郭李平

(山西省呂梁市東義集團(tuán)煤氣化有限公司，山西呂梁 033000)

目前，日益嚴(yán)重的空氣污染已成為困擾各國政府的難題。為了解決日益嚴(yán)重的大氣環(huán)境污染問題，世界各國都提出了各種適合本國國情的解決辦法。使用天然氣替代汽油、柴油作為汽車燃料，可使CO，CO2，SO2，碳?xì)浠衔?，氮氧化合物以及噪聲的污染大幅度減少，是減少汽車尾氣污染問題的最安全、經(jīng)濟、有效的方式。因此，天然氣的利用對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決大氣環(huán)境污染問題，都有重大意義?？茖W(xué)合理的利用天然氣必然要對各利用階段的場站進(jìn)行合理布局和規(guī)劃，特別是隨著CNG汽車用戶逐漸增多，加氣站的布局在城市建設(shè)中愈發(fā)重要。

1 門站

1.1 概述

天然氣門站是城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的大門。門站的主要功能是輸配、凈化、計量、調(diào)壓和加臭。

1.2 站址選擇原則

天然氣門站和儲配站的選擇應(yīng)綜合考慮諸多相關(guān)因素，應(yīng)既有利于減少工程投資，也要確保安全，遵循的原則如下:

1)站址應(yīng)符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求;2)盡量靠近用氣負(fù)荷中心，減少輸氣管道長度，以節(jié)省投資。建站地區(qū)應(yīng)具備較完善的外部依托條件;3)門站站址應(yīng)結(jié)合長輸管線位置確定;4)門站和儲配站應(yīng)少占農(nóng)田、節(jié)約用地，并注意與城鎮(zhèn)景觀等協(xié)調(diào);5)根據(jù)輸配系統(tǒng)具體情況，儲配站與門站可合建;6)工程地質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求;7)交通便利，供電、供水及通訊容易解決;8)儲配站內(nèi)的儲氣罐與站外的建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016建筑設(shè)計防火規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。站內(nèi)露天燃?xì)夤に囇b置與站外建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)符合甲類生產(chǎn)廠房與廠外建、構(gòu)筑物的防火間距的要求。

1.3 門站規(guī)劃

依據(jù)以上原則，現(xiàn)狀在呂梁市城區(qū)東側(cè)田家會街道辦事處上樓橋村已建設(shè)有一座分輸站和一座門站，氣源接榆濟線田家會上樓橋村閥室，分輸站和門站各占地約0.5 ha，該站交通便利，滿足規(guī)范安全距離要求。根據(jù)門站供氣范圍的用氣量統(tǒng)計，規(guī)劃擴建門站，建設(shè)規(guī)模為86萬m3/d，日常供氣規(guī)模為56萬m3/d。

規(guī)劃近期再建兩座門站，一座在北城區(qū)郭家溝，距臨縣—臨汾煤層氣管線的4號閥室4 km，門站各占地約0.5 ha，門站規(guī)模為90萬m3/d，日常供氣規(guī)模為60萬m3/d;另一座在棗林溝張家山，臨縣—離石天然氣管線的分輸站旁，分輸站和門站各占地0.5 ha，門站規(guī)模為90萬m3/d，日常供氣規(guī)模為60萬m3/d。這樣規(guī)劃期末將形成三座門站共同向呂梁市城區(qū)供氣，形成一網(wǎng)多源的供氣格局。

1.4 門站工藝流程

天然氣高壓管道經(jīng)呂梁市分輸站引出進(jìn)入?yún)瘟菏虚T站，經(jīng)過濾、計量、調(diào)壓，一部分進(jìn)入市區(qū)中壓管網(wǎng)，一部分進(jìn)入工業(yè)專用管道，經(jīng)專用調(diào)壓站接入工業(yè)用戶，還有一部分進(jìn)入CNG加氣母站及遠(yuǎn)期儲氣設(shè)施。同時為了供氣系統(tǒng)安全運行，在出站之前設(shè)加臭裝置，最后進(jìn)入?yún)瘟菏刑烊粴廨斉涔芫W(wǎng)，為呂梁市供氣。

門站流程示意圖如圖1所示。

圖1 門站流程示意圖

1.5 門站布置

門站按功能分區(qū)，分為生產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)輔助區(qū)，生產(chǎn)區(qū)主要功能是天然氣的儲存、調(diào)壓、加臭，生產(chǎn)輔助區(qū)的功能是為生產(chǎn)區(qū)服務(wù)，配置相應(yīng)的水電設(shè)施及控制系統(tǒng);該站生產(chǎn)區(qū)由工藝裝置區(qū)組成。生產(chǎn)輔助區(qū)由生產(chǎn)輔助用房(由變配電室、車庫、庫房組成)，綜合樓，門衛(wèi)組成。門站占地約5 000 m2，同時預(yù)留加氣母站用地5 000 m2以及儲氣用地4 000 m2，規(guī)劃共用地面積為14 000 m2。因門站生產(chǎn)性質(zhì)為甲類，站內(nèi)建(構(gòu))筑物之間的防火間距均滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》及《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。站內(nèi)除了必要的道路及回車場外，盡量減少硬質(zhì)地面，增大綠地面積，美化環(huán)境，綠化率大于30%。

門站主要工藝設(shè)備為調(diào)壓裝置、計量裝置、加臭裝置橇塊。

2 CNG加氣站

2.1 目前壓縮天然氣發(fā)展情況

壓縮天然氣是將天然氣在高壓條件下(20 MPa～25 MPa)儲存在鋼瓶中，通過汽車運輸，作為燃料供應(yīng)某些距離較為適當(dāng)?shù)墓I(yè)、居民及城市汽車用戶使用，從而替代其他燃料。壓縮天然氣驅(qū)動汽車(簡稱CNG汽車)是一種以天然氣代替燃油的新型汽車。壓縮天然氣是一種新型、經(jīng)濟、安全的清潔燃料，具有優(yōu)良的燃燒特性和極低的廢氣排放指標(biāo)。汽車加氣量主要包含兩方面內(nèi)容:1)為呂梁市公交公司的公交車提供壓縮天然氣作為燃料;2)為呂梁市出租車提供壓縮天然氣作為燃料。

1)呂梁市公交車。根據(jù)《呂梁市城市公共交通專項規(guī)劃》，2015年公交需求量為292輛，2030年公交需求量為500輛。規(guī)劃近期改裝車輛263輛;遠(yuǎn)期全部采用天然氣加氣。按每輛車每天運營200 km，每百公里耗汽油20 L;每百公里耗柴油19 L計算(每1.0 m3天然氣可代替汽油約1.15 L，替代柴油約0.9 L)。壓縮天然氣加氣量為:近期:0.91 ×104m3/d;遠(yuǎn)期:1.74 ×104m3/d。

2)呂梁市出租車公司。根據(jù)《呂梁市城市公共交通專項規(guī)劃》，2015年出租車需求量為700輛，2030年為1 200輛。規(guī)劃近期改裝車輛按70%計，將改裝車輛490輛，遠(yuǎn)期改裝車輛考慮85%，將改裝車輛850輛，按每輛車每天行駛200 km，每百公里耗汽油12 L計算，壓縮天然氣加氣量為:近期:1.02×104m3/d;遠(yuǎn)期:2.12 ×104m3/d。

3)其他車輛。根據(jù)規(guī)劃人口，到規(guī)劃期末，呂梁市中心城區(qū)汽車戶均約1.2萬輛，總量約為20萬輛，改裝用氣車輛按照50%計算約為10萬輛。按照每天行駛30 km，百公里耗油10 L計算，遠(yuǎn)期用氣量:17.8×104m3/d。

汽車加氣用量見表1。

表1 汽車加氣用氣量表

2.2 CNG加氣母站

根據(jù)《山西省天然氣加氣站專項規(guī)劃》，呂梁市規(guī)劃CNG加氣母站2座，分別位于田家會街道辦事處上樓橋村和北城區(qū)郭家溝，既向呂梁市區(qū)供氣也向周邊縣市供氣，每個站規(guī)劃供氣量為15 萬 m3/d，占地面積約 0.5 ha。

2.3 加氣站

根據(jù)用氣量預(yù)測，高峰月均日用氣量近期為2.52萬m3/d，遠(yuǎn)期為21.66萬m3/d，同時結(jié)合山西省CNG加氣站總體規(guī)劃和呂梁市天然氣(煤層氣)汽車加氣站發(fā)展規(guī)劃，確定近期建5座CNG加氣站，遠(yuǎn)期再建3座CNG加氣站。

加氣站的等級按照表2標(biāo)準(zhǔn)確定。

表2 壓縮天然氣加氣站的等級劃分

2.4 加氣方案

工藝流程示意圖如圖2所示。

圖2 加氣工藝流程示意圖

2.5 CNG加氣站布置原則

1)CNG加氣站的選址必須服從呂梁市城市總體及消防、環(huán)保等相關(guān)要求。2)平衡布點，協(xié)調(diào)發(fā)展。3)利于城市交通設(shè)施的充分利用和交通暢通。4)CNG加氣站與周圍建、構(gòu)筑物的防火距離必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》的規(guī)定，并遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通訊和交通樞紐等。5)CNG加氣站站址應(yīng)具有適宜的地形、工程地質(zhì)、氣源、供電和給排水條件，交通方便。6)CNG加氣站應(yīng)少占農(nóng)田、節(jié)約用地，并應(yīng)注意與城市景觀協(xié)調(diào)。

加氣站的場址選擇還需符合《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》，在城市建成區(qū)內(nèi)不應(yīng)建一級加氣站，在城市人員稠密區(qū)設(shè)置的加氣站宜為三級;對重要公共建筑和涉及國計民生的其他重要建、構(gòu)筑物周圍100 m范圍內(nèi)不得建加氣站。

2.6 CNG工程技術(shù)及管理中心

在發(fā)展燃?xì)馄嚂r，應(yīng)注重改車與建站的相互配合，將公交車和出租車作為首要發(fā)展對象，配合加氣站的建設(shè)，逐步實施。在汽車上使用天然氣，現(xiàn)階段主要采取改造在用汽車，即保留原有的燃油供給系統(tǒng)，新增車用壓縮天然氣供給系統(tǒng)，包括鋼瓶、減壓閥、自動調(diào)節(jié)混合器、燃料配管、油—氣轉(zhuǎn)換裝置、安全裝置、壓力表等。將燃油汽車改造成通過轉(zhuǎn)換裝置可選擇天然氣或燃油的雙燃料天然氣汽車。

在用汽車的改造必須進(jìn)行試驗，對不同型號和排量的汽車發(fā)動機與選用的供氣系統(tǒng)主要裝置減壓閥和混合器，在裝用前必須進(jìn)行匹配試驗，選擇最佳調(diào)整方案取得最優(yōu)動力性，經(jīng)濟性效果和較低的污染物排放量。所以汽車配氣及燃燒系統(tǒng)改造主要有以下幾方面工作:

1)試驗并取得數(shù)據(jù)。2)確定調(diào)整參數(shù)及最佳調(diào)整議案。3)進(jìn)行汽車車體改造及燃?xì)庀到y(tǒng)改造。

為確保安全和燃?xì)馄図椖康慕】蛋l(fā)展，燃?xì)馄嚫难b應(yīng)在政府統(tǒng)籌規(guī)劃下進(jìn)行，燃?xì)馄嚨母难b須經(jīng)政府相關(guān)部門審查批準(zhǔn)許可的有專業(yè)資質(zhì)的單位和企業(yè)來實施。建設(shè)一座包括燃?xì)馄嚫难b、燃?xì)馄囖D(zhuǎn)換裝置組裝、燃?xì)馄嚈z測等生產(chǎn)設(shè)施，并對燃?xì)馄囻{駛員、加氣站操作人員進(jìn)行執(zhí)業(yè)培訓(xùn)的工程技術(shù)及管理中心。

3 結(jié)語

城市天然氣的發(fā)展應(yīng)用離不開配套設(shè)施的建設(shè)，加氣站的建成發(fā)揮作用必須要有CNG汽車的使用，兩者既緊密聯(lián)系又互相制約，加氣站建設(shè)既不能超前，也不能滯后。城市在期待天然氣帶來的清潔與便利，更要重視基本場站環(huán)節(jié)的科學(xué)與合理建設(shè)，扎實的做好基礎(chǔ)建設(shè)工作，為城市長遠(yuǎn)發(fā)展做好鋪墊。

［1］詹淑慧，李德英.燃?xì)夤こ蹋跰］.北京:水利水電出版社，2008.

［2］嚴(yán)銘卿，廉樂明.天然氣輸配工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］嚴(yán)銘卿.燃?xì)夤こ淘O(shè)計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］鄧 淵.煤氣規(guī)劃設(shè)計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.