LNG加气站的规范选用及设计文档格式.docx

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因此，该规范中LNG储罐与放散总管与站外建、构筑物的防火间距比GB50156--2002（2006年版）中LPG储罐与放散管与站外建、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与加气站内设施（储罐与加气机、站房、放散管等）之间的防火间距均没有涉与，而GB50156--2002（2006年版）对此有比较详细的规定。

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l。

由表1可知：

a．LNG比LPG更难点燃，且燃烧速度比LPG小。

b．LNG的燃点、爆炸极限均比LPG高，且爆炸极限的范围更宽。

c．当温度高于一112℃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与危害程度低于LPG，比LPG更安全。

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LNG加气站基本相同的防火间距和消防设施是适宜的。

项目

LPG

LNG

燃点/0C

493

650

点火能/MJ

0.305

0.330

燃烧速度/

0.42

0.38

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

⑧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与站内、外设施来看，LNG加气站的设计规范更宜选择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）未涉与的关于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）未涉与的部分应依据GB50028--2006中LNG气化站的相关规定。

2LNG加气站的储存规模与等级划分

2．1 

影响储存规模的因素

LNG加气站的设计中，确定LNG加气站的储存规模与单台储罐的容积时，应主要考虑以下几个影响因素：

①加气站的加气规模与储存周期

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。

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加气站内储罐与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与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站内用地与消防水系统的要求

根据GB50156--2002（2006年版）第9．0．1、9．0．5条与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与消防泵房。

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。

2．3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

级别

液化石油气罐容积/M3

一级

总容积

单罐容积

二级

45＜V＜60

＜30

三级

30＜V30＜45

V30＜

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

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．O．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[=『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．Om的围堰内，卸车接头与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泵卸车与两者联合卸车等3种方式HJ。

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MJ。

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0Crl8Ni9，外罐材质为16MnR。

内外罐之问采用真空粉末绝热，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与安全阀等，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的调饱和与汽车加注；

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口]。

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与其罩壳内，流量为8—340Ifmin，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，主要用于计量充人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、金额与加液量累计值，可远程通信，实现计算机中央管理№]。

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／rain，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"

]。

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章与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、站房与站区的照明用电、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与状态显示、加气机的收费系统、可燃气体检测报警系统与低温检测报警装置；

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、排水设计；

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。

根据GB50156--2002（2006年版）第9．0．1、9．0．5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35k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℃B50140--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