淺析天然氣加氣站的設(shè)計要點

張國棟（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)計要點

張國棟（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、儲備豐富、開采技術(shù)成熟等優(yōu)勢，逐漸在國內(nèi)的各個能源領(lǐng)域中，取得了廣闊的市場前景。本文探討了天然氣加氣站建設(shè)過程中，設(shè)計環(huán)節(jié)的相關(guān)要點，并做出了合理的建議與分析，以促進加氣站建設(shè)的發(fā)展。

天然氣；加氣站；設(shè)計；要點

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（簡稱CNG）和低溫液化的形式（簡稱LNG）應(yīng)用。由于天然氣具備了清潔、高效、技術(shù)成熟、儲量大等方面的優(yōu)點，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)模的實際應(yīng)用。

2 天然氣加氣站基本設(shè)計原則

在進行加氣站的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)對設(shè)計經(jīng)驗豐富的國家以及關(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)展形勢做好合理的掌握，從而在未來的道路上能夠給加氣站的性能以及建設(shè)保留設(shè)計空間。

因此，設(shè)計加氣站主要體現(xiàn)在以下幾點：①以國外的相關(guān)加氣站設(shè)計與建設(shè)經(jīng)驗作為參考，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，往往易碰發(fā)生水結(jié)冰的問題，給維護工作的開展造成阻礙，因此，該地區(qū)的加氣站壓縮機氣缸、級間冷卻方式，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)計要點分析

3.1 外部設(shè)計要點

設(shè)計天然氣加氣站外部結(jié)構(gòu)的要點，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）的低溫儲罐、壓縮天然氣（CNG）儲氣容器、加氣機、加氣柱、卸車點與放散口等。其間距不能過小，從而避免造成安全問題；但也不能取值過大，導(dǎo)致土地資源的浪費。

3.2 內(nèi)部設(shè)計要點

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，從而能夠達到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2.1 罐池區(qū)

LNG低溫儲罐和潛液泵（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，將所泄露的低溫LNG液體集中至一起，從而減緩氣化的速率，從而達到降低危害的目的。為便于操作，儲罐應(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LNG儲罐應(yīng)當(dāng)對應(yīng)LNG橇、LCNG橇，從而實現(xiàn)LNG、CNG加氣。儲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、上充進行裝管連接，利用氣動控制閥，確保各個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存LNG液體。

將站房、卸車點、LNG加氣機等設(shè)置于罐池一側(cè)，而將氣化器、CNG儲氣瓶組等設(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管溝進行連接，而將儲氣設(shè)施和CNG加氣島使用CNG管溝連接。

3.2.2 罩棚區(qū)

對于加氣島的間距設(shè)計，要求其轉(zhuǎn)彎預(yù)留半徑應(yīng)當(dāng)在9m及其以上。在LNG卸車點附近，LNG槽車的轉(zhuǎn)彎，則應(yīng)當(dāng)設(shè)計其預(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)計實例分析

4.1 項目概況

本加氣站位于某一公交公司的站場內(nèi)，主要為站場內(nèi)的公交車加氣，并預(yù)留以后對外經(jīng)營加氣的功能，在設(shè)計上包含LNG以及CNG加氣功能。加氣站占地面積約3495m2，設(shè)計加氣規(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，實現(xiàn)了一體化設(shè)計，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)置有營業(yè)廳、配電室和公用室等。該加氣站是二級站，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)計要點

由于大多數(shù)CNG加氣站氣源的H2S含量均在國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范所規(guī)定的范圍以內(nèi)，無需在站內(nèi)脫硫。因此，當(dāng)前所設(shè)計的CNG加氣站工藝設(shè)施，主要包括：脫水裝置、儲氣設(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，主要在于對天然氣實施深度脫水，使天然氣水露點達到25MPa，從而滿足最低的環(huán)境溫度要求。國內(nèi)外的脫水裝置生產(chǎn)廠家通常會依據(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等要求，進行合理的設(shè)計。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 儲氣設(shè)施

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

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

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

4.3.3 加氣系統(tǒng)

按照加氣槍的數(shù)目，可以將加氣機分成雙槍槍、四槍兩種。在設(shè)計過程中，則應(yīng)當(dāng)按照儲氣設(shè)施組數(shù)，選擇合適的幾線進氣方式。若儲氣設(shè)施只有一組或兩組，則應(yīng)當(dāng)選擇一線進氣或二線進氣的加氣機，確保其計量精度、安全性能、結(jié)構(gòu)堅固、操作簡單以及連機操作等特點。在本加氣站中，所選用的加氣機也具備了充裝與計量的功能，質(zhì)量流量計則采用的是進口產(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)生事故時及時切斷氣源。

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、壓縮機運行控制、儲氣系統(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到25MPa。因為壓縮后的天然氣管道具備壓力高、管徑小等特點，管道焊接比較困難，并且每道焊縫均須射線探傷，因此設(shè)計中，高壓管道的連接應(yīng)采用卡套式連接方式。

5 結(jié)語

由于人們對于環(huán)境的保護意識日益增強，對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)計過程中，應(yīng)當(dāng)掌握以上的設(shè)計要點，同時積極學(xué)習(xí)并參考國內(nèi)外的先進技術(shù)，從而不斷提高LNG，CNG加氣站的設(shè)計水平與質(zhì)量。

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TE974

A

2095-2066（2016）33-0267-02

2016-11-12

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