浅析天然气加气站的设计要点

张国栋（兴平市安邦天然气有限公司，陕西兴平713199）

浅析天然气加气站的设计要点

张国栋（兴平市安邦天然气有限公司，陕西兴平713199）

天然气以自身的清洁、高效、储备丰富、开采技术成熟等优势，逐渐在国内的各个能源领域中，取得了广阔的市场前景。本文探讨了天然气加气站建设过程中，设计环节的相关要点，并做出了合理的建议与分析，以促进加气站建设的发展。

天然气；加气站；设计；要点

1 引言

天然气，是一种以甲烷为主要成分的气体混合物，在汽车加气领域，一般以高压压缩的形式（简称CNG）和低温液化的形式（简称LNG）应用。由于天然气具备了清洁、高效、技术成熟、储量大等方面的优点，因而逐渐成为汽油、柴油、液化石油气（LPG）等能源的重要替代能源，逐渐得到大规模的实际应用。

2 天然气加气站基本设计原则

在进行加气站的设计过程中，应当对设计经验丰富的国家以及关于加气站的相关信息做好充分的了解，将加气站的发展形势做好合理的掌握，从而在未来的道路上能够给加气站的性能以及建设保留设计空间。

因此，设计加气站主要体现在以下几点：①以国外的相关加气站设计与建设经验作为参考，发展技术标准，保证天然气加气站建设标准的规范化与安全化，尽可能缩短其安全距离。②尽可能将占地面积控制在合理大小，如CNG加气站宜确保橇装式压缩机站的安装方便，减少或不建永久性建筑，从而降低其建设成本、提高运行效益。③加气站在必要的情况下，可置保温设备。如果处于寒冷地区，在采用水冷时，往往易碰发生水结冰的问题，给维护工作的开展造成阻碍，因此，该地区的加气站压缩机气缸、级间冷却方式，均应当避免水冷，而适宜采用风冷。

3 天然气加气站的设计要点分析

3.1 外部设计要点

设计天然气加气站外部结构的要点，在于控制好主要站内设备与周边道路、房屋以及电力设施等之间的距离，尤其需要注意合理设置液化天然气（LNG）的低温储罐、压缩天然气（CNG）储气容器、加气机、加气柱、卸车点与放散口等。其间距不能过小，从而避免造成安全问题；但也不能取值过大，导致土地资源的浪费。

3.2 内部设计要点

相关人员在布置工艺设备以及设施等方面，应当依据相关工艺环节来合理的布置，并且将里面的设备及其设施间的距离做好恰当的调整，从而能够达到标准的要求。

3.2.1 罐池区

LNG低温储罐和潜液泵（LNG泵橇）都应当设置于罐池以内，并确保罐池的内部地面相较于外部地面要低1m，设置有集液池，可以在发生意外时，将所泄露的低温LNG液体集中至一起，从而减缓气化的速率，从而达到降低危害的目的。为便于操作，储罐应当集中设置于罐池中部，而潜液泵、柱塞泵则可以布置于罐池两边。每个LNG储罐应当对应LNG橇、LCNG橇，从而实现LNG、CNG加气。储罐之间则可以使用液相管、气相管联通，液相管、气相管则分别与LNG泵橇下、上充进行装管连接，利用气动控制阀，确保各个罐的充装与液位平衡，使两种加气功能，均可以在最大限度上地利用储存LNG液体。

将站房、卸车点、LNG加气机等设置于罐池一侧，而将气化器、CNG储气瓶组等设备设置于另一侧，而LNG（低压）、CNG（高压）放散口处，则需要布置气化器，罐池与LNG加气岛使用LNG管沟进行连接，而将储气设施和CNG加气岛使用CNG管沟连接。

3.2.2 罩棚区

对于加气岛的间距设计，要求其转弯预留半径应当在9m及其以上。在LNG卸车点附近，LNG槽车的转弯，则应当设计其预留半径在15m及其以上。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等，均应当注意各自分明，避免相互之间的影响。

4 天然气加气站设计实例分析

4.1 项目概况

本加气站位于某一公交公司的站场内，主要为站场内的公交车加气，并预留以后对外经营加气的功能，在设计上包含LNG以及CNG加气功能。加气站占地面积约3495m2，设计加气规模为2.5×104m3/d，主要设施分为土建、工艺等。而在工艺设备的选型方面，采用了橇装泵设备，实现了一体化设计，且占地面积小，安装工程量少。按照新规范分类，该站属于LNG/L-CNG二级加气合建站。

4.2 加气站总体布局

本加气站总体布局包括LNG罐池、加气罩棚、站房等单体部分，其工艺流程如图1所示。LNG罐池位于中间，而主加气罩棚则设置于罐池的下方，辅助加气罩棚设置于罐池的上方，站房则位于罐池的右侧。站房设置有营业厅、配电室和公用室等。该加气站是二级站，需要设置消防给水系统，直接采用了市政道路已有供水管道。

图1 加气站总体布局

4.3 主要工艺设施及其设计要点

由于大多数CNG加气站气源的H2S含量均在国家现行标准、规范所规定的范围以内，无需在站内脱硫。因此，当前所设计的CNG加气站工艺设施，主要包括：脱水装置、储气设施、加气系统、控制系统等。

4.3.1 脱水装置

脱水装置的作用，主要在于对天然气实施深度脱水，使天然气水露点达到25MPa，从而满足最低的环境温度要求。国内外的脱水装置生产厂家通常会依据用户所提供的气源组分、处理气量、工作压力、处理后天然气水露点等要求，进行合理的设计。而脱水装置则采用的是橇装式，通常有高压与低压两种，低压脱水装置设置于天然气压缩前，高压脱水装置则设置于天然气压缩后。

4.3.2 储气设施

当前常用的CNG加气站储气设备，通常有两种形式，即地上储气瓶储气与地下储气井储气，具体需要根据工程所处地区和实际情况进行综合的比较，从而选择出最佳的储气方式。

我国现有的地上储气瓶结构形式很多，排列方式不同，进出口的接管则主要采用卡套连接，优势在于容易制造，投资少，且维修方便。但设计过程中需要重视安全防范，保证储气瓶间的良好通风和防火防爆，做好夏季储气瓶降温工作。

地下储气井储气主要利用的是由钻井套管制作而成，深达到80～200m的地下储气装置，其优点在于占地面积少，地上管道的连接较为简单，但实际施工制作困难，且投资大，不容易进行维修。

4.3.3 加气系统

按照加气枪的数目，可以将加气机分成双枪枪、四枪两种。在设计过程中，则应当按照储气设施组数，选择合适的几线进气方式。若储气设施只有一组或两组，则应当选择一线进气或二线进气的加气机，确保其计量精度、安全性能、结构坚固、操作简单以及连机操作等特点。在本加气站中，所选用的加气机也具备了充装与计量的功能，质量流量计则采用的是进口产品，工作状态下的加气流量在0.25m3/min以内。加气软管则设有拉断阀，便于在发生事故时及时切断气源。

4.3.4 控制系统

CNG加气站的控制系统至关重要，如果具备较高的自动化程度和完善的功能，该控制系统即可极大地提高加气站工作效率，确保加气站运行的安全性。CNG加气站的控制系统则主要包括电源控制、压缩机运行控制、储气系统优先控制、售气控制等部分。

4.3.5 阀门及管道连接

阀门的主要作用在于连接设备与管道、管道与管道。CNG加气站则通常会采用球阀或截比阀，需要注意的是应当保证阀门的密封性能与安全可靠，该站所采用的高压球阀工作压力达到25MPa。因为压缩后的天然气管道具备压力高、管径小等特点，管道焊接比较困难，并且每道焊缝均须射线探伤，因此设计中，高压管道的连接应采用卡套式连接方式。

5 结语

由于人们对于环境的保护意识日益增强，对于天然气的使用也逐渐普及。而LNG，CNG加气站的建设也成为必须重视的关键，在LNG，CNG加气站工程的设计过程中，应当掌握以上的设计要点，同时积极学习并参考国内外的先进技术，从而不断提高LNG，CNG加气站的设计水平与质量。

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TE974

A

2095-2066（2016）33-0267-02

2016-11-12

张国栋（1985-），男，工程师，本科，主要从事天然气加气站管理方面的工作。