LNG加气站设计规范范本模板.docx

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LNG加气站设计规范范本模板

摘要:

通过对GB50028—2006《城镇燃气设计规范》与GB50156—2002《汽车加油加气站设计与施工规范》（2006年版）以及LNG与LPG主要特性这两方面的比较，确定进行LNG加气站设计时所依据的规范。

分析并确定了LNG加气站的储存规模和等级划分探讨了LNG加气站的总图、工艺、公用工程及消防设计。

关键词：

LNG加气站;规范选用；储存规模；等级划分；设计

CodeSelectionandDesignofLNGFillingStation

ZH0UChun

Abstract：

ThroughthecomparisonofCodeforDesignofCityGasEngineering（GB50028—2006）andCodeforDesignandConstructionofAutomobileGasolineandGasFillingStation,（2006）（GB50156-2002）aswellasthekeyfeaturesbetweenLNGandLPG，thecodeusedindesignofLNGfillingstationisdetermined.ThestoragesizeandgradelevelofLNGfillingstationareanalyzedanddetermined.Thedesignofgeneralplan,process，publicprojectsandfirecontrolofLNGfillingstationisdiscussed。

Keywords:

LNGfillingstation；codeselection；storagesize；gradelevel；design

LNG汽车和LNG加气站在国外特别是美国,已经得到了长足发展，而在我国的发展时间尚未超过20年,还处于发展初期。

因此，我国尚未颁布专门适用于LNG加气站的设计规范。

在进行LNG加气站设计时，国外设计人员主要遵守NFPA57—97《汽车用液化天然气（LNG）供气系统标准》,国内已建成并正在示范运行的LNG加气站遵循的设计标准也是NFPA57-97.但由于各种原因，特别是国内外行业发展水平、设备制造水平、管理水平的差异,我国行业主管部门及消防部门对国外规范的认可程度不高。

根据以往的成功经验，采用大家更为熟悉的国内相近的设计规范,更容易得到主管部门的认可。

比如LNG气化站发展初期，GB50028-93《城镇燃气设计规范》中尚未有关于LNG气化站的要求，设计时均参照了该规范中LPG气化站的要求。

因此，笔者认为在进行LNG加气站没计时，首选国内已颁布实施的与国外规范相近的设计规范。

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:

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—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

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

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9.0。

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。

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

≤30

三级

V≤30

≤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。

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:

［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）:

A39-A41。

[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：

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。

L-CNG加气站技术浅析[J］。

天然气工业,2007，27（4）：

126—128.

（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）