李一鳴 何鋒 王海濤 李歡（.貴州大學(xué)；.六盤水新藍天科技有限公司）

焦爐氣汽車加氣站設(shè)計*

李一鳴1何鋒1王海濤2李歡1（1.貴州大學(xué)；2.六盤水新藍天科技有限公司）

焦爐氣汽車是清潔能源汽車，其加氣站的合理化設(shè)計是焦爐氣汽車運營的基本保障。根據(jù)國家相關(guān)標準和規(guī)范，從焦爐氣汽車加氣站的總體布局、加氣工藝流程和加氣站安全三個方面進行了合理化設(shè)計，提高了焦爐氣汽車加氣站安全性。

焦爐氣汽車 加氣站 設(shè)計

引言

汽車尾氣排放約占城市空氣污染總量的 22%，尾氣中硫化物和可吸入顆粒物排放超標是導(dǎo)致國內(nèi)多個城市出現(xiàn)霧霾天氣的重要因素之一。焦爐氣汽車是一種清潔能源汽車，能有效地改善汽車尾氣排放對環(huán)境的影響。焦爐氣作為車用燃氣在加氣站中要進行凈化、脫水、調(diào)壓等多個工序，同時焦爐氣屬于易燃易爆氣體，其主要成分是氫氣和甲烷，氫氣占 55%～60%，甲烷占 23%～27%，加氣站的合理設(shè)計對其安全性至關(guān)重要。

隨著替代燃料汽車的發(fā)展，國內(nèi)外在其加氣站的建設(shè)方面已經(jīng)取得了一定的成果。A.J.C.M. Matthijsen 等 人 在 決 定三個 不 同 規(guī) 模 加 氫 站 安 裝 管道建設(shè)中，采用一個虛擬加氫站計算外部的安全性和第三方距離，對加氫站安全間距提出合理化建議[1]。四川大學(xué)童岱等從布局選址的角度分析了影響加氣站安全因素，選擇合理的安全評價要素，確定出相應(yīng) 權(quán) 系 數(shù) ， 建 立 起 加 氣 站 安 全 性 評 價 的 模 型[2]。 西南石油大學(xué)舒浩紋等對CNG汽車加氣站的加氣工藝流程及地下儲氣井結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，提高CNG汽車 加氣站的 安 全 性[3]。

我國首座焦爐氣汽車加氣站在貴州省六盤水市示范運營，該加氣站日供氣 3×104m3，滿足 300～400輛出租車和50輛公交車需求。由于焦爐氣汽車加氣站尚未有國家標準，為保障加氣站安全運營，根 據(jù) 《加 氫 站技術(shù)規(guī) 范》[4]、《汽 車加油加 氣 站 設(shè) 計與 施 工 規(guī) 范》[5]、《建 筑 滅 火 器 配 置 設(shè) 計 規(guī) 范》[6]、《建 筑 物 防雷設(shè)計規(guī) 范》[7]等 國 家標準規(guī) 范 ， 對 焦 爐氣加氣站建設(shè)的選址布局，工藝流程以及安全方面進行合理化設(shè)計。

1 加氣站布局要求

焦爐氣汽車加氣站是甲類防火、防爆危險場所，選址應(yīng)在交通主干道附近，避開人口稠密的地帶，并且與周邊公共建筑、交通道路設(shè)施等的距離必須滿足防火間距的要求。加氣站內(nèi)壓縮機組、儲氣瓶組與周圍建筑物的防火間距是加氣站布局設(shè)計的關(guān)鍵，重要公共建筑防火距離大于50m ，人員密集場所防火距離大于25m，壓縮天然氣儲氣井與站內(nèi)營業(yè)室、變配電室等建筑物的防火距離不小于10m。站內(nèi)道路環(huán)狀布置，另設(shè)有寬度6m的環(huán)形消 防 通道 ， 路 面 凈 空 4.5m， 滿 足 消 防 車通 行 要求。充裝間為敞開式罩棚，高度為 4.5m。加氣島設(shè)四車道，每車道寬6m，長20m，各車道中間設(shè)置雙槍售氣機兩臺，便于兩側(cè)車輛同時加氣，提高加氣站加氣效率。

焦爐氣汽車加氣站按功能分為工藝區(qū)、加氣區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)三個部分。工藝區(qū)由氣體凈化系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲氣井、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等組成；加氣區(qū)由加氣機和罩棚組成；生產(chǎn)輔助區(qū)由儀表間、配電室、辦公樓等組成。站區(qū)設(shè)一個對外入口，出口與站外公路相連，并留有等待加氣的停車坪，以方便車輛出入。主要產(chǎn)噪設(shè)備壓縮機、冷卻水塔布置在站區(qū)中央，加氣島、辦公樓布置在靠路側(cè)，減小噪聲污染。

2 加氣站工藝流程

加氣站通過城市煤氣管網(wǎng)引入焦爐氣，管網(wǎng)中焦爐氣的硫、萘、焦油等雜質(zhì)含量較多，不能滿足車用燃料的要求，在加氣站中需要進行深度凈化和脫水處理，工藝流程可分為凈化工藝，加壓脫水工藝以及加氣工藝，工藝流程見圖1。

圖1 加氣站工藝流程

管網(wǎng)中的焦爐氣進入二級脫硫塔，采用活性炭和 CT8-6 脫硫劑對焦爐氣進行脫硫和脫焦油處理，在脫硫塔出口設(shè)有過濾裝置，防止脫硫劑粉末及焦爐氣中微粒、粉塵進入加氣機，過濾后的焦爐氣進入脫萘塔進行脫萘處理。

由于焦爐氣中水蒸氣較多且含量不穩(wěn)定，為了提高脫水效率和減小運營成本，焦爐氣汽車加氣站采用級間雙塔干燥器對凈化后的焦爐氣進行加壓脫水處理。干燥器設(shè)置在壓縮機3級冷卻器出口，使用4A分子篩，在脫水的同時還能對焦爐氣中的硫化氫、二氧化硫等殘余雜質(zhì)進行脫除。從極間雙塔干燥器出來的焦爐氣再回到壓縮機壓縮至 25MPa，分別經(jīng)優(yōu)先順序盤控制由高、中、低儲氣區(qū)域按預(yù)定順序向汽車加氣。

3 加氣站安全設(shè)計

焦爐氣為易燃易爆氣體，氣體泄露是焦爐氣汽車加氣站的主要安全隱患。在進入加氣站的管道上設(shè)置緊急截斷閥，高壓管路系統(tǒng)選用不銹鋼無縫鋼管，壓縮機和高壓氣瓶組所在的工藝區(qū)設(shè)有可燃氣體濃度報警器，在壓縮機出口的高壓管線上設(shè)有安全閥，并在壓縮機進出口設(shè)高、低壓報警和高壓越限停機裝置，以提高焦爐氣加氣站的安全性。售氣系統(tǒng)設(shè)有超壓聯(lián)動控制元件及拉斷閥，避免加氣過程中人員操作造成的事故隱患。壓縮機系統(tǒng)采用空氣冷氣熱交換系統(tǒng)進行冷卻，熱交換后的空氣排放溫度約高于環(huán)境溫度11℃，不對站內(nèi)環(huán)境造成影響，壓縮機采用隔音艙處理，保障工作時站內(nèi)噪音符合環(huán)保降噪要求。

加氣站的工藝區(qū)內(nèi)配置 15kg手提式滅火器 2臺、辦公區(qū)配備 8kg手提式滅火器6臺、加氣島配備 4臺8kg手提式滅火器。為保障工藝區(qū)與辦公區(qū)及加氣區(qū)域的運行安全，站區(qū)內(nèi)設(shè)有10m的防火隔離墻。加氣站內(nèi)地埋式高壓儲氣井四周，回填厚度大于 0.3m 的干凈沙土，高壓儲氣井的通氣管管口安裝阻火器。

加氣站站房采用磚混結(jié)構(gòu)，儲氣罐組和加氣島部分采用鋼筋混凝土柱和鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，抗震等級按要求進行設(shè)計，加氣站所有火災(zāi)和爆炸危險場所的照明設(shè)備均選擇防爆燈具。各儲氣井設(shè)有防雷、防靜電接地，變電室變壓器中性點接地，車間采用TN-S系統(tǒng)，以防止加氣站雷擊引發(fā)事故。

4 結(jié)語

焦爐氣汽車是一種清潔能源汽車，焦爐氣汽車及其加氣站的設(shè)計與運營仍處在一個起步階段。在加氣站布局設(shè)計、加氣工藝流程設(shè)計以及加氣站消防安全設(shè)計三個方面，充分考慮影響加氣站安全性的因素，提出了焦爐氣汽車加氣站建站的合理化設(shè)計方案，為焦爐氣汽車加氣站的完善建設(shè)提供參考。

[1]AJCMMatthijsen,ESKooi,Bilthoven.Safetydistancesfor hydrogenfillingstations.FuelCellsBulletin,2006(3):2-5.

[2]童岱,黃海波,龍其云.城市 CNG 汽車加氣站選址安全性評價方法[J].天然氣工業(yè),2004,24(3):1-3.

[3]舒浩紋,劉蘇,吳曉南,等.CNG 加氣站工藝流程優(yōu)化設(shè)計探討[J].油氣儲運,2012,30(5):5-6.

[4]GB50516—2010 加氫站技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2010.

[5]GB50156—2002 汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2006.

[6]GB50140—2005 建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2005.

[7]GB50057—2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2011.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.009.012

2013-04-15）

李一鳴，貴州大學(xué)機械工程學(xué)院碩士研究生，從事節(jié) 能 與 新能 源 汽 車研 究 工 作， E-mail： mingwangxingxing@163.com，地址：貴州省貴陽市花溪區(qū)貴州大學(xué)新校區(qū)機械工程學(xué)院，550025。

貴州小科技計劃項目[黔科合重大專項字 （2012） 6001]