浙江美阳国际工程设计有限公司 上海市 201103
摘要：随着国内LNG加气站设计标准的不断完善，LNG加气站的设计可以参照GB50156－2012(2014版)、NB/T1001－2010的相关条例；对于LNG加气站，在进行总图布置时，需要结合实际情况，因地制宜，考虑最优行车组织和工艺布置。然而，在LNG加气站快速发展的过程中也有许多问题急需解决。
关键词：LNG；加气站；设计；若干问题
一、LNG加气站概述
随着LNG加气站的发展，特别是天然气价格并轨后，燃气成本更低，LNG加气站的建设速度和数量都有了明显提高。本文则是对我国LNG加气站设计中的若干关键问题进行讨论，希望能将LNG加气站的功能及使用设计更符合实际需求。
二、在LNG加气站设计时还应不断优化其工艺设计
LNG加气站的工艺设计主要是指低温工艺管道的设计，而LNG加气站工艺管道主要包括3部分：卸车管道、储罐与潜液泵之间管道以及潜液泵与加气机之间管道。在进行工艺设备的布置时，在满足总图布置的前提下布置短且直的管道，尽可能的降低压力损失，减小能耗。LNG加气站的运行介质主要是LNG，要想保证输送的安全性，提高其输送效率，应该选择应用摩擦系数小的管道，尽可能的降低其阻力；而在气相管的设计时，应该注意内部压力的平衡，保证系统产生的闪蒸气能够有效排。
三、LNG加气站工艺流程
LNG加气站工艺流程与采用液下泵的LPG加气站相似，包括三个流程：卸车流程、预冷流程、加气流程。在进行工艺设备的布置时，在满足总图布置的前提下布置短且直的管道，尽可能的降低压力损失，减小能耗。①卸车流程将槽车运送来的LNG转移至加气站内储罐的过程，通常采用的卸车方式以潜液泵与车载增压器联合卸车为主，利用槽车上的空温气化器对储罐升压，使槽车与LNG储罐之间形成一定的压差，利用此压差将槽车中的LNG卸入加气站储罐内，另一方面启动潜液泵，对槽车内的LNG进行卸车操作，以加快卸车速度。②预冷流程主要目的是降低LNG流经管道的温度，减少在工作过程中产生的BOG蒸汽。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆③加气流程通过潜液泵将储罐中的饱和LNG经潜液泵加压后经过加气枪给车载气瓶加气，最高的加气压力可达1.6MPa，车载气瓶中的BOG通过回气软管回收到LNG储罐中，以保证气瓶的加气速度和正常的工作压力。
四、LNG加气站的存储规模和日加气能力应满足需求
确定一座LNG加气站的存储规模主要根据平均每日的汽车加气量和储存周期来确定的，储存周期一般为3天。根据《汽车加油加气站设计与施工规范》，LNG加气站的等级是根据储罐的容积划分的。若站级低，无法满足市场需求，就会造成加气排队情况严重，而站级越高对项目用地的要求也越高，投资也越大。而且LNG储罐如果长时间没有新液体注入很容易导致储罐升温，但LNG槽车频繁的进出加气站也会导致储罐长期处于低压状态，对加气站的正常经营十分不利。所以，合理确定LNG加气站的储存规模至关重要，可以通过统计周边LNG加气站的销量以及对周边汽车未来几年用气市场的确切分析，做好前期的市场调研，才能确定最为合理的储存规模，选择合理的储罐总体积，而保证加气站获得更好的经营情况。
五、LNG加气站的总图布置要结合实际情况
总图布置是设计中的重要环节，而在进行总图布置时，要结合实际情况，因地制宜，充分考虑加气车辆的转弯半径和加气车辆的数量，实现交通组织和工艺布置的最优化。此外，还应该不断提高加液机的利用率，保证在加气高峰期无闲置的加液机，减少车辆排队等候等情况。根据生产工艺和运营管理等需要，LNG加气站一般由储存区、加气区、辅助区组成。储存区一般包括防护堤、LNG储罐和潜液泵，加气区则由罩棚及加气机组成。辅助区一般根据不同的运营情况设置必要的营业室、办公室、值班室、配电间、控制间等。在进行总图布置时，保证各个区域及设施之间的安全间距。在满足防火间距的前提下，应尽量减少工艺管道的长度，以减少燃气损耗。工艺设计方面主要是加气站设计了很多保证安全的阀门及用于连接的弯头、变径和法兰等，导致LNG在流经这些部位时，局部阻力增大，产生摩擦热，增加了气损。另外，在加气站设计时，会根据所批土地大小来布局，土地使用面积大，为了整体布局美观而无意中增大了储罐到加气机之间的距离。管线越长，交换散热面积就越大，也增加了气损。
由于液相管道及液相软管、增压管道及增压软管、气相管道及气相软管均为敞口状态，极易进入空气和杂质。所以在卸车前，需分别对3条管道及软管进行吹扫，达到置换空气和吹除杂质的目的，吹扫造成气损。储罐经过运行后，压力比较高，而槽车的压力则相对较低，因此在开始卸车前，除了要进行吹扫外，为了卸车容易，需对储罐与槽车进行平压，即储罐顶部与槽车顶部连接平压和储罐顶部与槽车底部连接平压。不管采取哪种方式平压，都会造成储罐气损。但如果采取后者平压，储罐顶部高压气体会冲击槽车底部液体使其剧烈翻滚，存在液体蒸发速度加快的可能，不仅造成气损，且操作不当，甚至会产生涡旋而引发事故。卸车结束后，液相管道及液相软管、增压管道及增压软管、气相管道及气相软管中的余气一般都通过槽车放空管直接排掉，造成气损。
六、LNG设备设计需求
6.1储罐设计
虽然目前的绝热材料性能大大提升，绝热技术也相当成熟，但还是无法达到绝对的真空绝热。导致储存LNG的储罐与外界环境发生热交换，造成气损。
6.2流量计设计
目前LNG加气站所用流量计大多是质量流量计，质量流量计存在零点漂移现象，即在零点以上时便会造成加气时实际加气量比计量加气量多，造成隐性气损。
6.3低温泵设计
低温泵同储罐一样，也无法达到绝对真空绝热，导致低温泵与外界环境发生热交换，造成气损。另外，在运行过程中，当储罐存液不足或进液阀门开启较小及在卸车末期时都会存在泵进液量不足（气液两相同时进）现象，导致低温泵在启动时，瞬间出液量大于进液量，泵池内产生气相，需放空泵池引流，造成气损。
4.4管道
现有LNG加气站管道设计中多采用真空管道或保温材料管道，由于无法达到绝对真空绝热，同时保温材料也无法绝对保冷，仍与外界存在热交换，造成气损。
七、在LNG加气站设计中还应考虑不同车型的需求
目前，国内小型汽车的燃料主要是CNG，LNG加气站面向的服务群体主要是中型和大型的车辆，如城市公交车、短途重型的卡车、短途客运车等。为此，在对LNG加气站进行设计时，应确定目标车辆群体，满足不同车型的需求，做好全面的考虑和部署。迎合市场的需求，满足业主的需要。
结语
随着政府大力推行环保政策，并且极力鼓励清洁能源的利用，天然气在交通领域的应用已成为热点，特别是在公共交通和物流行业。各地政府相继推进LNG汽车项目，特别是城市公交和长途客运，成为天然气市场新的争夺焦点，配套的加气站建设也成为了业界关注的重点对象。然而，在LNG加气站快速发展的过程中也有许多问题急需解决，本文对这些关键问题进行深入讨论，并给出了解决方案，使LNG加气站的设计更符合实际需求。
参考文献：
[1]何太碧，黄海波，林秀兰，等.中国LNG汽车及加气站技术应用分析及推广建议[J].天然气工业，2010.
[2]潘光泉.LNG加气站的火灾爆炸危险性分析及防火防爆设计[J].消防技术与产品信息，2012.
[3]陈叔平，任永平，殷劲松，等.橇装式LNG汽车加气站的应用[J].煤气与热力，2010.
论文作者:肖斌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/7
标签：储罐论文; 槽车论文; 管道论文; 总图论文; 软管论文; 工艺论文; 流程论文; 《防护工程》2017年第4期论文;