天然气加气站安全设计要点分析

文_李娟 宝钢工程技术集团有限公司

1 建设天然气加气站的必要性和可行性分析

1.1 必要性

随着经济的发展，世界石油需求量激增，石油储备全线告急。寻求替代的绿色清洁的能源物质是摆在我们面前不可回避的课题。在这种形势下，广大专家学者纷纷将研究重心转移到天然气方面，天然气绿色高效安全，各国都加快了对天然气的开发，且目前，世界天然气产量已经超过石油产量，已经成为各能源之首。因此，将天然气作为汽油的代替能源，已经具备了基本条件，而且汽车尾气现在也是人们的心头大患，建设天然气加气站，是发展替代能源、减少尾气污染的重要举措，建设天然气加气站势在必行。

1.2 可行性

首先，从气源方面来看，汽车用天然气有严格的技术指标要求，而城市燃气管网的天然气可以基本满足上述要求；第二，从管网压力方面来看，市区管网设计压力完全符合建设天然气加气站的要求；第三，从城市规划和环境污染治理的角度，建设天然气加气站是解决汽车尾气污染的重要手段，符合城市总体发展规划要求；第四从经济性角度分析，用天然气比燃油具有显著的成本优势，而且随着汽车数量的增加，原装天然气汽车将来越来多，用气量有望稳步增加。

2 天然气加气站的基本设计原则

整体说来，天然气加气站的设计要遵循下述几点原则：

首先，必须要控制天然气加气站的占地面积。城市天然气加气站的设计和建设，从经济性角度考虑，必须要合理控制大小，较少建设或者不建永久性建筑，同时要确保压缩机站的安装简便占地面积小，注意节约空间，提高经济效益。

第二，需要不断摸索加气站设计建设技术标准，需要结合国外建设经验，要确保建设标准的规范化和安全化，要注意控制安全距离。

第三，考虑地区温度条件以及保温设备的购置。我国幅员辽阔，各地的天气状况差异极大。

3 天然气加气站内部设计要点

3.1 布局设计

从整体布局方面，要遵循经济、安全、高效的原则。首先，需要梳理工艺流程，根据工艺流程设置基本的工艺设备布局，不同的工艺设备，具有不同的危险性，既要考虑流程和生产的需要，同时也要注意将不同危险程度的设备做好布局设计，满足安全性提前下，寻求成本最低化。

3.2 防静电设计

天然气的储运都具有一定的危险性，必须仔细检验设备材质，材质需要具有阻燃特性和防静电特性。静电是导致加气站危险事故的重要诱因。因此，天然气加气站内各类设备需设置接地装备，设置接地线，及时疏导可能产生的静电，一旦意外事故发生，阻燃特性较好的设备和管道可以将经济损失降到最低。

3.3 储气设施设计

天然气加气站储气方式一般包括地上储气瓶存储和地下储气井存储。两种方式各有利弊，选择储气方式和储气设施，必须结合不同的地区特点、环境特点以及工程项目特点加以选择。一般来说，地上储气瓶储气，制造相对简单，维修也较为方便。目前我国大多数的压缩天然气加气站都是采用这种方式。但是储气瓶危险性较高，必须做好降温、通风、防火防爆。特别是一些温度较高的地区，出于安全性方面的考虑，要尽量选取大容积的储气瓶，同等储气量的前提下，大容积的储气瓶占地面积较少，所涉及的管道接口和瓶阀也较少，这样施工安装环节减少，成本降低，安全性还能有所提高。尤其是日后维修检查中，工作量也会有所降低。

地下储气井储气可以更好地利用地下空间，利用钻井套管制作的地下储气方式，这一方式比较利于液化天然气的存储。这种方式由于利用了地下空间，可以减少地面空间的占有，地面管道连接较为简单，因此可以有效控制工程成本。但是这种储气方式对于储气井规格要求极高，储气井的外部防腐问题一直是地下储气井建设的难点问题，一旦发生漏气，维修难度极大，而且容易导致高压气串入地层。

3.4 压缩机

压缩机是压缩天然气加气站的核心设备，为了确保天然气加气站的正常运行，必须确保压缩机的性能稳定。国产的压缩机具有显著的成本优势，而且也可满足基本的技术要求，如果建设单位没有特别要求，可以采用国产的压缩机。天然气加气站的气体压力变化较大，可以采用往复式压缩机。

3.5 脱水装置设计

脱水装置主要的作用是深度脱水天然气，提高加气站的安全性。国内外脱水装置生产厂家一般是根据用户提供的气源组分、处理气量、工作压力、处理后天然气水露点等要求进行设计。高压脱水装置一般设置在天然气压缩后，低压脱水装置一般设置于天然气压缩前。

3.6 加气系统

不同天然气加气站，要根据储气设施的数目，选择适合的进气方式。比如一线进气或者二线进气的加气机一般是适用于储气设施为一组或者两组时。此外，选取时，必须考虑剂量的精确深度、操作的难以程度、安全性等各种因素，一般需要考虑充装和剂量功能，还需要预防事故的发生，一旦安全事故发生，必须确保可以及时切断气源，将事故损失控制在最小范围。

3.7 控制系统

我们已经步入了智能控制的时代，天然气加气站的控制也在逐步向着智能化高效化的角度发展。传统的控制手段过于单一，已经不再适应形势的发展变化，必须要建设出自动化程度高、功能完善的加气站控制系统，以此提高整个加气站的安全性和工作效率。控制系统主要包括电源控制、压缩机运行控制、储气系统优先充气控制、售气控制，不同的加气站要根据自身的需求，积极利用先进技术进行定做和改进。控制系统是影响加气站工作效率的关键因素，需要不断的摸索和改进。

3.8 阀门及管道连接

加气站设计中，要尽量减少不必要的管道连接，这样维修维护的工作量有所控制，安全性也可以有所提高。一般常用截止阀和球阀作为连接配件，阀门是设备与管道、管道与管道连接的主要配件。压缩后的天然气管道压力大，因此必须挑选密封性和安全性较高的配件。对于管道焊接之处，要采用射线探伤探风，卡套式的连接方式也是高压管道常用的较为安全的连接方式。

3.9 安全技术措施

选址方面，要充分考虑当地城市规划要求以及环境保护要求，所选地址必须满足基本的加气站建设防火要求，既要不影响交通，也要便于提供加气服务。

要注意设置紧急手动截断阀，一旦发生危险事故，操作人员可以通过紧急手动截断阀及时切断气源，减少事故损失。

增压前后的天然气管道根据管道压力值的不同，根据相关技术标准，选取适合的无缝钢材。阀门和附件的压力必须高于标准规定的最高压力，并且不应低于安全阀的定压。

天然气存储区、压缩区等关键区域必须设置检测仪器，检测区域内是否存在泄露的可燃气体。一旦可燃气体检测仪检测出泄露气体，要及时示警，值班人员接收到示警信号后要及时上报并采取紧急控制措施。存储区域最好采用通风通气比较好的敞开或者半敞开厂房，防止中毒和爆炸事故的发生。

储气瓶要设置不少于两处的接地点，防雷接地可以提高安全性，降低雷击点的电位、反击电位和跨步电位。

3.10 其他设计注意事项

加气机位置要合理设定，既要保证不同加气机之间保持一个安全距离，同时也要考虑加气车辆的进出方便，以及员工加气操作的方便。卸车点与加气机之间必须保持一定的距离，但是为了缩短管道传输距离，防止出现阻力过大等问题，卸车点与相关设备的距离也不宜过远。

4 结语

天然气加气站设计一切务必从安全性的前提出发，同时要注意节约空间，优化设备和建筑配置。天然气作为汽车能源的替代能源，可以大幅降低汽车尾气的污染，同时也减轻了人们的出行经济负担，是符合经济发展要求的绿色清洁能源物质。但是天然气加气站的设计和建设中，会因不同的地区不同的环境出现一些具体的问题，我们必须正视这些问题，不断总结和积累经验，要用创造性地思维解决加气站设计中遇到的问题。只有如此，加气站才能得以大范围的推广。