LNG汽车加气站方案设计

摘要：本文介绍了LNG汽车加气站的一般规模、等级划分、站址选择、总平面布置、工艺流程和公用工程方面相关的方案设计。

关键词：LNG加气站 建站规模 选址 方案设计

1. 前言

LNG汽车具有经济、安全、环保、方便等优势，是天然气汽车的发展方向，也是城市规模化发展天然气汽车的理想途径。测试数据显示：公交车使用LNG燃料，尾气综合排放与燃油车辆相比可下降80%。发展LNG汽车、建设LNG加气站是治理机动车辆排放污染，改善大气环境质量的有效举措。

世界上一些发达国家早在上世纪90年代就开始发展LNG清洁汽车，LNG重型卡车在美国、加拿大等北美地区已发展到产业化运营。我国政府先后在“十五”、“十一五”期间，将“单一燃料LNG公交车”和“单一燃料LNG重型商用车”列入国家863计划，承担国家863计划LNG公交车的示范城市长沙、北京、乌鲁木齐等地已有数年成功运行的经验。国内玉柴、上柴、潍柴、南充东风等发动机厂家已试制成功了LNG发动机，承担国家863计划的陕西重型汽车总厂，已经试制成功并开始小批量生产LNG重型商用卡车。

我国LNG汽车技术虽起步较晚，但发展势头强劲。利用优势资源条件，推广大型车辆使用LNG燃料，将为城市的交通、环境、经济等方面做出突出贡献。

2. LNG加气站的建站规模和等级划分

LNG加气站的加气对象主要为公交车和客运大巴等易于集中加气、集中管理的车辆，据了解，目前国内已建成并投入使用的LNG加气站日加气在150～200车次。国内公交车车载LNG气瓶多为240L，充装系数按85%考虑，则日加气量为20.4～30.6m3[1]。从需求方面来说，LNG加气站主要建在城市建成区内，而城市郊区通常建有LNG储配站，供气条件较好。因此，LNG加气站的储存周期宜为1～2d。从对周边环境、安全间距、储存周期、配套设施等因素综合考虑，笔者认为LNG汽车加气站的建设规模一般确定为50m3，即站内设置1台50m3LNG储罐比较合适。

目前，LNG加气站执行的国家标准规范为《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012。该规范中将LNG加气站划分为三个等级，详细划分见下表：

3. LNG加气站的选址

LNG汽车加气站的选址应符合国家相关标准及规范的要求，符合城乡规划、环境保护和防火安全的要求，并应选在交通便利的地方。

目前，LNG加气示范站的服务对象为城市公交车，发展对象为城市区间车及出租车。加气站的选址是否合理直接影响到LNG汽车的推广。若加气站的服务对象为公交车，选址在公交车的停车场附近比较合适，便于晚间集中加气。若服务对象为城市区间车，可考虑在高速公路沿线的加油站处合建。若服务对象为出租车，则要充分考虑出租车加气的便利性，合理布点，建议尽量与现有的加油站合建。

4. LNG加气站方案设计

LNG加气站的方案设计主要分为以下几方面：总平面布置设计、工艺设计、土建设计、电气设计、给排水及消防设计、自控设计。

4.1总平面图布置设计

站区内总平面布置在满足工艺要求的前提下，力求做到人流、物流运输畅通，面向进、出口道路的一侧敞开设计，车辆入口和出口分开设置。站区双车道宽度最小为6m。站内道路采用混凝土路面，道路坡度为0.5%，向站外找坡。

根据LNG加气站的实际情况和工艺需求，站区可分为储存区、加气区和站房。储存区的主要设备包括LNG储罐、LNG泵、卸车增压器、调饱和器等。加气区由加气机和加气罩棚组成。站房通常由值班室、营业厅、配电间、控制室、空压机房、办公室等组成。

LNG加气站的工艺设施与站内、外建（构）筑物之间的防火距离按《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156―2012中相关的防火间距执行。

4.2工艺设计

一、工艺流程：

LNG加气站工艺流程分为卸车流程、升压流程、加气流程、卸压流程共四部分。

（1） 卸车流程

LNG加气站一般采用增压器和泵联合的卸车流程，该流程既节约时间又节约电能。具体流程为：先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，当压力平衡后断开阀门，卸车过程中通过增压器增大槽车的气相压力，用泵将槽车内的LNG卸入储罐，卸车完成后需要给槽车降压。

（2） 升压流程

LNG的车用发动机需要气瓶内饱和液体压力较高，一般在0.45～0.8MPa，而运输和储存需要LNG饱和液体压力越低越好。所以在给车加气之前须对储罐中的LNG进行升压。LNG储罐升压的目的是得到一定压力的饱和液体，在升压的同时饱和温度相应升高。升压采用下进气方式，通过增压器与泵联合使用进行升压。

（3） 加气流程

加气站储罐中的饱和液体LNG通过LNG低温泵加压后由加气枪经计量后给车加气。车用储气瓶为上进液喷淋式，加进去的LNG直接吸收气瓶内气体的热量，使瓶内压力降低，减少放空气体，提高了加气速度。

（4） 卸压流程

卸压流程主要是指当LNG储存压力超过储罐最高工作压力时，在没有达到低压安全阀起跳压力之前，通过手动或程控放空阀来实现泄压的过程，如果没能实现正常的超压卸压而使储罐压力进一步升高，当达到储罐压力限定值时，通过安全阀起跳完成泄压的过程.。

主要设备选型

工艺方案设计根据气源条件、环境状况、加气量和加气车辆的条件，经综合分析和经济技术对比后确定。

1）LNG撬装设备

LNG撬装设备内把LNG潜液泵、增压汽化器、放空汽化起集中设置在一个撬块上，利用自动化控制模块进行集中控制管理。

A） LNG低温潜液泵

采用LNG专用低温潜液泵，流量340L/min，出口压力1.6MPa，功率9.3KW

B） 汽化器

卸车用增压汽化器汽化能力200Nm3/h，工作压力1.6MPa，材质304不锈钢。

C） 放空管用EAG汽化器

汽化能力300Nm3/h，工作压力1.6MPa，材质304不锈钢。

2）加气机

最大工作压力1.6 MPa，流量140L/min

3）LNG储罐

采用高真空多层缠绕绝热，多用于LNG槽车和LNG汽车加注站。应用高真空多层绝热技术的关键在于绝热材料的选取与工装以及夹层高真空的获得和保持。

4.3土建设计

LNG加气站土建设计主要包括站房、罩棚、设备基础等。

新建站房的结构形式为砌体结构，条形基础，天然地基，塑料门窗和防火门。

罩棚用钢柱、钢网架结构， 基础用钢筋混凝土独立柱基础。

设备基础、管沟等设备基础采用钢筋混凝土基础或素混凝土基础，管沟盖板采用钢筋混凝土盖板。

4.4电气设计

电气设计主要包括设备的动力用电、站房及站区的照明用电、站区的防雷防静电设计等，基本要求有主要用电设备负荷等级为三级。

4.5给排水及消防设计

给排水设计主要包括站区的雨水、站房的给水、排水设计；基本要求有围堰内的排水利用管道排出站外时应设置水封井，防止LNG流入下水道等。

LNG加气站应根据《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156―2012的要求设置灭火器材和消防用水。

4.6自控设计

LNG加气站自动化控制系统包括LNG充装自动化系统、可燃气体报警系统以及生产监控系统。

在站内LNG充装机、LNG储罐罐区、进气进液阀门等设备附近设置可燃气体探测器。

5. 结语

目前，国内LNG汽车加气站建设正不断得以规范，在规范中不断得以发展。相信随着LNG汽车加气站相关政策法规、规范标准的不断完善，各项安全管理制度的不断健全，以及LNG技术的不断进步，LNG汽车加气站的建设将更加规范、发展将更加迅猛、运行将更加安全。

参考文献

[1] 周春.LNG汽车加气站的消防设计方案[J].煤气与热力，2010，30（1）：A39-A41.

[2] 吴佩英.LNG汽车加气站设计的探讨[J].煤气与热力，2006，26（9）：7-9

[3] 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2003：171.

[4] 《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156-2012