LNG加气站设计规范文档格式.docx

1、1 LNG加气站设计规范的选用一般认为，LNG加气站的设计可参照GB 500282006城镇燃气设计规范中LNG气化站的相关要求和GB 501562002汽车加油加气站设计与施工规范（2006年版）中LPG加气站的相关要求1。前者的理论依据是LNG加气站与LNG气化站的物料均为LNG，仅两者的厂站形式及建站地点不同。后者的理论依据是LNG具有比LPG更安全的特性参数,且LNG加气站与LPG加气站同为加气站，建设地点都位于城市建成区内。 规范的比较GB 500282006主要适用于LNG总储存容积不大于2000m3的城镇LNG供应站的工程设计。该规范对LNG气化站的储罐及天然气放散总管与站内外建

2、、构筑物的防火间距、消防系统均作了明确规定。GB 501562002（2006年版）主要适用于汽车加油站、LPG加气站、CNG加气站和汽车加油加气合建站工程的设计和施工。该规范对LPG加气站的规模，LPG储罐、卸车点、加气机、放散管管口与站外建、构筑物的防火间距,LPG加气站内设施之间的防火间距及消防系统均作了明确规定。GB 500282006主要适用于LNG气化站，而LNG气化站通常建于城市建成区之外。因此，该规范中LNG储罐及放散总管与站外建、构筑物的防火间距比GB 501562002（2006年版）中LPG储罐及放散管与站外建、构筑物的防火间距大。GB 500282006对卸车点、加气机

3、等与站外建、构筑物的防火间距以及加气站内设施（储罐与加气机、站房、放散管等）之间的防火间距均没有涉及，而GB 501562002（2006年版）对此有比较洋细的规定.GB 50028-2006与GB 501562002（2006年版）的相同点：a。对储罐的消防设施要求一致，均要求储罐的单罐容积大于20m3或总容积大于50m3时，储罐应设置固定消防冷却系统。b。对移动式消防用水量的规定基本相同.c。对公用工程的设计基本一致，但在工艺设计方面，由于LNG加气站与LNG气化站的物料均为LNG，所以GB 500282006中关于LNG气化站的部分更具有针对性。 LNG与LPG的特性比较LNG是以甲烷为

4、主要组分的烃类混合物，LNG与LPG的主要特性对比见表1。由表1可知：LNG比LPG更难点燃，且燃烧速度比LPG小。LNG的燃点、爆炸极限均比LPG高，且爆炸极限的范围更宽。c.当温度高于112时，LNG蒸气比空气轻,易于向高处扩散；而LPG蒸气比空气重,易于在低处积聚而引发事故。因此，LNG在运输、储存和使用中的火灾危险性及危害程度低于LPG，比LPG更安全2。从燃烧放出的热量来看，相同体积的LNG和LPG气化并燃烧后，LNG放出的热量比LPG少，对周围的热辐射也小。因此，在防火间距和消防设施方面,对LNG加气站的要求可以比对LPG加气站的要求低。考虑到LNG加气站在我国尚处于初期发展阶段,

5、采用与LPG加气站基本相同的防火间距和消防设施是适宜的.表1 LNG与LPG主要特性对比项目LPGLNG燃点/493650点火能/mJ0.3050.330燃烧速度/（ms-1）0。4238爆炸极限/2.159。605.0015。00气体密度大于空气密度，少量泄漏后易积聚112以上时小于空气密度，少量泄漏后即挥发 设计规范的确定LNG加气站与LPG加气站的站内设施相似，均包含加气机、泵、储罐、站房等。因此,从厂站的形式、建设地点、对站外环境的防火要求及站内、外设施来看,LNG加气站的设计规范更官选择GB 501562002（2006年版）.从LNG与LPG的特性来看，LNG比LPG更安全,且两者

6、皆是加气站。因此，LNG加气站的设计规范也更宜选择GB 50156-2002（2006年版）。毕竟LNG加气站与LPG加气站的物料不同，工艺设计和公用工程设计等方面存在差异。因此，为了更准确地体现LNG的特性，在工艺设计和公用工程设计等方面,对于GB 501562002（2006年版）未涉及的关于LNG特性要求的设计。应采用GB 500282006. 因此，笔者认为在进行LNG加气站的设计（包含总图、工艺、公用工程、消防设计）时,应主要依据GB 501562002（2006年版）中LPG加气站的相关规定。GB 501562002（2006年版）未涉及的部分应依据GB 50028-2006中LN

7、G气化站的相关规定。2 LNG加气站的储存规模及等级划分2。1 影响储存规模的因素LNG加气站的设计中，确定LNG加气站的储存规模及单台储罐的容积时，应主要考虑以下几个影响因素： 加气站的加气规模及储存周期LNG加气站的加气对象主要为公交车和客运大巴等易于集中加气、集中管理的车辆，据了解,目前国内已建成并投入使用的LNG加气站日加气100150车次.国内公交车车载LNG气瓶多为240L，充装系数按85考虑，则日加气量为20。430。6m31。从需求方面来说,LNG加气站主要建在城市建成区内，而城市郊区通常建有LNG储配站，供气条件较好。因此,LNG加气站的储存周期宜为12d,故LNG加气站所需

8、储罐容积宜为20.461.2m3。 与站外建、构筑物的防火间距从理论方面分析,只要采取了相应的安全措施,LNG加气站的规模可以与LNG气化站相同。但从需求方面来看,由于LNG加气站多建于城市建成区内，对站外建、构筑物与LNG加气站内储罐及工艺设施的防火间距要求较高，不易找到满足较大防火间距要求的建设用地。因此，LNG加气站储罐容积不宜过大。 设计规范对储存规模的要求根据GB 501562002（2006年版）第3.0.4条的规定,LPG加气站的储罐总容积不应大于60m3，单罐容积不应大于30m3。根据该规范的条文说明，此规模的确定既能满足加气需求,也能保证安全，降低风险，同时也是与相关规范及公

9、安部消防局协调的结果。因此,LNG加气站储罐的容积规模也应考虑该规范的要求。 站内用地及消防水系统的要求根据GB 501562002（2006年版）第9。1、9.0。5条及GB 500282006第9.5.1条的规定，总容积超过50m3或单罐容积超过20m3的LPG或LNG储罐应设置固定式消防冷却水系统。若LNG加气站的储罐设置固定式消防冷却水系统，同时考虑20L/s的消火栓消防用水量，则LNG加气站总消防用水量必然超过25L/s。根据GB 500162006建筑设计防火规范第8。6.1条的规定，加气站应设置消防水池及消防泵房.因此，需要较大的用地面积.而LNG加气站通常建于城市建成区内，很难

10、找到符合要求的用地。另一方面，据了解，国内已建成并投入运行的LPG加气站通常采用23台单罐容积为20m3或30m3的埋地式储罐，这可以避免设置储罐固定消防冷却水系统，与站外建、构筑物的防火间距也可以适当减小。而LNG储罐为真空绝热储罐，通常为地上式储罐.地下式LNG储罐在国内尚未有实施的工程实例，国外的工程实例也较少。因此，为了减小加气站的消防用水量,减小占地面积，LNG加气站储罐的总容积不宜大于50m3，单罐容积不宜大于20m3。 储罐的规格国产LNG储罐容积通常为20m3、30m3、50m3、100m3和200m3等,LNG加气站储罐应尽可能采用常规规格的产品,便于采购。2.2 储存规模的

11、确定综合考虑LNG加气站的加气规模，储存周期，与站外建、构筑物的防火间距，设计规范对储存规模的要求，站内消防水系统的要求，储罐的规格等因素，笔者认为在参照执行GB 501562002（2006年版）的前提下，为减小LNG加气站的用地面积，使加气站更容易实施，LNG加气站的单罐容积为20m3，总容积为20m3或40m3。3 加气站的等级划分按GB 50156-2002（2006年版）第3。0.4条的规定，LPG加气站的等级划分见表2,设V为液化石油气罐总容积。表2 液化石油气加气站的等级划分3级别液化石油气罐容积/m3总容积单罐容积一级45V6030二级30V45三级V30储罐总容积为40m3，

12、单罐容积为20m3的LNG加气站属于二级站;储罐总容积为20m3，单罐容积为20m3的LNG加气站属于三级站。3 LNG加气站的总图设计 功能分区根据LNG加气站的实际情况和生产工艺需求，站区可分为储存区、加气区和站房。储存区的主要设备包括LNG储罐、LNG泵、卸车增压器、调饱和器等。加气区由加气机和加气罩棚组成。站房通常由值班室、综合营业厅、仪表配电间、空压机房、办公室等组成。 总图布置a. 根据GB 501562002（2006年版）第5.0.1条的规定，站区工艺设施一侧应设置高2。2m的非燃烧实体围墙，面向进、出口道路的一侧宜设置非实体围墙，或开敞.b. LNG储罐、LNG泵、卸车增压器

13、、调饱和器等设备布置在高度为1。0m的围堰内，卸车接头及其阀门可布置在围堰墙体上。c. 储存区、加气区、站房均独立布置，布置时应注意LNG泵与LNG加气机的距离要尽可能短，不宜大于15m.原因是国内LNG汽车的车辆供气系统未设置气瓶增压器，为了保证供气压力的稳定性，使之能满足发动机的用气压力要求，给车辆加注的LNG必须为饱和液体.若LNG泵与LNG加气机的距离过长，无车辆加气时,管道内剩余的饱和LNG较多,容易气化，会影响加气并排放大量的气体，造成浪费。 d。 LNG加气站的工艺设施与站外建、构筑物之间的防火距离按GB 500282006中LNG气化站相关的防火间距执行。工艺设施与站内建、构筑

14、物之间的防火距离按GB 501562002（2006年版）中LPG加气站相关的防火间距执行。LNG加气站的总图布置见图1。 4 LNG加气站的工艺设计4.1 工艺流程 卸车流程将LNG由槽车转移至LNG储罐中，主要有卸车增压器卸车、LNG泵卸车及两者联合卸车等3种方式4。卸车增压器卸车的优点是完全采用环境热量，不耗费电能，工艺流程相对简单；缺点是卸车速度比较慢，冬季室外温度较低时尤为明显。LNG泵卸车的优点是卸车时间较短，工艺流程相对简单；缺点是耗费大量电能,启动前需要对泵进行预冷。卸车增压器和LNG泵联合卸车的优点是卸车时间比单独采用卸车增压器卸车时间短,耗费的电能比单独采用LNG泵卸车少；

15、缺点与单独采用LNG泵相同.笔者建议LNG加气站应具有卸车增压器、LNG泵单独卸车和同时卸车的功能。夏季宜采用卸车增压器卸车，冬季宜采用卸车增压器和LNG泵联合卸车. 调饱和流程我国LNG汽车的车辆供气系统未设置气瓶增压器,为了保证供气压力的稳定性,使之能满足发动机的用气压力要求，车载瓶中的LNG必须为饱和液体。因此，加气前需要使储罐中的LNG升温、升压，处于饱和状态。调饱和有3种方式:调饱和器调饱和、LNG泵调饱和、调饱和器与LNG泵联合调饱和4。这3种方式的优缺点与LNG卸车采用的3种方式的优缺点基本相同。笔者建议LNG加气站应采取调饱和器和LNG泵联合调饱和的方式，可以大大缩短LNG的调

16、饱和时间,避免加气车辆的长时间等待。 加气流程LNG的加气流程是指LNG泵将储罐中的LNG抽出,输送至LNG加气机，通过LNG加气机给汽车加气。 卸压流程当储罐压力大于设定值时，打开安全阀，释放储罐中的气体，降低压力，以保证储罐安全，放散的气体通过集中放散管放空。4.2 主要设备 LNG储罐LNG加气站采用的低温压力储罐为真空粉末绝热储罐。储罐分为内罐和外罐两层，内罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16MnR.内外罐之间采用真空粉末绝热，真空隔热层厚度为250mm。储罐的日蒸发率小于0。25%,充装系数为0。9。储罐上装有高、低液位报警设施，内罐压力高报警设施，超压自动排放罐顶气体的自力式降

17、压调节阀以及安全阀等，以保证储罐的安全。在储罐进、出口的LNG管道上设有紧急切断阀，当有紧急情况发生时，可迅速关闭阀门，以保证系统安全。目前,20m3真空粉末绝热低温储罐主要为立式和卧式2种形式.立式储罐的优点是占地面积小，罐内液体与LNG泵的静压头大，有利于LNG的调饱和及汽车加注；缺点是立式储罐比较高,美观性差。卧式储罐的优点是比较低，美观性好，容易被周围人群接受;缺点是占地面积大，罐内液体与LNG泵的静压头小。目前国内示范运行的加气站均采用立式储罐,有成功的经验.考虑到有利于汽车加注和LNG的调饱和，笔者推荐采用立式储罐。 LNG泵输送LNG这类低温的易燃介质,不仅要求输送泵能承受低温，

18、而且对其气密性能和电气方面的安全性能要求很高。随着对泵结构、材料等方面的研究有了很大的进展,一种安装在密封容器内的潜液式电动泵在LNG系统中得到了广泛的应用。其主要特点是将泵与电动机整体安装在一个密封的金属容器内，不需要轴封，也不存在轴封的泄漏问题5.通常潜液式电动泵可分为船用泵、汽车燃料泵、LNG高压泵（罐外泵）和大型储罐的罐内泵。LNG加气站中，LNG的转运和加注采用的是汽车燃料泵，其结构紧凑,立式安装，特别适用于汽车燃料加注和低温槽车转运LNG。LNG泵采用安全的潜液电动机，电动机和泵都浸没在流体中，不需要轴封。在吸入口增加了导流器，减少流体在吸入口的阻力，防止泵气蚀。LNG加气站采用的

19、LNG泵通常为两级离心泵，由一台变频器控制，能适应不同的流量范围，电气元件安装在具有防爆功能的接线盒及其罩壳内，流量为8340L/min，扬程为15250m.主要厂家包括美国的ACD公司、日本的Nikkiso公司、瑞士的Cryomec公司等. LNG加气机LNG加气机是依据直接测量流体介质质量的原理，利用先进的传感和微电脑测控技术，具有高精度、多功能的新型LNG加液计量装置，主要用于计量充入LNG车载瓶的液量。同时，加气机应用微测控技术对计量过程进行自动控制，显示屏直接显示被测液体的流量、单价、金额及加液量累计值,可远程通信，实现计算机中央管理6.目前,LNG加气机多采用进口，其计量方式为单管

20、计量，单枪加气，计量精度为0.1%，最大质量流量为80.0kg/min，具有温度补偿功能,配带拉断阀。 调饱和器和卸车增压器LNG加气站采用的调饱和器和卸车增压器均为空温式换热器,LNG通过吸收环境热量达到气化升温的目的，能耗很低.为了提高气化速率和换热效率，调饱和器和卸车增压器的主体通常采用耐低温的铝合金纵向翅片管，且拥有很大的换热面积.其影响因素主要为流量、工作压力、工作周期、大气温度、相对湿度、风力、日照等7。笔者建议调饱和器的流量为200m3/h,立式安装；卸车增压器的流量为300m3/h，卧式安装。5 LNG加气站的公用工程设计LNG加气站的公用工程设计主要包括土建设计、电气设计、自

21、控设计和给排水设计，应按照GB 501562002（2006年版）第911章及GB 500282006第9.4、9.5、9。6条的规定进行设计.土建设计主要包括站房、设备基础、加气岛、加气罩棚柱、围堰、场地等内容的设计；基本要求有站房耐火等级不小于二级，门、窗向外开等。电气设计主要包括设备的动力用电、站房及站区的照明用电、站区的防雷防静电设计等；基本要求有加气站的供电负荷为三级，但有条件的情况下可设计为二级，罩棚、营业室、配电间等应设置事故照明等。自控设计主要包括设备的控制及状态显示、加气机的收费系统、可燃气体检测报警系统及低温检测报警装置;基本要求有储罐进出液管应设置紧急切断阀，并与液位控制

22、连锁，在可能发生LNG泄漏的区域,设置可燃气体和低温泄漏报警装置等。给排水设计主要包括站区的雨水、站房的给水、排水没计;基本要求有围堰内的排水利用管道排出站外时应设置水封井，防止LNG流入下水道等。6 LNG加气站的消防设计 消防水系统 笔者确定的LNG加气站储罐的总容积为20m3或40m3,单罐容积为20m3。1、9。5条的规定，LNG加气站设置移动消防用水装置,消火栓消防用水量按20L/s考虑.根据GB 500162006第8。6。1条规定，加气站无需设置消防水池，利用市政消防设施即可。消防水管网可从市政消防管网接入，要求水流量不小于20L/s，压力不小于0。25MPa。 灭火器材LNG加

23、气站应根据GB 501562002（2006年版）的要求设置灭火器材，加气区每台加气机设置1只4kg手提式干粉灭火器；储存区设置35kg推车式干粉灭火器2台和8kg手提式干粉灭火器5台;站房的灭火器材布置应符合GB 501402005建筑灭火器配置设计规范的规定。7 结语为了推动LNG加气市场的发展，更好地利用LNG作为清洁汽车燃料的优势，加快LNG加气站网络化的建设，国家相关部门应尽快组织技术力量编制专门针对LNG加气站的设计规范.参考文献:1 周春.LNG汽车加气站的消防设计方案J.煤气与热力，2010，30（1）:A39A41.2 中国市政工程华北设计研究院.GB 500282006城镇

24、燃气设计规范S.北京:中国建筑工业出版社，2006：367-368.3 中国石化工程建设公司，中国市政工程华北设计研究院，四川石油管理局勘察没计研究院.GB 501562002汽车加油加气站设计与施工规范S。2006年版。北京:中国计划出版社,2006：5.4 吴佩英.LNG汽车加气站设计的探讨J.煤气与热力，2006，26（9）:7-9.5 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术M。北京：机械工业出版社,2003：171.6 张丽敏，陈福洋。LNG加气机技术现状J。煤气与热力，2008，28（7）:B27-B29。7 贺红明,林文胜，顾安忠。LCNG加气站技术浅析J。天然气工业，2007，27（4）:126128.（本文作者：周春 中机国际工程设计研究院江苏分院 江苏南京 210001）