論LNG加氣站異常損耗的原因及應對

王曙光

【摘 ?要】近10年來，我國高度重視對LNG加氣站的投資建設，隨著天然氣加氣站業務的迅速發展，加氣站的管理問題也日益凸顯，LNG加氣站在高頻率和長期使用的情況下，呈現出異常損耗的問題。對此，有必要明確LNG加氣站異常損耗的原因，并采取具有較強針對性和有效性的措施加以解決。本文淺析了LNG加氣站異常損耗的原因，探究了LNG加氣站異常損耗的應對措施，以期為LNG加氣站異常損耗的應對提供借鑒，提高當前LNG加氣站經營效益。

【關鍵詞】LNG加氣站;異常損耗;原因

前言

天然氣能源汽車具有良好的節能減排效果。隨著天然氣能源汽車的增多，天然氣加氣站也日益增多。LNG加氣站是常見的天然氣加氣站。LNG加氣站在實際運營的過程中，極易發生異常損耗。對此，要立足于LNG加氣站運營實踐，深入分析LNG加氣站發生異常損耗的原因，并積極探究有效措施加以應對，實現對LNG加氣站異常損耗的有效降低。

一、LNG加氣站介紹

分為LNG加氣站和L-CNG加氣站。

1.LNG汽車加氣站是指液化天然氣由LNG運輸槽車運抵后，通過增壓器和泵聯合卸車至站內LNG儲罐內，通過調壓裝置對儲罐中的LNG進行調壓，使之成為飽和液體，再充裝給LNG汽車。

2.L-CNG加氣站是指液化天然氣由LNG運輸槽車運抵后，通過增壓器和泵聯合卸車至站內LNG儲罐內，然后用LNG高壓泵將LNG液體加壓至20MPa，高壓液體進入空溫式汽化器汽化成CNG，CNG經CNG加氣機向CNG汽車加氣的加氣站。

二、LNG加氣站異常損耗的原因

結合LNG 加氣站的運行特性，低溫的LNG在進銷存各環節極易形成BOG（Boil Off Gas）氣體排放，造成損耗和經濟損失。根據現場調研，如果損耗率在5%以以下的加氣站，BOG數量每月可達2-5噸，損耗率在5%以上的加氣站，BOG數量每月可達5-10噸，以下列出2019年5月江蘇公司各地市公司LNG加氣站（含L-CNG加氣站）月銷量與損耗情況，全省46座LNG加氣站，損耗率達3.4%，但是地市公司加氣站差異很大，個別地市公司達到23%;5月損耗LNG量232噸，按照當月進貨平均價3750元/噸計算，影響經營效益87萬元。

LNG加氣站的工藝流程主要包括卸車、增壓、儲存、加氣等環節，在這些環節中會產生蒸發氣體BOG，大量BOG天然氣的放散會給LNG加氣站造成巨大的經濟損失，為此，根據BOG產生的關鍵程度，從工藝設計、進貨、保溫、經營角度分析損耗產生的原因及研究解決方案是提升加氣站創效能力的有效手段。

1.工藝設計缺陷

我國LNG加氣站建設是2011年就開始了，參照國家能源局2011年《中華人民共和國行業標準（NB/T 1001-2011）液化天然氣（LNG）汽車加氣站技術規范》，后國家2012年又下發了《汽車加油加氣站設計與施工規范》（GB50156-2012），造成部分單位的LNG加氣站的工藝設計存在缺陷。例如：LNG加氣站距離儲氣區過遠（南通公司海安LNG加氣站，損耗在改造前達50%，其中罐區到加氣機距離達100米），不得不采用過長的管線;加氣站各項設計安裝與LNG具備的特性不相符合，嚴重影響LNG加氣站的正常運營，極易造成異常損耗[1]。

2.進液溫度高

在常溫狀態下，天然氣的存在形式為氣態。在常壓狀態下，對天然氣進行冷卻，大約-162℃，天然氣即實現凝結，呈現為液態，形成LNG即液化天然氣。我國LNG天然氣主要包括如下氣質檔次：一類氣，其氣源溫度保持在-162℃左右，其壓力小于0.1Mpa;二類氣，其氣源溫度保持在-152℃左右，其壓力大約為0.2Mpa;三類氣，其氣源溫度保持在-140℃左右，其壓力大約為0.38Mpa;四類氣，其氣源溫度保持在-130℃左右，其壓力大約為0.5Mpa[4]。天然氣氣源溫度越低，其售價越高，這就導致LNG加氣站實際進液成本增加。對此，LNG加氣站要綜合考慮各種因素，對氣源進行科學選擇。以蘇州吳中**LNG加氣站為例，該加氣站在5月份達到150t的LNG銷量，但同時存在0.8t的損耗量，具有0.53%的實際損耗率。在6月份，該加氣站對原有的二類氣源進行調整，選用三類氣源，在保證原有銷量的情況下，該加氣站的損耗量增加為3.8t。另外，加氣站對LNG進行進液時，LNG氣液具有較高的溫度，會導致加氣站系統壓力保持高位運行狀態，造成壓力上升，并縮小減壓排氣相應的壓力空間，這將導致氣液存放的實際周期出現縮短。將具有較高壓力的氣液對汽車儲液瓶進行注入后，難以實現良好的降壓效果，需通過回氣，實現正常充裝，進而導致加氣站整體系統出現惡化。在一定值的壓力下，加氣站系統將自動排放BOG，導致異常損耗[5]。

3.卸車少技巧

目前我國LNG槽車基本上是通過尾部卸液，出液管在槽車尾部，在接卸時需要有接卸平臺或者墊砧木采取措施讓槽車頭高尾低停放。如卸液時槽車停放頭低尾高，卸車尾聲時就會有部分LNG液體滯留在槽車前部，每車大約造成0.1噸接卸不凈。同時，卸車環節有兩個設備在使用過程會導致BOG氣體的產生：一個是低溫輸送管道，LNG槽車到站將LNG卸入儲罐時，無論采用低溫泵法還是增壓器法對槽車進行增壓，都必須使用低溫輸送管道，低溫輸送管道外界的熱量會使部分LNG氣化，產生BOG。另一個產生BOG氣體的途徑，是低溫卸車泵。在卸車環節，國內的LNG加氣站通常采用低溫卸車泵，擁有一個保冷外殼，低溫卸車泵比潛液泵具有更高的保冷效果。在使用過程當中，由于卸車泵質量問題或者保冷措施不到位，LNG吸收部分熱量之后就會產生一定量的BOG氣體。

4.保溫方式不合理

對LNG氣液進行儲存，需要極低的溫度。若加氣站相關設備缺乏良好的保溫性能，加氣站系統出現整體漏熱，將導致LNG氣液產生大量BOG，并升高儲罐的實際壓力，引發損耗排放。當前，LNG加氣站設備主要采用兩類保溫設備，即真空管道法以及發泡材料等保溫法。發泡材料保溫法，是指將發泡材料包裹在普通裸管上，實現保溫效果，保溫效果只有2-3年。真空管道法具有良好的保溫效果，且美觀性較強，能實現長期使用，但需要較長的制作周期，且耗費的成本相對較高。選擇何種保溫工藝，會對LNG加氣站的異常損耗產生直接影響[2]。

5.銷量偏小

我國LNG加氣站建設起步較晚，近幾年受新能源汽車的沖擊，將LNG作為燃料的公交車以及汽車呈現出較低的占有率和市場普及率，這就從整體上導致LNG的實際銷量相對偏小。加氣站儲備的LNG能源長期未能銷售出去，極易導致液態的LNG能源出現氣化[3]。同時，對LNG加氣站進行維護，也將產生一定的能耗。在上述因素的綜合影響下，LNG加氣站將增大其異常損耗。

三、LNG加氣站異常損耗的應對措施

1、對工藝設計進行調整

LNG加氣站要對相關工藝設計進行調整。對管道線路進行設計，要遵循相關規范，對設備間的實際距離進行盡量縮短，實現對管道長度的有效減少，要對泵進口與儲液罐二者的凈正壓進行增加，避免采用凹凸型方式對管道進行布置，儲罐到泵之間的管道，要盡量對斜坡布置方式進行采用，并對成熟工藝及規范流程進行采用，有效減少工藝設計因素導致的異常損耗。如，南通海安城南**LNG加氣站，采取調整加氣機位置，把罐區與加氣機之間的距離減少到20米，損耗由先前的50%降低到15%。

2、對氣源進行合理選擇

LNG加氣站要將每日加液銷量與設計每日加氣銷量二者的比值作為依據，對氣源進行合理選擇。例如，加氣站在投運初期，未能取得良好銷量，每日加氣銷量與設計量二者的比值小于15%的情況下，盡量對一類或者二類氣源進行選用，這兩類氣源具有較低的溫度，能大幅度降低排放損耗，并實現對加氣站實際運營成本的有效減少。當每日加氣銷量與設計量二者呈現為30%的比值時，可對三類氣源進行選用，當二者比值達到70%時，可對四類氣源進行選用。另外，加氣站要基于自身實際情況，對加液作業的具體流程進行科學制定。在加液作業過程中，要盡量避免對回氣充裝方式進行采用，對汽車氣瓶的實際壓力進行適當調整，有助于降低排放。當充裝的氣罐具有異常高的壓力時，可將氣體對空溫復熱器進行導入，實施放散泄壓，再進行充裝。對新車進行充裝，要對氣罐內存在的惰性氣體進行徹底置換，避免其混入BOG中。要直接將新車存在的BOG放散入大氣中，并避免對回氣裝置進行采用。

3、提高卸車技巧

LNG卸車流程實現將槽車內的LNG卸至LNG汽車加氣站的LNG儲罐內，使LNG從儲罐上進液管進入LNG儲罐的操作工藝。連接槽車的液相管道上應設置緊急切斷閥和止回閥，氣相管道上宜設置切斷閥。是為了在出現不正常情況時，能迅速中斷作業。儲罐進液設二根進液管，一根在上部進液，一根在下部進液。當來料較重時，應由上進液管注入罐內，反之應由下進液管注入。其目的是力圖破除罐內LNG輕重分層現象，進一步避免罐內LNG產生擾動，翻騰現象發生。儲罐進液總管設有緊急切斷閥，當LNG充裝液位至罐容的85%時，將發出聲光報警，當液位充至罐容的90%時，自動關閉進液緊急切斷閥，以防止超裝。

LNG卸車方式主要有2種可供選擇，即潛液泵卸車方式和卸車增壓器卸車方式。

（1）潛液泵卸車方式：利用潛液泵輸送液體的性能，將需卸液的罐車中液態液化天然氣通過低溫潛液泵加壓輸送到LNG儲罐中。

如來液壓力偏高可以用泵卸車模式減少液體升溫。

一般情況卸車后槽車壓力在0.3MPa左右。儲罐內壓力高時，可以先平壓，前段使用泵、選擇上進液卸液，卸至儲罐壓力低于槽車壓力后，再可轉換成壓差卸液，節能降耗。儲罐壓力低時，可以直接和槽車平壓，然后槽車增壓，使用壓差卸法。卸液后半程要注意槽車壓力，不能讓槽車壓力過低，適當擰小閥門控制流量，控制槽車壓力。卸至最后要改用壓差卸法，泵抽無法卸盡。

在卸車時槽車還剩余10噸壓差小于0.1時可以選擇停止卸車，讓其增壓到（0.1-0.2）應為槽車液越少越難增壓，到后面很容易有液卸不出。卸完后除了排空卸液軟管中的殘液，不能讓槽車朝空氣中放氣，要放只允許在磅后放。給槽車增壓時不能超過槽車能承受的最高壓力（一般時刻保持在0.65MPa）。

卸液過程中閥門不能開啟太大，須保持住壓差，最后剩罐底時LNG液將流盡時開啟儲罐下進液，將槽車內天然氣氣體部分從儲罐下進液平壓至LNG儲罐，達到減少損耗的目的。

（2）增壓器卸車方式：LNG與環境溫度有很大溫差，有很大的冷能。利用液化天然氣升溫后飽和蒸氣壓力顯著提高的特性，以空氣（冬天可輔以熱水）作為加熱源，在不改變容器容積的條件下，使液化天然氣的壓力增高，在罐車與儲罐之間形成一定的壓力差，作為裝卸液化天然氣的動力。

保持罐車壓力與氣罐壓力達2.5以上，才能更好更干凈的卸完液。卸車過程中，一開始把槽車卸液閥開小，使槽車壓力穩定在安全閥起跳壓力內一個數值不動，待槽車還有4噸液左右時，將槽車卸液閥開到最大卸液，槽車液位計為0的時候，槽車內的壓力也差不多與儲罐壓力平了。判斷槽車卸車是否卸干凈，在卸車快要結束時，會明顯聽見槽車內的氣壓進儲罐的聲音，且卸液管會產生較大的震動，尤其是把槽車液壓閥關小會明顯感覺到。此時等氣壓進儲罐的聲音消失，卸車也就干凈了。

4、對保溫方式進行合理選用

LNG加氣站要對保溫方式進行合理選用。當加氣站采用較長的連接管路時，要對真空保溫法進行選用，對全真空管路以及相關設備進行優先選用，對加氣站系統相應的綜合漏熱進行降低，確保設備保持正常運行狀態，降低保溫效果引發的異常損耗。LNG加氣站通常采用較為緊湊的設計，各管線間具有相對較短的連接距離，預計加氣站運營后，不會產生明顯漏熱的，可考慮設計成本，對發泡等新材料保溫法進行采用，實現對加氣站實際建設成本的有效降低。

我司江陰公司申達LNG加氣站2013年建成投營，LNG管線全長約127米，保溫采用普通的聚氨酯發泡保溫材料，廠家的推薦使用年限是2-3年，2年以后保溫能力逐步衰減，3年以后保溫性能基本失效。自2015年起LNG損耗情況不斷惡化，至2017年3月底綜合損耗高達16%。2017年4月起更換意大利進口福勒斯軟性保溫材料，用于溫度低至-200℃的保冷絕熱，損耗下降至7%。

5、對進液周期進行調控

LNG加氣站銷量會對進液周期產生重要影響。通常，LNG加氣站無法對市場銷量進行調控，對此，可對進液頻率進行提高，同時對單次進液量進行減少，實現對異常損耗的有效降低。對單次進液量進行減少，會受到LNG供應商運輸成本的影響。對此，加氣站在進液時，可由兩座距離較近的LNG站對一車LNG液進行分卸，有效縮短單站相應的周期進液量，實現對加氣站損耗的有效控制。

6、采取“一站一策、一戶一策”營銷活動，開發LNG重卡散戶，提升LNG加氣站銷量。

2016年以來，隨著電動新能源車輛的推廣，對于LNG公交客運有一定的沖擊，對于LNG重卡影響不大;為此，LNG加氣站要下大力氣，通過加氣站充值優惠、現場送禮品等方式鎖定客戶，開發LNG重卡散戶，提升銷量。我司連云港新光路LNG加氣站，港區有海通競爭對手加氣站，北面有山東低價LNG沖擊，為此，連云港公司制定貼近市場的銷售價格，根據銷量制定返利政策，銷量一直穩定在17-25噸/日之間。

結語

天然氣加氣站的優化建設、降本增效是業務發展和對其他能源沖擊的迫切需要，LNG加氣站異常損耗的原因主要包括工藝設計缺陷、進液溫度高、卸車粗放、保溫方式不合理、銷量偏小等。對此，要通過對工藝設計進行調整、提高卸車技巧、對保溫方式進行合理選用、對進液周期進行調控、對氣源進行合理選擇等措施加以應對，實現對LNG加氣站異常損耗的有效降低，提高加氣站運營效益。

參考文獻：

[1]郭慧君，丁永華.LNG加氣站異常損耗的原因與解決措施[J].中國戰略新興產業，2018，No.156（24）：237.

[2]王友良.LNG加氣站異常損耗的原因與對策[J].石油庫與加油站，2017，26（6）：10-12.

[3]易平.LNG加氣站和L-CNG加氣站能源損耗原因分析[J].煤氣與熱力，2015，35（12）：25-27.

[4]何才寧，盧億.LNG及L-CNG加氣站的損溢分析及對策[J].石油庫與加油站，2014，23（4）：7-9.

[5]姜文政，胡郁.關于LNG加氣站損耗問題的分析[J].廣東化工，2018，v.45;No.377（15）：161-162.

（作者單位：中國石化銷售有限公司江蘇石油分公司）