设计天然气加气站的设计要点探讨

摘要：随着经济的发展和社会的进步，汽车在国民经济和现代生活中的作用和地位日益明显，人们对环境的要求也越来越高，尤其是对汽车尾气的排放要求也在不断提高。面对这一局面，车用天然气的出现为我国车用能源领域带来了新的转机。但是由于天然气加气站在我国数量较少，造成加气站的设计经验缺乏，这给车用天然气的推广应用带来了不便。因此，研究天然气加气站的设计要点，使天然气自身的经济性能得到最大程度地发挥已经越来越成为了当前我们需要解决的一个主要问题

关键词：天然气加气站；安全设计；设计要点

中图分类号：TU972文献标识码： A

一、加气站的发展现状及意义

从目前我国的加气站建设情况来看，当前国内加气站的发展较快，在当前构建节能环保型社会的今天，加气站的发展尤为高效。近年来，随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，相继改装并出现了很多天然气汽车，目前来看国内天然气汽车在部分地区已进入到了一个快速发展的阶段。据调查显示，当前国内汽车年耗油量已经超过了11000万吨，其中占石油消耗量的40%以上，其中若有20%汽车改成CNG汽车，则天然气的年消耗量将在242亿立方米左右，可替代原油2200万吨，占我国目前石油年消耗量的7.5%，年石油进口量的22%，对国家能源结构调整战略贡献巨大。

二、对加油加气站设计规范的认识

(一)加油加气站的选址

根据《汽车加油加气站设计与施工规范》的要求，加油加气站建设选址应当符合城乡规划、环境保护及防火安全等要求；同时还要与交通规划工作有机的结合，应在交通便利的地方进行选址。同时，城市市区内不宜建设一级加气气站、一级加油站、一级加油加气合建站及CNG母站等；而城市中心则不能建设以上一级场站。加油加气站的选址同时宜靠近城市道路，但不宜在城市干道的交叉路口周围。

(二)加油加气站的安全间距控制

汽车加油加气站的安全间距的控制，只要遵循《汽车加油加气站设计与施工规范》和《建筑设计防火规范》的规定要求。

(1)站外间距的控制

对于加油加气站与站外的安全间距的控制，站内主要对象为储罐、CNG储气井/储气瓶组、油品通气管、天然气放空管管口、加气机以及加油机等，站外的对象主要为各类建、构筑物（重要公共建筑、民用建筑、厂房、库房等建筑物）、城市道路、铁路、架空通信线和通信发射塔、架空电力线路、室外变配电站、站外不同场站及其工艺设备等，站场与站外的安全间距的控制即为以上站内对象及站外对象间安全间距的控制。站外间距的控制一般主要在选址前期进行控制。

(2)站内间距的控制

加油加气站内的间距控制主要是在设备与设备之间、设备与围墙之间、设备与建、构筑物之间及相应建、构筑物之间。其中油罐、LNG储罐与站内相应设备、建筑物的间距又为重中之重，必须严格执行；不合理的建构筑物、设备区等的布置也将导致整个场站的交通组织困难、运行管理难度加大；因此，需不断优化总平面布置方案，以达到协调、合理。同时工艺设备的爆炸危险区域划分还应保证其半径范围不应超过站区围墙，从而更好的确保整个场站的安全运行。站内间距的控制则主要在工程设计中有效控制。

三、天然气加气站的设计要点探讨

(一)天然气加气站的外部设计要点

在进行天然气加气站的外部设计时，重点在于控制好液化天然气（LNG）储罐、压缩天然气（CNG）储气瓶组、加气机、卸车点与放散口等设施、设备与周围道路、房屋、电力设施等建(构)筑物之间的距离，既不能取值过小以造成安全隐患，也不能取值过大造成土地资源地浪费。具体而言，天然气加气站内各主要设备、设施与站外建(构)筑物之间的距离可参见表1进行设计。

表1站内主要设备、设施与站外建(构)筑物之间的安全距离

(二)天然气加气站的内部设计要点

(1)总体布局

天然气加气站的内部总体布局重点在于控制好各工艺设备、设施间的距离。针对各工艺设施、设备的危险性和敏感程度的不同确定出安全间距，并在满足安全距离的基础上，尽量使站内各工艺设备、设施之间的位置关系符合工艺流程，使管道布置合理且最短、设备区占地最少。

(2)工艺设备、设施布置

在布置加气站内部的工艺设备、设施时，应依据图1所示的工艺流程进行布置，并调整内部各设备、设施之间的距需满足安全距离要求。

1)罐池区

LNG储罐以及潜液泵(LNG泵橇)都应设置在罐池内，并保证罐池内部地面比外部地面低1m，设置有集液池，能使意外发生时泄露的低温LNG液体迅速集中到一起，减缓其气化速率以降低危害。为了方便操作，储罐应集中相邻布置在罐池的中部，而潜液泵和柱塞泵则宜分别布置在罐池的两边。每个LNG储罐分别对应LNG橇、LCNG橇，实现LNG、CNG加气。储罐之间可采用液相管、气相管联通，液相管、气相管分别与LNG泵橇的下、上充装管相连，通过气动控制阀来实现各个罐的充装和液位平衡，从而使两种加气功能都能最大化地使用所储存的LNG液体。

图1加气站工艺流程

站房、卸车点、LNG加气机可布置在罐池的一侧，至于气化器和CNG储气瓶组等设备可布置在另一侧，而LNG(低压)、CNG(高压)放散口则应布置在气化器的旁边。此外，还应设置LNG管沟连接罐池与LNG加气岛，设置CNG管沟连接储气瓶与CNG加气岛。

2)罩棚区

在加气岛间距上，加气汽车的转弯预留半径可按≥9m设计。在LNG卸车点附近，LNG槽车的转弯预留半径可按≥15m设计。

站内主罩棚加气汽车、LNG槽车路线、辅助罩棚加气汽车的行车路线要各自分明，不相互影响。

四、防火安全设计

(一)总图布置

(1)分析周围建(构)筑物的特点，结合地形、风向等因素布置站内主要工艺设备，远离人口密集区，远离明火场所。

(2)与站外、站内工艺设施和建(构)筑物及其它辅助设施的防火间距按照《汽

车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012中相关标准执行。

(3)整个工艺系统的爆炸危险环境已在附图中标出。

(4)设置拦蓄区和集液池。

(5)装置露天化、敞棚化。

(二)工艺安全设计

(1)工艺流程

整个工艺流程为密闭系统，从LNG的卸车、储存、加压、气化到LNG，CNG的充装，始终是在密闭的设备或管道组成的系统中。物料的状态始终在可控的条件下，当超出受控条件时，设备或管道上的安全阀、气动紧急切断阀等会立即启动、关闭进出液口或安全阀进行放散。

(2)安全设施

站内各工艺设备和管道等设有集中放散管，设备和管道正常泄压或紧急放散需要时都可集中排放，放散管管口高出LNG储罐及以管口为中心半径12m范围内的建(构)筑物2m及以上，且管口竖向距地面高度不小于5m。放散管设置在站内全年最小频率风向的上风侧，放散方向为无建(构)筑物和无人活动的空旷地带。

当控制系统停电或无仪表风气源时，整个工艺系统应能中止在安全的状态并保持，直至控制系统重新启动或安全。

(三)监测报警系统

(1)装置检测仪表

LNG储罐上分别设置现场显示和远传温度变送器、差压液位计、压力变送器各一套，用来实现对储罐内的液位、压力、温度的就地显示及实时远传及连锁控制。超过设置低限、高限条件，便自动报警、切断，潜液泵出口及泵池、高压柱塞泵进出口上设有现场和压力变送器、温度传感器，高压储气瓶组上设有就地压力表和压力变送器，加气机上设有现场和流量变送器、压力表变送器、温度传感，所有仪表均远传到控制室。

(2)现场监测仪表

在储罐区、加气区设置分别可燃气体探测器和火焰探测器，在工艺管沟内设置可燃气探测器。

(四)电气安全设计

(1)罐区、加气区划分为气体2区爆炸危险环境，在爆炸区域内选择dIIBT4防爆级别的电器设备、灯具、电缆等。

(2)采用阻燃型电缆，并对进出配电室、控制室的电缆沟填实封堵，防止气体和液体进入配电室、控制室内。

(3)结合加气站的实际情况，划定防雷区域，根据《建筑物防雷设计规范》的要求做好防雷措施，屋面敷设避雷带、设备、管道等与接地网相连，必要的低压进线屏、仪表系统等电源入口处设置浪涌保护器，对工艺管道、设备、卸车口槽车及加气车辆进行放静电接地。

结语

总之，加气站的设计人员要不断研究创新，在确保满足车用能源需求的前提下，通过加气站的合理设计来提高其安全和经济效益，为经济社会的可持续发展作出贡献。

参考文献

[1]黄郑华，李建华，张良.压缩天然气加气站的安全设计[J].油气储运，2005，06:46-49+59-1.

[2]侯远盛.浅析车用天然气加气站的设计[J].黑龙江科技信息，2008，27:4.

[3]张庆志，任开立，陈栋.压缩天然气加气站的安全设计探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2011，05:96.