文_李娟 寶鋼工程技術(shù)集團有限公司

1 建設(shè)天然氣加氣站的必要性和可行性分析

1.1 必要性

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界石油需求量激增，石油儲備全線告急。尋求替代的綠色清潔的能源物質(zhì)是擺在我們面前不可回避的課題。在這種形勢下，廣大專家學(xué)者紛紛將研究重心轉(zhuǎn)移到天然氣方面，天然氣綠色高效安全，各國都加快了對天然氣的開發(fā)，且目前，世界天然氣產(chǎn)量已經(jīng)超過石油產(chǎn)量，已經(jīng)成為各能源之首。因此，將天然氣作為汽油的代替能源，已經(jīng)具備了基本條件，而且汽車尾氣現(xiàn)在也是人們的心頭大患，建設(shè)天然氣加氣站，是發(fā)展替代能源、減少尾氣污染的重要舉措，建設(shè)天然氣加氣站勢在必行。

1.2 可行性

首先，從氣源方面來看，汽車用天然氣有嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)要求，而城市燃氣管網(wǎng)的天然氣可以基本滿足上述要求；第二，從管網(wǎng)壓力方面來看，市區(qū)管網(wǎng)設(shè)計壓力完全符合建設(shè)天然氣加氣站的要求；第三，從城市規(guī)劃和環(huán)境污染治理的角度，建設(shè)天然氣加氣站是解決汽車尾氣污染的重要手段，符合城市總體發(fā)展規(guī)劃要求；第四從經(jīng)濟性角度分析，用天然氣比燃油具有顯著的成本優(yōu)勢，而且隨著汽車數(shù)量的增加，原裝天然氣汽車將來越來多，用氣量有望穩(wěn)步增加。

2 天然氣加氣站的基本設(shè)計原則

整體說來，天然氣加氣站的設(shè)計要遵循下述幾點原則：

首先，必須要控制天然氣加氣站的占地面積。城市天然氣加氣站的設(shè)計和建設(shè)，從經(jīng)濟性角度考慮，必須要合理控制大小，較少建設(shè)或者不建永久性建筑，同時要確保壓縮機站的安裝簡便占地面積小，注意節(jié)約空間，提高經(jīng)濟效益。

第二，需要不斷摸索加氣站設(shè)計建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合國外建設(shè)經(jīng)驗，要確保建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化和安全化，要注意控制安全距離。

第三，考慮地區(qū)溫度條件以及保溫設(shè)備的購置。我國幅員遼闊，各地的天氣狀況差異極大。

3 天然氣加氣站內(nèi)部設(shè)計要點

3.1 布局設(shè)計

從整體布局方面，要遵循經(jīng)濟、安全、高效的原則。首先，需要梳理工藝流程，根據(jù)工藝流程設(shè)置基本的工藝設(shè)備布局，不同的工藝設(shè)備，具有不同的危險性，既要考慮流程和生產(chǎn)的需要，同時也要注意將不同危險程度的設(shè)備做好布局設(shè)計，滿足安全性提前下，尋求成本最低化。

3.2 防靜電設(shè)計

天然氣的儲運都具有一定的危險性，必須仔細檢驗設(shè)備材質(zhì)，材質(zhì)需要具有阻燃特性和防靜電特性。靜電是導(dǎo)致加氣站危險事故的重要誘因。因此，天然氣加氣站內(nèi)各類設(shè)備需設(shè)置接地裝備，設(shè)置接地線，及時疏導(dǎo)可能產(chǎn)生的靜電，一旦意外事故發(fā)生，阻燃特性較好的設(shè)備和管道可以將經(jīng)濟損失降到最低。

3.3 儲氣設(shè)施設(shè)計

天然氣加氣站儲氣方式一般包括地上儲氣瓶存儲和地下儲氣井存儲。兩種方式各有利弊，選擇儲氣方式和儲氣設(shè)施，必須結(jié)合不同的地區(qū)特點、環(huán)境特點以及工程項目特點加以選擇。一般來說，地上儲氣瓶儲氣，制造相對簡單，維修也較為方便。目前我國大多數(shù)的壓縮天然氣加氣站都是采用這種方式。但是儲氣瓶危險性較高，必須做好降溫、通風(fēng)、防火防爆。特別是一些溫度較高的地區(qū)，出于安全性方面的考慮，要盡量選取大容積的儲氣瓶，同等儲氣量的前提下，大容積的儲氣瓶占地面積較少，所涉及的管道接口和瓶閥也較少，這樣施工安裝環(huán)節(jié)減少，成本降低，安全性還能有所提高。尤其是日后維修檢查中，工作量也會有所降低。

地下儲氣井儲氣可以更好地利用地下空間，利用鉆井套管制作的地下儲氣方式，這一方式比較利于液化天然氣的存儲。這種方式由于利用了地下空間，可以減少地面空間的占有，地面管道連接較為簡單，因此可以有效控制工程成本。但是這種儲氣方式對于儲氣井規(guī)格要求極高，儲氣井的外部防腐問題一直是地下儲氣井建設(shè)的難點問題，一旦發(fā)生漏氣，維修難度極大，而且容易導(dǎo)致高壓氣串入地層。

3.4 壓縮機

壓縮機是壓縮天然氣加氣站的核心設(shè)備，為了確保天然氣加氣站的正常運行，必須確保壓縮機的性能穩(wěn)定。國產(chǎn)的壓縮機具有顯著的成本優(yōu)勢，而且也可滿足基本的技術(shù)要求，如果建設(shè)單位沒有特別要求，可以采用國產(chǎn)的壓縮機。天然氣加氣站的氣體壓力變化較大，可以采用往復(fù)式壓縮機。

3.5 脫水裝置設(shè)計

脫水裝置主要的作用是深度脫水天然氣，提高加氣站的安全性。國內(nèi)外脫水裝置生產(chǎn)廠家一般是根據(jù)用戶提供的氣源組分、處理氣量、工作壓力、處理后天然氣水露點等要求進行設(shè)計。高壓脫水裝置一般設(shè)置在天然氣壓縮后，低壓脫水裝置一般設(shè)置于天然氣壓縮前。

3.6 加氣系統(tǒng)

不同天然氣加氣站，要根據(jù)儲氣設(shè)施的數(shù)目，選擇適合的進氣方式。比如一線進氣或者二線進氣的加氣機一般是適用于儲氣設(shè)施為一組或者兩組時。此外，選取時，必須考慮劑量的精確深度、操作的難以程度、安全性等各種因素，一般需要考慮充裝和劑量功能，還需要預(yù)防事故的發(fā)生，一旦安全事故發(fā)生，必須確?？梢约皶r切斷氣源，將事故損失控制在最小范圍。

3.7 控制系統(tǒng)

我們已經(jīng)步入了智能控制的時代，天然氣加氣站的控制也在逐步向著智能化高效化的角度發(fā)展。傳統(tǒng)的控制手段過于單一，已經(jīng)不再適應(yīng)形勢的發(fā)展變化，必須要建設(shè)出自動化程度高、功能完善的加氣站控制系統(tǒng)，以此提高整個加氣站的安全性和工作效率?？刂葡到y(tǒng)主要包括電源控制、壓縮機運行控制、儲氣系統(tǒng)優(yōu)先充氣控制、售氣控制，不同的加氣站要根據(jù)自身的需求，積極利用先進技術(shù)進行定做和改進?？刂葡到y(tǒng)是影響加氣站工作效率的關(guān)鍵因素，需要不斷的摸索和改進。

3.8 閥門及管道連接

加氣站設(shè)計中，要盡量減少不必要的管道連接，這樣維修維護的工作量有所控制，安全性也可以有所提高。一般常用截止閥和球閥作為連接配件，閥門是設(shè)備與管道、管道與管道連接的主要配件。壓縮后的天然氣管道壓力大，因此必須挑選密封性和安全性較高的配件。對于管道焊接之處，要采用射線探傷探風(fēng)，卡套式的連接方式也是高壓管道常用的較為安全的連接方式。

3.9 安全技術(shù)措施

選址方面，要充分考慮當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃要求以及環(huán)境保護要求，所選地址必須滿足基本的加氣站建設(shè)防火要求，既要不影響交通，也要便于提供加氣服務(wù)。

要注意設(shè)置緊急手動截斷閥，一旦發(fā)生危險事故，操作人員可以通過緊急手動截斷閥及時切斷氣源，減少事故損失。

增壓前后的天然氣管道根據(jù)管道壓力值的不同，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選取適合的無縫鋼材。閥門和附件的壓力必須高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高壓力，并且不應(yīng)低于安全閥的定壓。

天然氣存儲區(qū)、壓縮區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域必須設(shè)置檢測儀器，檢測區(qū)域內(nèi)是否存在泄露的可燃氣體。一旦可燃氣體檢測儀檢測出泄露氣體，要及時示警，值班人員接收到示警信號后要及時上報并采取緊急控制措施。存儲區(qū)域最好采用通風(fēng)通氣比較好的敞開或者半敞開廠房，防止中毒和爆炸事故的發(fā)生。

儲氣瓶要設(shè)置不少于兩處的接地點，防雷接地可以提高安全性，降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電位。

3.10 其他設(shè)計注意事項

加氣機位置要合理設(shè)定，既要保證不同加氣機之間保持一個安全距離，同時也要考慮加氣車輛的進出方便，以及員工加氣操作的方便。卸車點與加氣機之間必須保持一定的距離，但是為了縮短管道傳輸距離，防止出現(xiàn)阻力過大等問題，卸車點與相關(guān)設(shè)備的距離也不宜過遠。

4 結(jié)語

天然氣加氣站設(shè)計一切務(wù)必從安全性的前提出發(fā)，同時要注意節(jié)約空間，優(yōu)化設(shè)備和建筑配置。天然氣作為汽車能源的替代能源，可以大幅降低汽車尾氣的污染，同時也減輕了人們的出行經(jīng)濟負擔(dān)，是符合經(jīng)濟發(fā)展要求的綠色清潔能源物質(zhì)。但是天然氣加氣站的設(shè)計和建設(shè)中，會因不同的地區(qū)不同的環(huán)境出現(xiàn)一些具體的問題，我們必須正視這些問題，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗，要用創(chuàng)造性地思維解決加氣站設(shè)計中遇到的問題。只有如此，加氣站才能得以大范圍的推廣。