橇装式LNG加气站设计探讨

陈 杨

橇装式LNG加气站设计探讨

陈 杨

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）

对橇装式LNG加气站的工艺流程、成橇设计进行了论证分析，给出了总体成橇方式和规模；根据现行规范和可能的实际状况，对橇装站的安全和消防做了典型论述，为相关科学及工程设计工作人员提供一定的参考。

橇装式；LNG加气站；设计；安全；消防

天然气作为清洁能源，以其对环境几乎零污染的优势逐渐取代石油。尤其近几年，国家相关优惠政策的出台更促进了天然气的广泛应用，各地天然气汽车加气站建设也进入繁盛时期。液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，以其无色、无味、无毒、无腐蚀性，且易储存等特性，被公认为一种环保、先进的新能源。橇装式液化天然气（LNG）加气站以其储存效率高、占地少、投资低、无大型动力设备、噪音小、并且不依赖天然气管网等优势，具有良好的推广前景。海南海口、杭州、深圳等城市相继建成LNG橇装式加气站并且投入使用。然而，液化天然气（LNG）属于易燃易爆物，稍有疏忽就会可能出现重大安全事故，因此橇装式LNG加气站的工艺设计、成橇方案，安全消防方案都需要综合考虑，除了要满足现行规范和政策法规，还要满足实际工程项目的需要，确保加气站的安全稳定运行。

1 工艺流程[1-4]

LNG加气站的工艺流程主要有卸车流程、调压流程、加气流程和卸压流程。

1.1 卸车流程[11]

将槽车上的LNG通过进液管卸入LNG站内储罐，一般从上进液管进气，卸车方式有：增压器卸车、泵卸车以及两者联合卸车。

增压器卸车的方式是：LNG首先通过LNG槽车增压口进入增压气化器，气化后返回LNG槽车，使得LNG槽车中的气相压力增大。卸车前将LNG储罐的压力降至0.4 MPa后，在LNG槽车与LNG储罐间压力差的作用下，LNG液体通过LNG槽车的卸液口充入到LNG储罐。

泵卸车的方式是：依靠潜液泵的动力将LNG从槽车转移到LNG储罐中。即LNG液体通过LNG槽车卸液口进入潜液泵，潜液泵将LNG增压后充入到LNG储罐。将LNG槽车气相口与储罐的气相管连通, LNG储罐中的BOG气体通过气相管流入到LNG槽车中，使得LNG槽车和LNG储罐中的气相压力相平衡，从而解决了LNG槽车因液体减少造成的气相压力降低及LNG储罐因液体增多造成的气相压力升高的问题。应此整个卸车过程中不需要对储罐进行泄压,可以直接进行卸车操作。

增压器卸车和泵卸车的方式各有优缺点，前者的优点是操作流程简单、管道连接简单、无能耗，缺点是自动化程度低、需要放散较多气体、卸车过程中LNG储罐随着罐内液体不断增多需要不断泄压，以保持NG槽车和LNG储罐间足够的压力差；后者的优点是卸车速度快、时间短、不消耗LNG液体、自动化程度高、卸车过程中无需对LNG储罐进行泄压，缺点是需要消耗大量电能，需要防止潜液泵产生气蚀。

一般是两种卸车方式联合使用，首先将LNG槽车与LNG储罐的气相空间连通，然后利用LNG潜液泵将LNG充入LNG储罐，同时增压气化器也为槽车增压，使得卸车过程能够更加快速高效，卸车完毕后需要对槽车进行泄压。

1.2 调压流程

LNG储罐的运行参数为0.6 MPa、-145 ℃。为保证管道具有良好的调节作用，一般将管道工作压力设定为0.5 MPa。在压差作用下，LNG储罐内的LNG不断流至低温泵增压为车辆加注，储罐压力逐渐降低。当降到一定程度时压力平衡，储罐内的LNG便不能排出，流程断流。如需继续工作，必须对LNG储罐进行增压，维持其间的压力差，使得流程连续运行。

储罐调压流程是在LNG汽车加气前调节LNG储罐内饱和蒸气压的操作，该操作流程和卸车流程相似，有自增压调压流程和潜液泵调压流程两种。一般采用两种调压方式联合使用的方式。

1.3 加气流程

储罐内LNG经调压增压通过保温管道输送到LNG加气机，经计量后注入汽车LNG储气瓶。加气前首先对加气机进行预冷，当预冷温度达到设定要求后，LNG经过保温管路进入LNG加气机，最后进入LNG汽车储气瓶完成加气。

1.4 卸压流程

LNG加气站在操作过程中不可能完全绝热，系统温度由于外界环境的影响而升高，从而压力增大，导致储罐压力不断增加。通过BOG系统或者打开储罐安全阀，释放系统压力，确保罐内安全。

2 系统的橇装化

2.1 总体设计[5]

LNG橇装式加气站的橇块可以是一个，也可以是多个，橇体主要设备包括：LNG储罐、LNG加气机、泵池及低温泵、增压气化器、保冷管路、仪表风系统以及自控系统等相关配套设施。

LNG加气站的橇装化除了满足工程项目需要，还必须依据相关技术规范。目前国内尚无针对LNG加气站橇装化的规范出版，现行相关规范[6][7]规定储罐在60 m3及以下规模的为三级加气站，并且可以不设消防给水系统，限定了可移动式LNG加气站的规模。因此适用于橇装式LNG加气站的储罐总容量或单罐容量为60 m3及以下。橇装站所有设备装置在一个橇上，有条件可以分成储存橇，电气自控橇和加气橇三个橇体。

2.2 安全及消防

2.2.1 危险因素分析

LNG属于易燃易爆液体，为甲类火灾危险品，密度小、扩散性强，若安全措施不当，容易发生事故，LNG橇装站的危险因素主要表现在：

（1）LNG充装过程中，由于进入同一管路和设备的密度和成分的差异会产生闪蒸汽，导致设备内部压力剧增，可能造成设备的泄漏和破坏；

（2）LNG泄漏后，降低材料性能，对附近人员造成低温灼伤或窒息；

（3）LNG泄漏扩展性强，与空气混合后形成爆炸危险源，极易发生火灾，且危害较大。

2.2.2 安全措施[8-9]

（1）项目前期设计阶段：合理选择站址，充分调查项目现场城市道路、生态环境状况、依据规范和项目所在地城市规划、燃气规划实际情况，严格控制安全距离和位置。

（2）LNG储罐的安全设计，要能够保证储罐本身以及其相连接的设备长期稳定的在低压环境下正常运行。罐体的内外层均设置绝热层，当储罐外部着火时，绝热层性能不应明显降低，LNG储罐的安全附件包括紧急切断装置、安全阀、温度计、压力表、液位计、阻火器、灭火器和导静电装置。内罐设置两个并联且可互为切换的全启式安全阀，安装在卸压管路上，当内罐内压力超过1.2 MPa时，安全阀打开，储罐卸压；当内罐内压力低于1.2 MPa时，安全阀自动关闭。外罐设有防爆装置，当内罐或夹层管路由于意外产生泄漏造成真空夹层内压力升高时，防爆装置自动卸压。

（3）LNG橇装式加气站的管路应尽可能选择真空绝热管，采用奥氏体不锈钢管材，采用耐低温的LNG专用管件。同时管道和管件的设计压力较固定式加气站提高一个公称压力等级。

（4）卸气加气过程必须严格按照规定进行操作，采用密闭方式，卸车时液相管线加装止回阀和安全切断阀，并对管线设置放空吹扫口，卸气加气之前必须将汽车发动机熄火才可进行作业。

2.2.3 消防设计[8，10]

根据《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2012）以及《液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范》（NB/T1001-2011），每台加气机配置2只4 kg干粉灭火器，LNG储罐配置2台35 kg手推式干粉灭火器，LNG泵配置2具4 kg手提式干粉灭火器。

以上规范还规定了三级LNG加气站可不设消防给水系统，即不设消防水池，橇装站的消防用水可从市政给水管进入，按20 L/s的用水量，在站外设2个消火栓，4支多功能水枪。同时在橇装站设置1台PF4型水轮式移动高倍数泡沫发生器，作为消防备用设施，其能在不同的火灾现场灵活移动，迅速投入使用。

3 结束语

橇装式LNG加气站的应用推广极大减少了燃料的燃烧带来的环境和生态污染，符合我国天然气发展政策。随着人们对生活质量的要求日益提高，对环境保护意识不断增强，对清洁新能源的需求也必将增加，未来LNG汽车市场前景巨大；在保证安全设计的前提下，橇装式LNG加气站以其诸多突出优势，势必会成为LNG汽车加气站的重要选择。

［1］王霞, 沈路宁. LNG 汽车加气站工艺流程[J]. 煤气与热力, 2011,31（4）:8-10.

［2］张丽敏,陈福祥. LNG加气机技术现状[J].煤气与热力, 2008, 28（7）: 27-29.

［3］陈祥福,LNG汽车加气站设计中的几个问题[J].煤气与热力,2009,29（7）: 07-09.

［4］马胜利. LNG橇装汽车加气站工艺流程与设备选型[J].煤气与热力,2010, 30（8）:03-06.

［5］陈叔平,任永平,邬品芳,等. 橇装式LNG汽车加气站结构设计[J].低温技术,2009,38（1）:20-23.

［6］中华人民共和国住房和城乡建设部.汽车加油加气站设计施工规范:GB 50156-2012（2014年版）[S].北京：中国计划出版社，2012:60-61.

［7］国家能源局.液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范： NB/T 1001-2011[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011: 14.

［8］吴佩英, 周春. LNG汽车加气站的橇装化[J]. 煤气与热力, 2008, 28（7）:13-15.

［9］殷劲松, 邬品芳, 赖永才. 橇装式LNG加气站安全设计[J]. 天然气技术, 2010, 4（2）: 62-65.

[10] 周春. LNG汽车加气站的消防设计方案[J]. 煤气与热力, 2010, 30（1）: 39-41.

[11] 许可, 郑坤, 施迪文. 集装箱码头LNG加气站技术及装卸设备油改气的应用[J]. 港口科技, 2015（3）: 9-14.

Research on Design of Skid-mountedLNG Filling Station

（CCTEG Chongqing Engineering Co., Ltd., Chongqing 400016, China）

The technological process of skid-mounted LNG filling station was analyzed as well as its sleigh design, total skid way and scale were determined; according to current norms and the possible actual situation, security and fire control of skid-mounted LNG filling station were discussed, which could provide a certain reference for related science and engineering design personnel.

skid mounted；LNG filling station；design； security；fire control

2016-11-10

陈杨（1985-），男，工程师，重庆人，2007年毕业于中国民航大学油气储运专业，研究方向：从事天然气相关设计研究工作。

TE 89

A

1004-0935（2017）01-0085-03