LPG小型儲罐供氣技術發展研究

潘季榮，聶廷哲，熊偉，解東來，梁金祿

1.深圳中燃哈工大燃氣技術研究院有限公司（深圳 518033）

2.中國燃氣控股有限公司（深圳518033）

3.欽州學院石油與化工學院（廣西 欽州 535000）

LPG小型儲罐供氣是指在住宅、酒店、工廠等建筑物附近安置小型LPG儲罐，通過專用罐車對小型儲罐進行定期配送的供氣方式[1]，其核心設備為LPG小儲罐和LPG帶泵罐車。該方式具有靈活高效、安全便捷、經濟可靠、運轉周期長等優勢，在部分發達國家已經普及。例如：歐美國家由于經濟便利，在地廣人稀的遠郊地區使用小型儲罐供氣替代長輸管線供氣；日本采用小型儲罐供氣應對安全性差、勞力缺乏及地震頻發等問題。然而在我國，LPG盡管仍是消費人口最多、普及性最廣的氣源[2]，但現有的LPG存儲及供應模式與國外早期一致，仍以場站固定儲罐存儲方式為主，通過鋼瓶供氣配送到千家萬戶。這種模式存在安全隱患大、周轉成本高、監管不規范等諸多問題[3-5]。因此，極有必要借鑒歐美、日本等國先進經驗，結合我國國情，開發一套符合我國國情的LPG小型儲罐供應模式，以解決我國LPG存儲及配送過程中存在的問題，確保我國LPG供應行業穩定健康發展。

1 國外LPG小型儲罐供氣技術

1.1 歐美LPG小型儲罐供氣方式應用情況

LPG小型儲罐供氣技術在歐美發達國家經過近40年的發展，技術標準日臻完善。該供氣方式具有安全可靠、靈活便捷、運轉周期長等優勢，符合歐美地廣人稀的地理特征，憑借良好的經濟性得到了歐美發達國家的普遍認可，并逐漸成為市場的主要供應方式。

1）1932年，美國國家防火協會通過了第一個關于液化石油氣的NFPA標準。1940年與其他幾項標準合并為NFPA 58《Liquefied Petroleum Gas Code》，后續又歷經多次修正完善。NFPA 58對液化石油氣儲罐進行了7個級別分類，其中10 m3以下的小型儲罐有4個級別分類，分別為：0～0.5 m3、0.5～1.0 m3、1.0～1.9 m3、1.9～7.6 m34個級別，并對其應用提出了相應的技術規范與要求。其中2011年出版的NFPA 58有若干項重大變化，提出地下LPG儲罐的安裝需要增加陰極保護系統與檢測，取消了“減壓閥必須從閥門垂直向上需2.13 m長”的要求，鐵路槽車儲罐不再作為永久性儲存容器，并在附件中增加了培訓建議。2014年的最新版NFPA 58對不同LPG儲存工廠的儲存量作了統一要求，為車輛的路障保護賦予了新的定義[6]。

2）歐洲由于國家較多，各國相關規范有所不同，但關于液化石油氣的標準規范都是以WLPGA（世界液化石油氣協會）出版的《Guide to Good Industry Practices for Bulk LPGas Installations》行業標準作為指南。該報告參照美國標準，同樣將10 m3以下的小型儲罐設置為4個級別，其要求與NFPA58—2014保持一致[7]。

3）在大洋洲地區，液化石油氣的規范主要執行的是澳大利亞和新西蘭的標準AS/NZS1596—2014《The Storage and Handling of LPGas》，將LPG儲罐進行12個級別設置。對10 m3以下的小型儲罐設置更為詳細，分別設置為0.5 m3、1 m3、2 m3、5 m3、8 m3、10 m3等6個級別[8]。

上述規范標準對小型儲罐的儲存、安裝位置、充裝等均做了具體要求。截至2012年，美國、德國、英國、法國采用這種小儲罐供氣的LPG用戶比例分別達到95%、90%、76%、69%，除上述國家外，東歐、南美等地也已逐漸普及[9]。歐洲、美國小型民用LPG儲罐如圖1所示。

圖1 歐美小型LPG儲罐

1.2 日本LPG小型儲罐供氣方式應用情況

在亞洲鄰國日本，早期也推廣LPG鋼瓶供氣，但小鋼瓶在使用過程中暴露的安全性差、成本高等問題，使得日本LPG從主流能源供應渠道中被逐步邊緣化。因此，1997年日本修改了LPG法，將LPG小型儲罐與傳統大型儲罐分離，單獨進行定義，使得LPG小型儲罐使用合法化，至今已有20多年的應用歷史[1]。

日本的儲罐罐體生產制造屬于《高壓氣體保安法特定設備規則》管理，其中：①對儲罐罐體按照貯存能力分級，將小型貯罐分為1 t（對應容積2.487 m3）以下、1～3 t（對應容積為7.05 m3）和3 t以上3個級別。而對于貯存量1 t以下的根據不同的情況，有著更加詳細的要求。②閥門及附件歸屬《液化石油氣法》管理，日本高壓氣體保安協會的協會標準《KHKS0745（2015）》規定小型儲罐20年不檢，之后是每5年一檢。③相關的法律對小型儲罐的設置安裝、液化氣的充裝、設備的安全維護及人員管理均作了具體的規定[1]。日本為小型儲罐灌裝配備了專用的罐車（圖2），罐車一般采用3 t以下的小型槽罐，并配置了先進的控制系統與裝置，以確保充裝過程的安全可靠。

圖2 日本LPG專用罐車給LPG小儲罐充裝

截至2012年，日本在用的小型LPG儲罐22萬臺，專用LPG配送罐車1 747臺[1]。LPG小型儲罐的推廣，使得日本LPG事故率大幅降低。2008年日本全年LPG死亡事故只有1宗，死亡人數僅有1人，遠低于天然氣死亡73人的事故記錄[10]。由于日本處于地震頻發地帶，而且LPG便于長期存儲，日本政府已立法將LPG納入國家戰略儲備資源，以應對自然災害。

2 我國LPG小型儲罐供氣技術發展現狀

目前，我國的LPG行業同樣面臨著當年歐美、日本等國發展轉型期的問題，以瓶裝為主的LPG消費方式安全事故頻發、消費形象低端、物流服務成本急劇上升，嚴重制約了LPG的發展[11-12]。因此，有必要學習歐美、日本的先進技術及經驗，建立符合中國LPG產業發展及應用的LPG小型儲罐供氣模式。

2.1 政策及規劃推進情況

從20世紀90年代起，我國陸續有企業和機構開展LPG小型儲罐供氣模式研究，直至近幾年，方有相關研究成果顯現。①2010年，中國城市燃氣協會LPG委員會在上海召開了“LPG小型儲罐設置研究”的會議，詳細探討了我國LPG行業發展現狀及面臨的問題[13]。②2011年，中國城市燃氣協會液化石油氣委員會承擔了國家《液化石油氣小型儲罐設置》課題研究任務[14]。③2012年5月完成《小型液化石油氣儲罐供氣技術研究報告》，提出小型液化石油氣儲罐供氣技術標準推薦條文，初步確定了小儲罐的規格、設置場所、安全間距、安全附件、配送與充裝等內容。同年，住建部將發展小型液化石油氣儲罐供氣技術列入《城鎮燃氣發展“十二五”規劃》（建城〔2012〕100號），包括“探索液化石油氣小型儲罐供氣等氣源的利用”、“加強燃氣標識、檢測、快速搶修、液化石油氣小型儲罐”等技術研究。④2014年5月9日，中國城市燃氣協會發布《關于支持開展小型液化石油氣儲罐供氣示范工程建設的函》（中燃協秘字〔2014〕第045號），將“小型液化石油氣儲罐供氣示范工程建設”列為一項重要工作，鼓勵各地具備條件的單位開展示范工程建設，并為有關單位示范項目論證、技術咨詢提供幫助。⑤為指導小型LPG儲罐供氣系統建設，2016年11月中國城市燃氣協會立項啟動編制團體標準《小型丙烷儲罐供氣技術標準》，通過對國外法規、標準的調研，結合我國的實際情況，對LPG小型儲罐和帶泵罐車使用環境，提出符合中國國情的管理要求，該標準送審稿已于2017年12月7日通過審查會專家組審查。該標準全面覆蓋了LPG小型儲罐供氣系統的建設、應用過程，填補了國內行業空白。

2.2 我國現行LPG供氣相關規范

我國現有液化石油氣儲存方式的主要規范標準有SY 5985—2014《液化石油氣安全規程》、GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》、GB 51142—2015《液化石油氣供應工程設計規范》、NB/T 47001—2009《鋼制液化石油氣臥式儲罐形式及基本參數》、NB/T 47042—2014《臥式容器》等。

國外目前利用的LPG小型儲罐大多容積低于10 m3。根據對上述法規標準條款的研究解讀，并未發現有針對10 m3以下LPG小型儲罐供氣解決方案的專項規定，僅在GB 51142—2015《液化石油氣供應工程設計規范》中對10 m3以下的LPG儲罐提出按照大型液化石油氣儲罐供氣工程的基本設計要求，僅作一檔設置，且設置防火間距大，不利于LPG小型儲罐供氣工程的應用[15]。

2.3 小型儲罐供氣裝置建設情況

1）LPG小型儲罐的建設情況。由于我國缺少LPG小型儲罐供氣系統的行業管理標準，目前生產的LPG小型儲罐和帶泵罐車大多是典型示范或出口國外。①1998年起，為降低生產成本，日本企業已在我國合資生產小型LPG儲罐，上海某公司每年生產8 000臺LPG小型儲罐返銷日本，如圖3所示。②2008年起，某特種飛行器制造有限公司就已開始進行出口配套LPG小型儲罐的研制工作，并陸續完成了不同國家法規標準、多種規格LPG小型儲罐的研發試制及技術儲備。③2011年起，浙江某公司開始研制美國機械工程師協會（ASME）標準的LPG小型儲罐，主要產品規格有182 kg、247 kg、297 kg、300 kg、500 kg、1 000 kg、3 000 kg等多個規格系列，月產量4 000臺左右。

2）LPG帶泵罐車的建設情況。早在20世紀80年代，國內就有企業對LPG帶泵罐車進行試點研究。①1996年，某特種飛行器制造公司與外企合作完成了2臺用于國內使用的國產LPG帶泵罐車的研制，并成功交付國內客戶投入市場運營，完成了LPG帶泵罐車的技術儲備，如圖4所示。②1999年，上海市消防局與上海市勞動和社會保障局聯合簽發了滬消（防）〔1999〕101號《關于液化石油氣汽車罐車設置管道泵安全管理規定》一文，專用于指導上海市內的液化石油氣帶泵車的卸液安全管理工作。根據該文件，當時上海某廠共配置了6輛載重量10 t的LPG罐車并加裝卸車泵后投入使用，在上海市危險品運輸管理部門、消防部門和質檢部門的監督管理下，6輛罐車安全運行10多年，行駛里程均超過150×104km，期間未發生任何安全事故。

圖3 出口日本的LPG小型丙烷儲罐

然而，我國1999年版的《壓力容器安全技術監察規程》中明確禁止液化氣體罐車上裝設充裝泵[16]。2011年發布實施的TSGR0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》對液化氣體罐車仍然明令禁止裝設充裝泵[17]。2012年，石家莊某公司向國家質量檢驗檢疫總局特種設備安全監察局申請制造LPG帶泵罐車，國家質檢總局特設局委托移動式壓力容器分技術委員會于2012年12月2日在上海組織相關專家召開了LPG帶泵罐車專題認證會，以確保LPG帶泵罐車的安全使用及運行。直至2013年，我國國家質檢總局特設局開展了利用互聯網技術手段對移動式壓力容器進行定點卸液監控，才允許充裝氧、氮、氬、二氧化碳及LNG等介質的移動式壓力容器裝設卸液泵，但對于LPG帶泵罐車仍未開放使用。

由于國內缺乏相應的技術標準，LPG帶泵罐車在國內無法大規模推廣使用。但國內移動容器制造企業也從未停止LPG帶泵罐車的制造研發，主要針對國外客戶需求，每年都有出口訂單履行。例如某特種飛行器制造公司自2008年起陸續參考《壓力容器安全技術監察規程》、TSGR0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》、NFPA 58—2014等國內外法規標準研制出口LPG帶泵罐車，與其他國家競爭對手產品相比，其結構簡單、性能可靠，安全運行近10年，獲得了國外客戶的一致好評，如圖5所示。

圖5 某特種飛行器制造公司出口國外的LPG帶泵罐車

3 LPG小型儲罐供氣技術的實施建議

我國發展LPG小型儲罐供氣技術，是改善現有LPG鋼瓶供氣問題的重要方式，也是實現能源轉型、緩解天然氣供應緊張局面的有效途徑。但目前我國LPG小型儲罐供氣仍存在進展緩慢、實施落后等問題。鑒于此，為推進我國LPG小型儲罐供氣技術的發展，提出以下幾點建議。

1）研制LPG小型儲罐和帶泵罐車系列產品。制定符合國內產品建設要求的《LPG小型儲罐》和《LPG帶泵罐車》產品標準及技術文件，對產品的整體設計、制造、改造、維修及使用管理做出明確的技術要求。根據產品的技術文件，進行新產品的試制。并將相關設計研究及試驗的依據、數據、結果、檢驗報告等技術資料報國家質檢總局，并由國家質檢總局委托有關組織或機構進行技術評審。

2）開發建立“LPG帶泵罐車和小型儲罐地理位置信息采集公共服務平臺”。對LPG帶泵罐車和小型儲罐的地理位置信息進行遠程實時監測、控制和報警，并委托第三方機構對平臺進行綜合管理，對數據進行匯總、分析，并及時將違規信息反饋給政府部門，切實解決LPG帶泵罐車隨意向氣瓶充裝的安全風險。

3）制定出臺《LPG小型儲罐》和《LPG帶泵罐車》社會團體標準。根據LPG小型儲罐和帶泵罐車的使用情況，由危化品儲運裝備技術與信息化工作委員會牽頭制定《LPG小型儲罐》和《LPG帶泵罐車》社會團體標準，理順管理體制，消除發展的制度性障礙，更好地促進我國LPG新型配送模式的持續發展。

4）積極開展LPG小型儲罐供氣方式的試點研究。根據LPG小型儲罐供氣特征，選擇合適的項目地點，采用符合標準要求的LPG小型儲罐、帶泵罐車產品及信息采集平臺，進行試點項目的建設。收集并總結項目運行過程中用戶使用時間、充裝次數、運行費用、風險因素等參數，進一步優化LPG小型儲罐供氣系統。

5）出臺推廣使用LPG小型儲罐供氣的政策，促進該行業的規模化發展。LPG小型儲罐供氣較為適合燃氣管網供應不發達的偏遠地區，通常該類地區整體收入較低，無法承擔高昂的清潔能源使用費。因此，建議從國家層面出臺有利于LPG產業發展的公共政策，積極推廣使用LPG小型儲罐供氣技術，促進新型清潔能源的推廣，實現國家打通清潔能源利用“最后一公里”的重要目標。