LNG储配站及CNG加气站施工工艺研究

刘明明 孙殿民

新地能源工程技术有限公司 河北廊坊 065001

天然气是一种环保性能好的汽车燃料，可以有效的减少大气污染，因此为了更好的保护大气环境，有必要做好LNG加气站及CNG加气站的设计与建设工作，强化研究相关施工工艺[1]。

1 LNG/L-CNG及其加气站情况

1.1 LNG与L-CNG情况

LNG与L-CNG均指天然气，其中LNG是一种液化天然气（即天然气通过高压液化处理后的形态），要求必须存储在低温环境中；在压缩处理天然气时，使其处于20-40MPa的高压状态下就可以得到一组液化的压缩天然气L-CNG，实际在存储时必须严格把控高压环境，以此才能将其保存状态维持下来。

针对这两种不同的天然气，存储方式、存储时所用到的设备都是相同的，具体存储时要求先借助LNG罐车，运输天然气到指定的加气站中，然后将其保存在LNG储罐内。对于这两种天然气而言，通常会面临不同的存储环境，对汽车添加燃料时的中间过程存在明显差异，LNG加气站给汽车添加LNG时，针对那些预先保存在储罐内的LNG，通常会借助潜液泵的力量缓缓的向汽车燃料箱中注入。值得一提的是，通常是在低压环境下来完成整个输送过程。

1.2 LNG/L-CNG加气站介绍

现如今，天然气加气站多选择合建，为确保合建工程的顺利进行就需要认真分析这两种加气站。

1.2.1 LNG加气站

基于LNG加气站在运营时所处的环节不同，相应的所用到的设备也会存在明显不同，基于不同场地可将设备分为两种，即站内设备、站外设备。其中，站内设备已LNG储罐、加气机、潜液泵撬等为主；而站外设备主要设计运输LNG的槽车、添加LNG的车辆。

储罐从字面意思上理解就是存储LNG，潜液泵撬涉及潜液泵、增压气化器、EAG气化器等，在潜压泵的作用下有助于LNG卸车、加注的顺利完成。其中，EAG气化器所具有的一项重要功能就在于：在高温原理的帮助下来有效降低放散气体本身的密度，这对于安全防护作用的强化至关重要。

1.2.2 L-CNG加气站

这一加气站在给汽车添加燃料时有必要将LNG向CNG进行转化，相比较于LNG加气站，期间会用到更多的设备。同时，严格按照一定顺序，在向相应的储气系统中输送CNG气体，在这种情况下为了实现科学的调控就需要借助顺序控制盘来实现，以此才能顺利的完成输送操作。在输送、储存CNG气体以后，需要借助CNG加气机来给车辆加注燃料[2]。

2 工艺设计中的相关注意事项与具体设计

2.1 选择、安装LNG储罐

存储天然气的一个重要设备就在于LNG储罐，为确保能够正常的存储天然气就需要制定一个科学、合理的选择与安装方案作保障。关于LNG储罐规格主要有两种，即30m3、60m3，具体在选择时必须严格根据相关规定，加气站的规格不同、等级不同，其储罐规格也会存在明显差异；储罐数量具有一定有限性，30m3的储罐数量必须控制在2个以内，30m3的储罐最多3个。值得一提的是，要求同一加气站的储罐规格必须保证一致，切记不能混合使用两种容积不同的储罐。实际在安装储罐时有必要站在安全角度来充分调查周围环境，当储罐安装位置与加气站以外的安全距离相符时，可以选择卧式储罐，安装可以采用全地下或半地下的方式；若加气站的规模不大，就可以采取比较灵活的储罐安装方式，诸如地上、全地下或半地下，除了卧式储罐外在条件允许的情况下可以选择立式储罐，具体在选择哪种安装方式时有必要结合不同情况来定。另外，有必要按照不同地区要求对储罐高度进行严格的规范。

2.2 管道设计

为正常的输送天然气，有必要科学、合理的设计输气管道。加气管道在压力设计过程中有必要对储罐气相压力、潜液泵扬程进行充分考虑，致力于压力标准的适当提高，防止因为压力过大而损坏管道。由于必须在低温环境中输送LNG，相应的就必须确保管道内部不存在任何的水分，防止因为水分将管道冻结、阻塞，从而才能正常的输送天然气。另外，为了正常的输送天然气，通常会用到真空技术来设计管道，以此可以防止在输送液化天然气时因为吸收大量热量而出现蒸发的情况，以此可以更好的节省天然气，提高管道运行安全性。为此，具体在处理时就需要应用相应的真空技术与方式[3]。

2.3 消防安全设计

在汽车加气站设计中的一项重要内容就在于消防设计，为充分确保人员安全就需要致力于消防设计水平的不断提高，并营造一种相对安全的加气站环境。第一，围绕加气站规模、储罐规格，对灭火器进行科学、合理的设置，并重视相应安全标示、危险提醒告示牌的设置工作。第二，受液化天然气自身特性的影响，在面对火灾的情况下如果用水扑救，不仅无法有效的扑灭火灾，而且还会导致险情的进一步加剧，因此一旦加气站出现火灾，最好使用干粉灭火剂、泡沫灭火剂，通过隔绝氧气的方式来灭火，确保能够有效的控制险情。在确定不存在任何明火的情况下，为了给火灾现场进行降温通常会用到消防水。

2.4 减少BOG放散量

在放散BOG的同时所产生的热量比较多，而这些热量的存在通常会直接威胁到加气站的安全，而为了致力于加气站安全性的不断提高就需要想方设法的减少BOG放散量。第一，实际在管道设计过程中有必要合理的设置管道布局、走向，减少不必要的转弯设计，以此可以提供一个更为畅通的管道环境来更为顺利的输送天然气。第二，认真做好管道保冷工作，以此可以有效减少BOG所带入的热量，这对于营造一个良好的低温环境十分重要，可以防止在天然气输送中出现温度过高的情况。第三，针对BOG气体散发量较多的情况，为了更好的对其进行回收利用，就可以借助相关技术方式来实现，以此有助于BOG放散量的减少，还能够将BOG本身所具有的利用价值充分体现出来[4]。

3 工艺管线施工前的准备工作

3.1 图纸准备

绘制工艺施工系统简图指导现场管工下料，图中需要将相关内容明确的标注出来，诸如支架编号、管径、管线等。

3.2 机具准备

钢卷尺（12m、4把）、角尺（45cm、2把）、钢板尺（1m、2把）、电动切割机（670w、4把）、角磨机（670w、4把）、弯管机（DN15-DN50、1台）、四氟垫（100*100*4mm、200块）、焊口检验尺（4个）、水平尺（1m，0.5m，各1个）与无油空压机（0.8m3，1台）[5]。

4 工艺管线施工

4.1 焊前准备

焊接之前有必要科学的评定焊接工艺，在此基础上完成焊接作业指导书或焊接工艺卡的编制；焊工必须满足一定资质，才能安排正式上岗，即锅炉压力容器焊接合格证、Ws4-11与Ws4-12合格项；所选用的直流焊接电源要求必须具备带电频引弧器；在准备焊丝、氩气时要求必须严格按照焊接作业指导书或工艺卡进行，具体存放焊丝时要求避免造成不必要的污染，诸如油污等，要求氩气纯度必须超过99.9%；使用与进口管材相配套的焊丝开展焊接作业；使用钨极氩弧焊的方式进行焊接；若管材壁厚不足1.5mm则需要使用Ⅰ形对接口，反之需要修磨成V型坡口（30°），钝边留1.0-1.5mm；正式焊接之前需要将管口20-30mm范围以内的污染物清理干净，还需要封死管子的两端，将氩气从另一端冲入，控制每分钟的氩气流量为6-10L，做好背面保护工作。

4.2 施工焊接

焊接之前，有必要牢固的连接地线、工件，防止彼此之间产生不必要的火花而将工件表面灼伤；口内引弧，为防止电弧将管子表面灼伤，禁止在管子表面开展这项操作；焊接时需要在确保完全焊透的情况下尽量加快焊接速度，防止出现焊缝过热的情况；运弧时禁止摆动，要求必须将背面焊透，两边能够完好的熔合，设置余高在0-1mm之间；均匀的送丝，确保焊缝表面存在一定余高；要求必须一次性完成每道焊口[6]。

4.3 清理

打磨焊道时可以借助砂轮机，但是不能对管材表面造成破坏；使用不锈钢刷清理。

4.4 质量要求与相关注意事项

组对之前，必须清理检查焊接结构，要求两侧20mm范围内不存在任何的杂质与有害物质，诸如油漆、毛刺、氧化皮、影响焊接的有害物质等；焊件在整个施焊过程中要求必须处于稳固状态，不能强力组对接头；要求焊缝表面不存在任何的裂纹、融合、气孔、夹渣、飞溅等情况，必须高于管道表面；使用100%射线检测现场环焊缝，针对那些不能进行射线检测的接头有必要使用100%渗透检测，要求焊接接头无损检测质量评定与现行相关规定相符；施工保护措施：在焊接作业过程中一旦出现下列一种情况就必须采取切实可行的爆出措施。诸如相对湿度超过90%、下雨下雪、环境温度低于零下5摄氏度、气体保护焊环境丰富≥2m/s[7]。

5 储罐、管线预冷

5.1 做好预冷之前的各项准备工作

对上下进液、卸车增压系统各个阀门的正常开启情况进行全面仔细的检查；要求相关人员在遇冷时必须在场，诸如监理、业主、质量监督与特检院相关人员；在现场合格的划分警戒区域，将全部操作人员的岗位、相关职责确定下来；将上下进液、卸车增压系统、BOG、EAG系统的全部阀门都关闭。

5.2 储罐、管线预冷

将卸车软管连接起来、增压器进液开启，将出气阀门改为液氮罐车增压卸车；在开启截断阀门和放散阀门、排空管道内的空气时必须严格根据罐车进液的相关要求[8]。

6 LNG置换

在准备工作期间，必须将全部系统阀门打开，确保能够充分放散系统内部的氮气；将卸车金属软管连接起来，然后根据预冷程序对相应的阀门进行开启、关闭操作；卸车之前，罐车、预留接地必须进行可靠的连接。同时，置换工作同预冷程序。

7 结语

总之，修建LNG/L-CNG加气站的一个重要目的就在于更好的服务于往来车辆，在此期间需要对多个环节的工作进行充分考虑，以此才能顺利的开展加气工作。具体在设计加气站时有必要选择一种恰当的LNG储罐，将管道设计、消防设计工作认真做好，致力于BOG放散量的减少，以此才能确保所营造的加气站环境更加的安全、可靠。