LNG加气站设计规范文档格式.docx
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1LNG加气站设计规范的选用
一般认为，LNG加气站的设计可参照GB50028—2006《城镇燃气设计规范》中LNG气化站的相关要求和GB50156—2002《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。
①规范的比较
GB50028—2006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、构筑物的防火间距、消防系统均作了明确规定。
GB50156—2002（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。
GB50028—2006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GB50156—2002（2006年版）中LPG储罐及放散管与站外建、构筑物的防火间距大。
GB50028—2006对卸车点、加气机等与站外建、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GB50156—2002（2006年版）对此有比较洋细的规定.
GB50028-2006与GB50156—2002（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GB50028—2006中关于LNG气化站的部分更具有针对性。
②LNG与LPG的特性比较
LNG是以甲烷为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,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1LNG与LPG主要特性对比
项目
LPG
LNG
燃点/℃
493
650
点火能/mJ
0.305
0.330
燃烧速度/（m·
s-1）
0。
42
38
爆炸极限/％
2.15~9。
60
5.00～15。
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
③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GB50156—2002（2006年版）.
从LNG与LPG的特性来看，LNG比LPG更安全,且两者皆是加气站。
因此，LNG加气站的设计规范也更宜选择GB50156-2002（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GB50156—2002（2006年版）未涉及的关于LNG特性要求的设计。
应采用GB50028—2006.
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GB50156—2002（2006年版）中LPG加气站的相关规定。
GB50156—2002（2006年版）未涉及的部分应依据GB50028-2006中LNG气化站的相关规定。
2LNG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：
①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100～150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。
4～30。
6m3［1]。
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1～2d,故LNG加气站所需储罐容积宜为20.4～61.2m3。
②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。
③设计规范对储存规模的要求
根据GB50156—2002（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。
④站内用地及消防水系统的要求
根据GB50156—2002（2006年版）第9。
1、9.0。
5条及GB50028—2006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GB50016—2006《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2～3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。
⑤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GB50156—2002（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GB50156-2002（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
45＜V≤60
≤30
二级
30＜V≤45
三级
V≤30
储罐总容积为40m3，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。
3LNG加气站的总图设计
①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。
②总图布置
a.根据GB50156—2002（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、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GB50028—2006中LNG气化站相关的防火间距执行。
工艺设施与站内建、构筑物之间的防火距离按GB50156—2002（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。
4LNG加气站的工艺设计
4.1工艺流程
①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；
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.
②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的调饱和时间,避免加气车辆的长时间等待。
③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。
④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
①LNG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。
②LNG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，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8~340L/min，扬程为15～250m.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.
③LNG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。
④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。
5LNG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、自控设计和给排水设计，应按照GB50156—2002（2006年版）第9~11章及GB50028—2006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。
6LNG加气站的消防设计
①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GB50016—2006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。
②灭火器材
LNG加气站应根据GB50156—2002（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GB50140—2005《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:
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[2］中国市政工程华北设计研究院.GB50028—2006城镇燃气设计规范[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.GB50156—2002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：
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[4］吴佩英.LNG汽车加气站设计的探讨[J].煤气与热力，2006，26（9）:
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[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：
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［6]张丽敏，陈福洋。
LNG加气机技术现状［J]。
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［7］贺红明,林文胜，顾安忠。
L—CNG加气站技术浅析［J]。
天然气工业，2007，27（4）:
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（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）
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