淺析天然氣加氣站的設計要點

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、開采技術成熟等優勢，逐漸在國內的各個能源領域中，取得了廣闊的市場前景。本文探討了天然氣加氣站建設過程中，設計環節的相關要點，并做出了合理的建議與分析，以促進加氣站建設的發展。

天然氣；加氣站；設計；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）應用。由于天然氣具備了清潔、高效、技術成熟、儲量大等方面的優點，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，逐漸得到大規模的實際應用。

2 天然氣加氣站基本設計原則

在進行加氣站的設計過程中，應當對設計經驗豐富的國家以及關于加氣站的相關信息做好充分的了解，將加氣站的發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保留設計空間。

因此，設計加氣站主要體現在以下幾點：①以國外的相關加氣站設計與建設經驗作為參考，發展技術標準，保證天然氣加氣站建設標準的規范化與安全化，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，從而降低其建設成本、提高運行效益。③加氣站在必要的情況下，可置保溫設備。如果處于寒冷地區，在采用水冷時，往往易碰發生水結冰的問題，給維護工作的開展造成阻礙，因此，該地區的加氣站壓縮機氣缸、級間冷卻方式，均應當避免水冷，而適宜采用風冷。

3 天然氣加氣站的設計要點分析

3.1 外部設計要點

設計天然氣加氣站外部結構的要點，在于控制好主要站內設備與周邊道路、房屋以及電力設施等之間的距離，尤其需要注意合理設置液化天然氣（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，導致土地資源的浪費。

3.2 內部設計要點

相關人員在布置工藝設備以及設施等方面，應當依據相關工藝環節來合理的布置，并且將里面的設備及其設施間的距離做好恰當的調整，從而能夠達到標準的要求。

3.2.1 罐池區

LNG低溫儲罐和潛液泵（LNG泵橇）都應當設置于罐池以內，并確保罐池的內部地面相較于外部地面要低1m，設置有集液池，可以在發生意外時，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，儲罐應當集中設置于罐池中部，而潛液泵、柱塞泵則可以布置于罐池兩邊。每個LNG儲罐應當對應LNG橇、LCNG橇，從而實現LNG、CNG加氣。儲罐之間則可以使用液相管、氣相管聯通，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加氣機等設置于罐池一側，而將氣化器、CNG儲氣瓶組等設備設置于另一側，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，而將儲氣設施和CNG加氣島使用CNG管溝連接。

3.2.2 罩棚區

對于加氣島的間距設計，要求其轉彎預留半徑應當在9m及其以上。在LNG卸車點附近，LNG槽車的轉彎，則應當設計其預留半徑在15m及其以上。站內主罩棚加氣汽車、LNG槽車路線、輔助罩棚加氣汽車的行車路線等，均應當注意各自分明，避免相互之間的影響。

4 天然氣加氣站設計實例分析

4.1 項目概況

本加氣站位于某一公交公司的站場內，主要為站場內的公交車加氣，并預留以后對外經營加氣的功能，在設計上包含LNG以及CNG加氣功能。加氣站占地面積約3495m2，設計加氣規模為2.5×104m3/d，主要設施分為土建、工藝等。而在工藝設備的選型方面，采用了橇裝泵設備，實現了一體化設計，且占地面積小，安裝工程量少。按照新規范分類，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，而主加氣罩棚則設置于罐池的下方，輔助加氣罩棚設置于罐池的上方，站房則位于罐池的右側。站房設置有營業廳、配電室和公用室等。該加氣站是二級站，需要設置消防給水系統，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 主要工藝設施及其設計要點

由于大多數CNG加氣站氣源的H2S含量均在國家現行標準、規范所規定的范圍以內，無需在站內脫硫。因此，當前所設計的CNG加氣站工藝設施，主要包括：脫水裝置、儲氣設施、加氣系統、控制系統等。

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，從而滿足最低的環境溫度要求。國內外的脫水裝置生產廠家通常會依據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，低壓脫水裝置設置于天然氣壓縮前，高壓脫水裝置則設置于天然氣壓縮后。

4.3.2 儲氣設施

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

我國現有的地上儲氣瓶結構形式很多，排列方式不同，進出口的接管則主要采用卡套連接，優勢在于容易制造，投資少，且維修方便。但設計過程中需要重視安全防范，保證儲氣瓶間的良好通風和防火防爆，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

按照加氣槍的數目，可以將加氣機分成雙槍槍、四槍兩種。在設計過程中，則應當按照儲氣設施組數，選擇合適的幾線進氣方式。若儲氣設施只有一組或兩組，則應當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、結構堅固、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，質量流量計則采用的是進口產品，工作狀態下的加氣流量在0.25m3/min以內。加氣軟管則設有拉斷閥，便于在發生事故時及時切斷氣源。

4.3.4 控制系統

CNG加氣站的控制系統至關重要，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加氣站的控制系統則主要包括電源控制、壓縮機運行控制、儲氣系統優先控制、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，需要注意的是應當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，因此設計中，高壓管道的連接應采用卡套式連接方式。

5 結語

由于人們對于環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加氣站的建設也成為必須重視的關鍵，在LNG，CNG加氣站工程的設計過程中，應當掌握以上的設計要點，同時積極學習并參考國內外的先進技術，從而不斷提高LNG，CNG加氣站的設計水平與質量。

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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。