張國(guó)棟（興平市安邦天然氣有限公司，陜西興平713199）

淺析天然氣加氣站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張國(guó)棟（興平市安邦天然氣有限公司，陜西興平713199）

天然氣以自身的清潔、高效、儲(chǔ)備豐富、開(kāi)采技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)，逐漸在國(guó)內(nèi)的各個(gè)能源領(lǐng)域中，取得了廣闊的市場(chǎng)前景。本文探討了天然氣加氣站建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的相關(guān)要點(diǎn)，并做出了合理的建議與分析，以促進(jìn)加氣站建設(shè)的發(fā)展。

天然氣；加氣站；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

1 引言

天然氣，是一種以甲烷為主要成分的氣體混合物，在汽車加氣領(lǐng)域，一般以高壓壓縮的形式（簡(jiǎn)稱CNG）和低溫液化的形式（簡(jiǎn)稱LNG）應(yīng)用。由于天然氣具備了清潔、高效、技術(shù)成熟、儲(chǔ)量大等方面的優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸成為汽油、柴油、液化石油氣（LPG）等能源的重要替代能源，逐漸得到大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。

2 天然氣加氣站基本設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行加氣站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的國(guó)家以及關(guān)于加氣站的相關(guān)信息做好充分的了解，將加氣站的發(fā)展形勢(shì)做好合理的掌握，從而在未來(lái)的道路上能夠給加氣站的性能以及建設(shè)保留設(shè)計(jì)空間。

因此，設(shè)計(jì)加氣站主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①以國(guó)外的相關(guān)加氣站設(shè)計(jì)與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)作為參考，發(fā)展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證天然氣加氣站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化與安全化，盡可能縮短其安全距離。②盡可能將占地面積控制在合理大小，如CNG加氣站宜確保橇裝式壓縮機(jī)站的安裝方便，減少或不建永久性建筑，從而降低其建設(shè)成本、提高運(yùn)行效益。③加氣站在必要的情況下，可置保溫設(shè)備。如果處于寒冷地區(qū)，在采用水冷時(shí)，往往易碰發(fā)生水結(jié)冰的問(wèn)題，給維護(hù)工作的開(kāi)展造成阻礙，因此，該地區(qū)的加氣站壓縮機(jī)氣缸、級(jí)間冷卻方式，均應(yīng)當(dāng)避免水冷，而適宜采用風(fēng)冷。

3 天然氣加氣站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 外部設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)天然氣加氣站外部結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，在于控制好主要站內(nèi)設(shè)備與周邊道路、房屋以及電力設(shè)施等之間的距離，尤其需要注意合理設(shè)置液化天然氣（LNG）的低溫儲(chǔ)罐、壓縮天然氣（CNG）儲(chǔ)氣容器、加氣機(jī)、加氣柱、卸車點(diǎn)與放散口等。其間距不能過(guò)小，從而避免造成安全問(wèn)題；但也不能取值過(guò)大，導(dǎo)致土地資源的浪費(fèi)。

3.2 內(nèi)部設(shè)計(jì)要點(diǎn)

相關(guān)人員在布置工藝設(shè)備以及設(shè)施等方面，應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)工藝環(huán)節(jié)來(lái)合理的布置，并且將里面的設(shè)備及其設(shè)施間的距離做好恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2.1 罐池區(qū)

LNG低溫儲(chǔ)罐和潛液泵（LNG泵橇）都應(yīng)當(dāng)設(shè)置于罐池以內(nèi)，并確保罐池的內(nèi)部地面相較于外部地面要低1m，設(shè)置有集液池，可以在發(fā)生意外時(shí)，將所泄露的低溫LNG液體集中至一起，從而減緩氣化的速率，從而達(dá)到降低危害的目的。為便于操作，儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)集中設(shè)置于罐池中部，而潛液泵、柱塞泵則可以布置于罐池兩邊。每個(gè)LNG儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)LNG橇、LCNG橇，從而實(shí)現(xiàn)LNG、CNG加氣。儲(chǔ)罐之間則可以使用液相管、氣相管聯(lián)通，液相管、氣相管則分別與LNG泵橇下、上充進(jìn)行裝管連接，利用氣動(dòng)控制閥，確保各個(gè)罐的充裝與液位平衡，使兩種加氣功能，均可以在最大限度上地利用儲(chǔ)存LNG液體。

將站房、卸車點(diǎn)、LNG加氣機(jī)等設(shè)置于罐池一側(cè)，而將氣化器、CNG儲(chǔ)氣瓶組等設(shè)備設(shè)置于另一側(cè)，而LNG（低壓）、CNG（高壓）放散口處，則需要布置氣化器，罐池與LNG加氣島使用LNG管溝進(jìn)行連接，而將儲(chǔ)氣設(shè)施和CNG加氣島使用CNG管溝連接。

3.2.2 罩棚區(qū)

對(duì)于加氣島的間距設(shè)計(jì)，要求其轉(zhuǎn)彎預(yù)留半徑應(yīng)當(dāng)在9m及其以上。在LNG卸車點(diǎn)附近，LNG槽車的轉(zhuǎn)彎，則應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)其預(yù)留半徑在15m及其以上。站內(nèi)主罩棚加氣汽車、LNG槽車路線、輔助罩棚加氣汽車的行車路線等，均應(yīng)當(dāng)注意各自分明，避免相互之間的影響。

4 天然氣加氣站設(shè)計(jì)實(shí)例分析

4.1 項(xiàng)目概況

本加氣站位于某一公交公司的站場(chǎng)內(nèi)，主要為站場(chǎng)內(nèi)的公交車加氣，并預(yù)留以后對(duì)外經(jīng)營(yíng)加氣的功能，在設(shè)計(jì)上包含LNG以及CNG加氣功能。加氣站占地面積約3495m2，設(shè)計(jì)加氣規(guī)模為2.5×104m3/d，主要設(shè)施分為土建、工藝等。而在工藝設(shè)備的選型方面，采用了橇裝泵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，且占地面積小，安裝工程量少。按照新規(guī)范分類，該站屬于LNG/L-CNG二級(jí)加氣合建站。

4.2 加氣站總體布局

本加氣站總體布局包括LNG罐池、加氣罩棚、站房等單體部分，其工藝流程如圖1所示。LNG罐池位于中間，而主加氣罩棚則設(shè)置于罐池的下方，輔助加氣罩棚設(shè)置于罐池的上方，站房則位于罐池的右側(cè)。站房設(shè)置有營(yíng)業(yè)廳、配電室和公用室等。該加氣站是二級(jí)站，需要設(shè)置消防給水系統(tǒng)，直接采用了市政道路已有供水管道。

圖1 加氣站總體布局

4.3 主要工藝設(shè)施及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于大多數(shù)CNG加氣站氣源的H2S含量均在國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范所規(guī)定的范圍以內(nèi)，無(wú)需在站內(nèi)脫硫。因此，當(dāng)前所設(shè)計(jì)的CNG加氣站工藝設(shè)施，主要包括：脫水裝置、儲(chǔ)氣設(shè)施、加氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

4.3.1 脫水裝置

脫水裝置的作用，主要在于對(duì)天然氣實(shí)施深度脫水，使天然氣水露點(diǎn)達(dá)到25MPa，從而滿足最低的環(huán)境溫度要求。國(guó)內(nèi)外的脫水裝置生產(chǎn)廠家通常會(huì)依據(jù)用戶所提供的氣源組分、處理氣量、工作壓力、處理后天然氣水露點(diǎn)等要求，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。而脫水裝置則采用的是橇裝式，通常有高壓與低壓兩種，低壓脫水裝置設(shè)置于天然氣壓縮前，高壓脫水裝置則設(shè)置于天然氣壓縮后。

4.3.2 儲(chǔ)氣設(shè)施

當(dāng)前常用的CNG加氣站儲(chǔ)氣設(shè)備，通常有兩種形式，即地上儲(chǔ)氣瓶?jī)?chǔ)氣與地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣，具體需要根據(jù)工程所處地區(qū)和實(shí)際情況進(jìn)行綜合的比較，從而選擇出最佳的儲(chǔ)氣方式。

我國(guó)現(xiàn)有的地上儲(chǔ)氣瓶結(jié)構(gòu)形式很多，排列方式不同，進(jìn)出口的接管則主要采用卡套連接，優(yōu)勢(shì)在于容易制造，投資少，且維修方便。但設(shè)計(jì)過(guò)程中需要重視安全防范，保證儲(chǔ)氣瓶間的良好通風(fēng)和防火防爆，做好夏季儲(chǔ)氣瓶降溫工作。

地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣主要利用的是由鉆井套管制作而成，深達(dá)到80～200m的地下儲(chǔ)氣裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于占地面積少，地上管道的連接較為簡(jiǎn)單，但實(shí)際施工制作困難，且投資大，不容易進(jìn)行維修。

4.3.3 加氣系統(tǒng)

按照加氣槍的數(shù)目，可以將加氣機(jī)分成雙槍槍、四槍兩種。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，則應(yīng)當(dāng)按照儲(chǔ)氣設(shè)施組數(shù)，選擇合適的幾線進(jìn)氣方式。若儲(chǔ)氣設(shè)施只有一組或兩組，則應(yīng)當(dāng)選擇一線進(jìn)氣或二線進(jìn)氣的加氣機(jī)，確保其計(jì)量精度、安全性能、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作簡(jiǎn)單以及連機(jī)操作等特點(diǎn)。在本加氣站中，所選用的加氣機(jī)也具備了充裝與計(jì)量的功能，質(zhì)量流量計(jì)則采用的是進(jìn)口產(chǎn)品，工作狀態(tài)下的加氣流量在0.25m3/min以內(nèi)。加氣軟管則設(shè)有拉斷閥，便于在發(fā)生事故時(shí)及時(shí)切斷氣源。

4.3.4 控制系統(tǒng)

CNG加氣站的控制系統(tǒng)至關(guān)重要，如果具備較高的自動(dòng)化程度和完善的功能，該控制系統(tǒng)即可極大地提高加氣站工作效率，確保加氣站運(yùn)行的安全性。CNG加氣站的控制系統(tǒng)則主要包括電源控制、壓縮機(jī)運(yùn)行控制、儲(chǔ)氣系統(tǒng)優(yōu)先控制、售氣控制等部分。

4.3.5 閥門及管道連接

閥門的主要作用在于連接設(shè)備與管道、管道與管道。CNG加氣站則通常會(huì)采用球閥或截比閥，需要注意的是應(yīng)當(dāng)保證閥門的密封性能與安全可靠，該站所采用的高壓球閥工作壓力達(dá)到25MPa。因?yàn)閴嚎s后的天然氣管道具備壓力高、管徑小等特點(diǎn)，管道焊接比較困難，并且每道焊縫均須射線探傷，因此設(shè)計(jì)中，高壓管道的連接應(yīng)采用卡套式連接方式。

5 結(jié)語(yǔ)

由于人們對(duì)于環(huán)境的保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，對(duì)于天然氣的使用也逐漸普及。而LNG，CNG加氣站的建設(shè)也成為必須重視的關(guān)鍵，在LNG，CNG加氣站工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)掌握以上的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)積極學(xué)習(xí)并參考國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，從而不斷提高LNG，CNG加氣站的設(shè)計(jì)水平與質(zhì)量。

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TE974

A

2095-2066（2016）33-0267-02

2016-11-12

張國(guó)棟（1985-），男，工程師，本科，主要從事天然氣加氣站管理方面的工作。