入地下水部分的体积，m3/m；ρW----水的密度，kg/m3，ρW =1000kg/m3；K-----安全系数，K=1.2～1.5； g-----重力加速度，m/s2；g=9.81 m/s2；,,而（2）（3）式中： R-----油罐半径，m；t------油罐筒体壁厚，m；ρst-----油罐钢材的质量密度，kg/m3；Ho-----油罐筒体中心线到地表的距离，m；ρso-----土壤的堆密度，kg/m3；φ------土壤的内摩擦角而,,,如（1）式条件不满足，则必须进行抗浮锚固，抗浮锚固设施的重量由下式计算经锚固后应满足下式抗浮条件：（4）式中：ρc------基础或锚固墩材料的质量密度，kg/m3；Vc------平均到单位长度罐体上所带的基础或锚固墩的体积，m3/m 由此得到，为使油罐不被地下水浮起，平均到单位长度罐体上所应有的基础或锚固墩的体积Vc应满足下述条件：（5）抗浮计算所使用的一些数据:,表1. 土壤物理参数,,表2.基础或锚固墩材料的质量密度,,,,,(2)LPG加气站储罐 LPG储罐分类：圆筒形卧式储罐；球罐。
圆筒形卧式储罐结构特点和系列: 设计压力：1.8MPa 最高设计温度：-40---+60℃ 结构： 圆筒形筒体，椭圆或碟形封头，全部采用对接焊接，不允许采用搭接，焊缝必须进行光或超声波探伤 筒体厚度: 8---20mm； 封头厚度：8---22mm； 材料：优质碳素钢或低合金钢，20g，20R，16MnR，15MnVR钢材化学成份及机械性能满足相关标准 系列规格：2----120m3 常用规格：20，30，50，100 m3,球罐结构特点和系列构成：球体，人孔，接管，拉杆支座或裙式支座设计压力：1.8MPa设计温度：-40----60℃ 材料：优质碳素钢或低合金钢，20g，20R，16MnR，15MnVR钢材化学成份及机械性能满足相关标准 系列规格：50，120，200，400，650，1000，2000，3000，4000，5000 m3但一般LPG加气站储罐不采用球罐 注意：LPG加气站储罐绝对不允许过量充装，否则有可能会造成重大事故LPG加气站储罐的附件 (a). LPG加气站储罐的管道系统： 主要管道：进液管，出液管，气相管，液相管，液相回流管，LPG放散管 设置气相管的目的：平衡LPG被装和被卸储罐或容器液面上方压力，保持正常卸液或加气速度。
设置液相回流管的目的：调节LPG加气过程压力，防止因加气特点可能产生的超压 设置LPG放散管的目的：保证系统安全和保证正常操作的双重功能 (b). LPG加气站储罐的阀件系统：阀件系统：安全阀，单向阀，过流阀，紧急切断阀，液相安全回流阀，以及各种LPG专用阀件进液管，出液管，液相回流管上的单向阀一般设置在罐内 紧急切断阀设置在储罐气相和液相出口管道上 注意：所有阀门和附件的配置压力均应比系统设置压力高一个等级，并采用LPG介质专用阀件和附件；；LPG储罐安全阀必须为弹簧式全启安全阀；安全阀直径和数目必须经过计算或经验加以确定，阀口总流通面积必须符合相关要求；安全阀的开启压力：储罐介质最大工作压力的1.1---1.5倍，且不得大于设计压力c). LPG储罐安全阀流通面积计算 LPG储罐安全阀所需阀口总流通面积F： 安全阀阀口总流通面积F计算：cm2 (6)式中： α-------计算系数，α=38.45； γ-------LPG的汽化潜热，kJ/kg； p-------LPG储罐安全阀完全打开时的压力，MPa； M------LPG的平均分子量； A------LPG储罐的润湿面积，m2； T-------与p对应的LPG的饱和温度，K； C-------LPG储罐的保温修正系数，埋地情况下C=0.3，地上储罐在无保温层的情况下C=1.0。
上式中m2 （7）MPa （8） 式中： R-----LPG储罐半径，m；L-----LPG储罐总长，m；pmax-----LPG储罐最大工作压力，MPa 单个安全阀全开时气体流通面积Fi为：cm2 (9) 因为全启式安全阀抬起高度h与直径D0之关系为：(10),一般取（11） 故（12） LPG储罐所需要安全阀的数目为：（13）若安全阀阀口直径D0已确定，则所需要安全阀的数目n为：(14),若所需要安全阀的数目n已确定，则安全阀阀口直径D0为(15)(d). LPG储罐的紧急切断系统 LPG储罐的紧急切断系统包括： 紧急切断阀， 远程控制系统， 易熔金属塞自动切断装置或电子自动切断装置 要求：选用气动型，控制气源必须为不间断气源，切断响应时间不超过5秒 紧急切断方式和原理：,(e). LPG储罐接管第一道连接法兰要求：LPG储罐外第一道法兰必须采用高颈对焊法兰，不得采用平面法兰；法兰密封垫片必须采用金属缠绕垫片，不得采用石棉橡胶垫片；法兰连接螺栓必须采用高强度螺栓紧固组合，不得采用低碳钢螺栓紧固组合f). LPG储罐的测量仪表LPG储罐的测量仪表：压力表，液位计，温度计，压力、液位、温度传感器及信号远传设施。
压力表：量程：2.5---3.0MPa精度：1.5级及以上温度计：量程：-50---80℃精度：1.0级及以上液位计： 地上储罐：玻璃板式液位计； 地下储罐：内置式液位计 温度、压力、液位均应配置远传仪表， 所有仪表电器均应为本安型 f、LPG加气机:,（3）CNG加气站储气设备 CNG加气站分类: CNG加气母站和CNG加气子站CNG加气母站负责给CNG加气子站储气瓶充装CNG，同时给进站车辆加气，CNG加气子站则只负责给进站车辆加气 CNG加气站储气设备：储气瓶组（CNG加气子站）储气井组（CNG加气母站） CNG加气站是利用站内气瓶与车用气瓶之间压力差进行的车用CNG气瓶公称压力为16---20MPa，工作温度为-50----+60℃，工作水容积系列为30---120L CNG加气站储气瓶（井）组分成高、中、低三个压力等级瓶（井）组，各瓶（井）组应单独引管道到加气点或充装点，由加气或充装过程被加气或被充装瓶内压力变化由计算机控制自动进行切换，目的是保证加气或充装过程安全，并保证正常加气或充装速度A、储气瓶 最大允许充装压力：25.0MPa 公称工作压力：25.0Mpa(基准工作温度20℃时)。
设计压力：在基准工作温度20℃时充装至25.0MPa后温升至60℃时瓶内CNG之压力，大致在28.5---29.0MPa范围 系列：60---250L 规定：宜使用容积大于等于250升等高压大型储气装置材料：30CrMo钢材料的最大抗拉强度≤880MPa，屈服强度和抗拉强度之比即屈强比≤0.85 结构如下图B、储气井设计规范：SY/T6535—2002设计压力：32MPa最大允许充装压力：25.0MPa 井管直径：DN180，DN230，DN280 井管材料：石油套管，符合API Spec5CT规定，钢级：TP80CQJ 实际屈服强度宜选：552----758MPa 实际抗拉强度宜选：689----826MPa最大抗拉强度≤880MPa， 屈服强度和抗拉强度之比即屈强比≤0.9 井管深度：50---150m，井管之间中心距大于等于0.8m 规格系列：1---10m3 结构型式见图：,主要装置：井口装置，井底封头，井筒 井口位置：宜建在加气站内，不宜是在碎石、砂砾类等成孔条件差时土壤或腐蚀性土壤地区 储气井建造过程：,第三节 加气站动力设备 加油站动力设备：加油泵 LPG加气站动力设备:卸液泵、加气充装泵、压缩机。
CNG加气站动力设备:压缩机 1、LPG加气站的泵和压缩机 （1）相关规定A、 卸车泵B、 加气充装泵埋地储罐宜采用潜液泵，地上储罐也可采用地面泵2）泵进、出口管路A、出液管口设置于罐底时，充装泵管路系统设计应符合下述规定要求:(a)泵进、出口宜安装长度不小于0.3m的挠性管或其它防振措施;,。