關于LNG 加氣站設計方案的研究

劉 剛

（自貢通達機器制造有限公司，四川 自貢 643000）

LNG 加氣站即液化天然氣（Liquefied Natural Gas）加氣站，是加氣站的一種，主要面向車輛提供加氣服務。當前LNG 加氣站可分為撬裝式加氣站、標準式加氣站、L-CNG 加氣站、移動式撬裝加氣站等四種，其服務方式存在少許差別，但功能定位是相同的[1]。考慮到液化天然氣加工、使用存在一定的安全風險，需要在LNG加氣站設計工作中加以關注，規避各類可能存在的安全隱患。同時，LNG 加氣站的服務性、功能管理、污染控制也是其設計過程中需要關注的焦點。目前部分LNG加氣站設計不完善，存在一些不足，影響其功能履行，也帶來了安全方面的風險。分析其常見設計問題和對策，具有一定的現實意義。

1 LNG 加氣站設計優化的必要性

1.1 提升服務能力

優化LNG 加氣站設計，可以提升服務能力，這是該工作的直接著眼點。從行業發展態勢上看，我國以液化天然氣為燃料的新能源汽車數目快速增長，根據《中國天然氣汽車產業發展報告（2023）》數據，2025年此類汽車的總保有量可達到500 萬輛左右，年復合增長率超過15%，這對社會基礎服務設施、服務能力提出了高要求。做好LNG 加氣站設計，可以面向天然氣汽車用戶提供更完善的服務，尤其是加氣服務，在此基礎上，與加氣有關的其他服務也可以同步得到刺激和推動，如人才的培育、工作系統建設等，持續改善LNG加氣站服務水平[2]。

1.2 保證作業安全

LNG 加氣站設計的優化，也可視作改善作業安全性的需要。液化天然氣可燃燒，在一定條件下也可能爆炸，對加氣站的設施、人員安全帶來威脅。2023 年沈陽某地出現加氣站爆炸事故，造成2 人死亡、6 人受傷的嚴重后果。對加氣站的設計進行優化，可以減少事故發生率、控制其破壞性，如在規劃過程中避免儲氣罐距離過近、加氣站遠離居民點或鬧市區、增加消防管理設施等等。值得注意的是，LNG 加氣站因設計問題發生的事故目前尚少，但隨著天然氣汽車數目增加，未來LNG 加氣站的工作壓力也會提升，安全設計應作為關鍵點加以重視[3]。

1.3 積累管理經驗

LNG 加氣站設計的優化是積累管理經驗的需要。新能源汽車以及新能源產業是未來汽車行業和社會發展的主要趨勢，對應的LNG 加氣站、LNG 大范圍社會化運用也會成為常態。目前LNG 的運用領域依然偏少，在大規模運用的情況下，其可能暴露出更多問題，包括使用安全問題、使用規范化問題、使用成本問題等，以LNG 加氣站設計為紐帶，可以提升設計工作的經驗儲備情況，也可以為LNG 在其他方面的運用提供參考，如便攜式加氣設備、流動加氣站等，具有長期層面的積極價值[4]。

2 LNG 加氣站設計的常見問題

2.1 選址不當

LNG 加氣站設計常見問題之一為選址不當。從特點上看，盡管天然氣汽車市場廣闊，但其當前應用尚不廣泛，這對加氣站選址設計提出了較高要求。大部分天然氣汽車集中于城市，出于服務方面的考慮，一般LNG 加氣站選址在城區邊緣，部分LNG 加氣站以貨車為主要服務對象，設計時會出現貨車轉彎半徑不夠的情況，而加氣機間隔過短無法滿足兩臺車同時加氣的需求，效率上比較有限。部分LNG 加氣站卸車點規劃不合理，可能出現卸車區域空間擁堵、加氣車輛無法通行的情況。城區內用地緊張，且面臨交通規劃、地下設施處理等方面的困擾，建設成本和難度較高。天然氣汽車的行駛里程在900 公里左右，部分LNG 加氣站建設在非道路周邊，不利于提供及時的加氣服務，建設在道路周邊，面臨服務對象總體規模不大、投入產出比失衡的問題，以致LNG 加氣站選址不當的問題越發突出[5]。

2.2 存在安全隱患

部分LNG 加氣站的設計存在安全隱患，主要是指其設計的過程中沒有充分考慮所有風險因素。需注意的是，大部分LNG 加氣站可以避免常規火災、爆炸等一般風險，其安全設計不當更多的是指不易察覺的隱患。如儲液罐的存放管理，液化后的天然氣體積僅相當于常規天然氣的1/600 左右，存放難度并不大，這導致部分加氣站設計時缺乏安全管理意識，沒有選用得當的壓力容器，儲液罐無法承受一般的撞擊破壞。也有部分LNG 加氣站在存放儲液罐時，沒有清晰地進行標示，導致無關人員進出儲罐區域，甚至在危險區域內吸煙、使用明火，帶來安全方面的問題。

2.3 功能分區設計不當

按照一般功能定位需要，LNG 加氣站可大致分為進站區、加氣區、辦公區域、停車區域、等候區域、生產區域、存儲區域等若干部分。當前部分LNG 加氣站的功能分區設計不當，停車區域距離存儲區域較近，存儲區域內存放各類加氣設備、儲液罐以及生產設備，部分駕駛人對此不夠了解，可能在停車區域吸煙，引發安全隱患。部分LNG 加氣站等候區域過于狹小，當工作壓力較大、多輛天然氣汽車停留時，也可能誘發區域性擁堵情況。部分LNG 加氣站設計的生產區域不易進行物質轉運，儲液罐內天然氣耗盡后無法及時運出、尚未耗盡的儲液罐無法及時移入，影響加氣工作的整體效率。

2.4 服務能力不強

LNG 加氣站的設計，應考慮其服務能力，以滿足一般意義上的天然氣汽車工作為目標。目前部分LNG 加氣站設計上不夠完善，不能充分保證服務能力，包括加氣能力設計、綜合服務能力設計等。如部分LNG 加氣站尚未完善普及LNG 加氣技術，依然使用CNG 技術，服務能力較低。部分LNG 加氣站儲氣量總體不足，使用容量為30m3的儲罐，無法充分提供加氣服務，部分加氣站為降低管理負擔，設計的加氣服務上限不高，LNG 儲罐容積、數量有限，當交通壓力、加氣服務壓力較大時，無法滿足所有天然氣車輛的加氣需要。此外，國內大部分LNG 加氣站設計時未考慮綜合服務需要，無法隨時提供流動加氣服務，當天然氣車輛因燃料耗盡、無法自行行駛到加氣站時，鄰近加氣站無法提供遠程服務，綜合服務能力不足。

2.5 放空天然氣污染

放空天然氣污染是LNG 加氣站設計的常見問題之一，從工作內容上看，LNG 加氣站放空天然氣時，會影響空氣質量，也可能破壞小范圍內的生態環境。部分LNG 加氣站設計過程中忽視了其放空天然氣污染問題，未能妥善就天然氣處理進行分析，不能集中進行大量生產廢氣處理，導致加氣站放空天然氣污染較突出，形成生產污染、降低社會效益，在工作壓力較大時，也會影響加氣效率。

3 LNG 加氣站設計問題應對策略

3.1 選址設計方法

LNG 加氣站設計應首先考慮選址問題處理，考慮到天然氣汽車產業發展具有動態性、不確定性，未來建議采用幾何中心和業務中心設計并行的方式優化LNG加氣站選址設計。

幾何中心設計法是指根據本地空間方面的一般特點，選取若干幾何意義上的空間中心，以該中心的定位信息為依據，建設LNG 加氣站。此方式的特點在于能夠面向本地區所有天然氣汽車車主提供比較均衡的加氣服務，無需考慮不同分區的業務態勢，即便未來本地天然氣汽車的數量增長，均衡配置的LNG 加氣站也能滿足工作需要，對大型城市而言，幾何中心設計法更具實用性。業務中心設計法是指根據本地天然氣汽車加氣業務的分布態勢進行選址，可由交通部門提供原始數據，交由市政部門進行分析、加工，對于天然氣汽車加氣業務較集中、負荷較大、增長較快的區域，適當傾斜資源，增加LNG 加氣站的總量和分布密度，其他區域適當減少，以保證用戶能就近獲取加氣服務。此方式對于中小城市的適用性更高。

3.2 安全設計策略

LNG 加氣站設計過程中，需要關注安全控制，重點著眼于兩個方面：一是常規安全管理；二是與LNG 加氣站特點有關的管理。

常規管理如消防設施配置、煙火管制等，要求根據國家規定以及行業要求出具明確的設計方案，詳細羅列安全管理的基本要求、執行方法，應由國家管理部門或地區管理部門給出標準文件，各地、本地的LNG加氣站一體按照相關文件進行安全設計，再由交通部門、消防部門進行檢查、監督，確保LNG 加氣站安全設計滿足具體要求。與LNG 加氣站特點有關的管理更應加以重視，要求根據加氣站功能、工作內容確定具體的安全設計方案、方法。如上文所述的儲液罐管理，要求使用滿足液化天然氣存儲管理的壓力容器，并定期進行檢查更換，所有工作區域內嚴禁無關人員進出，使用明顯標示，對LNG 加氣站各類功能分區進行標示，尤其是村砸安全管理需要的區域，包括儲液罐存放區、加氣工作區等，提升安全設計水平。

3.3 優化功能分區設計

LNG 加氣站功能分區設計應關注不同區域的功能實現，同時兼顧其未來可能出現的擴展、變化。具體工作中，主要強調功能分區的直接分析，根據分析結果利用模擬技術進行虛擬實踐，確定比較合理的設計方式。

如加氣站的停車區域、等候區以及生產區域，這些區域的功能比較明確，不會因業務活動出現改變。在組織設計時，停車區域應遠離一般工作區，包括加氣區、等候區等，等候區的設計應考慮本站工作壓力情況，如果等候中的天然氣汽車偏多，也應適當擴大等候區范圍。生產區域應保證物質轉運便利，尤其是工作忙碌時，各類大型工具、設施的轉運，包括儲氣瓶等，按一般原則出具設計方案后，將其代入計算機中形成虛擬參數，再添加工作有關數據，模擬不同工作環境下相關設計的可實現性，再根據模擬結果進行調整和優化。

3.4 服務能力評估

對LNG 加氣站的服務能力進行分析、設計，是保證其正常發揮作用的基本條件，未來主張采用大數據分析法提供輔助，并設計多元服務體系。

大數據分析法主要用于分析LNG 加氣站工作負荷水平以及可能出現的變化。如某地天然氣汽車的數目持續增加，這要求LNG 加氣站提升設計容量，能夠面向日益增長的對象群體提供服務。可以利用大數據，對LNG 加氣站周邊的天然氣汽車增長態勢進行分析，大致確定合理的服務能力參數，確定站內儲氣瓶的總數，適當予以增加。在此基礎上，如果LNG 加氣站設計區域周邊缺少同類服務點，還應考慮設計流動加氣系統，在服務對象燃料耗盡、不能趕往加氣站加氣時，通過流動加氣系統提供服務。流動加氣系統的具體設計也以大數據資料提供輔助，分析周邊天然氣汽車產業的變化情況、評估服務態勢的波動，以合理進行流動加氣系統規模、服務能力和標準分析、設定。

3.5 污染控制

LNG 加氣站設計過程中，污染控制主要關注廢氣處理、噪聲控制。廢氣處理應以國家規定、本地法規為基礎，加以嚴格化，噪聲控制則以擋板、噪聲隔絕設施為中心。

具體工作中，可根據各類規定確定廢氣處理方案，在設計LNG加氣站時引入廢氣處理系統，預留建設空間、設計工作標準和具體方法。如果條件允許也可以引入其他地區的成熟經驗，參考LNG 加氣站廢氣處理的既有模式提升工作水平和設計效果。加氣站周邊的圍擋設施、內部建設用材等，均可一體設計使用隔音材料，尤其是鄰近生活區、商業區的加氣站，設計時應評估噪聲等級，如果噪聲過大，超過90 分貝，均應考慮使用隔音設計提升社會效益。

4 結論

LNG 加氣站設計問題影響其正常履行職能，也可能帶來安全方面和經濟方面的損失，需要加以重視、解決。具體而言，LNG 加氣站設計問題包括選址不當、安全設計不理性、功能分區和服務能力不足、放空天然氣污染等幾個方面，為予以應對，本文主張在工作中做好選址和安全設計，根據功能目標和服務目標做分區、服務方式等方面的設計分析，最后還應控制污染。上述策略可以控制安全隱患、提升LNG加氣站的服務效率，也可以降低污染，未來工作中可予以應用和參考。