CNG加气站建设项目可行性研究报告.docx

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CNG加气站建设项目可行性研究报告

CNG加气站建设项目可行性研究报告

1.总论.......6

1.1项目概况...........6

1.2设计依据...........6

1.3设计遵循的主要标准、规范................6

1.4项目建设的历史背景及意义................7

1.5设计原则.........12

1.6建设规模及设计范围........13

1.7主要工程量及主要技术经济指标......15

2气源.....16

2.1气源状况.............错误！

未定义书签。

2.2气质参数.........16

2.3压力等级.........173工艺.........错误！

未定义书签。

3.1成品气气质要求.错误！

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3.2工艺流程简述.....错误！

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3.3工艺方案特点.....错误！

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3.4主要工艺设备选型................错误！

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3.5工艺计算.............错误！

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3.6工艺布置.............错误！

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3.7管材﹑管阀件及防腐............错误！

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3.8焊缝检验及试压、吹扫........错误！

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4自控系统及通信...29

4.1自控系统.........29

4.2通信..............31

5总图运输...............33

5.1站址确定.........33

5.2总平面设计.....34

5.3竖向设计.........35

6公用工程...............35

6.1土建工程.........35

6.2电气工程.........37

6.3给排水工程.....44

1.1项目概况

1.1.1项目名称：

山西祈县CNG加气站

1.1.2委托单位：

1.1.3编制单位：

1.2设计依据

1.2.1《山西祈县CNG加气站设计委托书》

1.2.2山西祈县提供的天然气气质分析报告；

1.2.3《山西祈县城市总体规划》

1.2.4《内蒙古自治区“十二五”天然气利用规划》

1.2.5《内蒙古自治区中西部天然气管网建总体实施规划》。

1.2.6鄂尔多斯****提供的其他资料。

1.3设计遵循的主要标准、规范

（1）《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004；

（2）《建筑设计防火规范》GB50016-2006；

（3）《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006版）；

（4）《城镇燃气设计规范》GB50028-2006；

（5）《工业企业总平面设计规范》GB50187-93；

（6）《石油天然气工程总图设计规范》SYT0048-2000；

（7）《供配电系统设计规范》GB50052-1995；

（8）《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994（2000版）；

（9）《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008；

（10）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008版）；

（11）《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005；

（12）《建筑照明设计标准》GB50034-2004；

（13）《低压配电设计规范》GB50054-95；

（14）《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93；

（15）《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007；

（16）《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94；

（17）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92；

（18）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；

（19）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；

（20）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）；

（21）《砌体结构设计规范》GB50003-2001；

（22）《建筑给排水设计规范》GB50015-2003；

（23）《室外给水设计规范》GB50013-2006；

（24）《室外排水设计规范》GB50014-2006；

（25）《水土保持综合治理技术规范》GB/T16453.1～16453.5-96；

（26）《建设项目环境保护管理条列》国务院第253号令；

（27）《建设项目环境保护设计规定》（87）国环字002号；

（28）《压力容器安全技术监察规程》（1999）质技监局锅发154号；

（29）《压力管道安全管理与监察规定》（1996）劳部发140号；

（30）《气瓶安全监察规定》（2003）国家质量监督检验检疫总局第46号；

1.4项目建设的历史背景及意义

1.4.1鄂尔多斯城市概况

鄂尔多斯市位于内蒙古自治区西南部，西、北、东三面被黄河环绕，南以长城为界，与山西、陕西接壤，西与宁夏自治区毗邻，形成秦晋文化与草原文化南北交融的―歌海舞乡‖。

鄂尔多斯市与黄河北岸的呼和浩特市、鄂尔多斯市又形成内蒙古自治区经济发展最为活跃的―金三角‖。

鄂尔多斯，汉语意为―众多宫殿‖。

全市辖东胜区、准格尔旗、达拉特旗、伊金霍洛旗、乌审旗、杭锦旗、鄂托克旗、

鄂托克前旗8个旗区，总面积8.7万平方公里，总人口139.7万，其中蒙古族16.8万，是以蒙古族为主体，汉族占多数的地级市。

1.4.2当地气象条件

鄂尔多斯属典型的温带大陆性气候，日照丰富，四季分明，无霜期短，降水少且时空分布极为不均，蒸发量大。

年日照时数为2716-3194小时，年平均气温

5.3-8.7℃，年降水量为170-350毫米，年蒸发量2000-3000毫米，降水主要集中在7-9月份，全年8级以上大风日数40天以上，无霜期130-160天。

1.4.3项目建设背景

石油短缺和生态恶化是21世纪人类面临的主要问题，能源的短缺将直接影响各国经济的持续发展，而环境污染则直接威胁着人类的健康和生存。

天然气是当今世界能源的重要组成部分，它与煤炭、石油并列为世界能源的三大支柱。

据研究资料显示，世界已探明的石油储量，按汽车现在消耗的速度，还能支撑40-70年。

而已探明的天然气储量，预计可以开采200年。

能源是人类生存和发展的重要物质基础。

在我国由于人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界平均水平，煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58.6％、7.69％和7.05％。

目前又处于工业化、城镇化快速发展的重要阶段，能源资源的消耗强度高，消耗规模不断扩大，能源供需矛盾越来越突出。

为了缓解能源的供需矛盾，国家在加大能源勘探和开发力度的同时，以降低能耗为目的，举全社会之力开展节能降耗工程，2006年7月，国家发展和改革委员会、科技部等七部委联合下发了《―十一五‖十大重点节能工程实施意见》，―节约和替代石油工程‖为十大重点工程之一，加快开发和发展石油替代产品，保证我国石油安全是我国能源发展战略的重点。

天然气与煤炭、石油并列为世界能源的三大支柱，是当今世界能源的重要组成部分。

目前除石油、煤炭以外，唯有天然气可实现低成本、大面积开采，而且运输和储存技术已十分成熟，不仅广泛应用于工业、家用燃料和石油化工原料，

而且已被公认为是一种廉价、清洁、安全、高效的车用燃料。

天然气的开发利用以其储量大、清洁、高效而受到各国政府的高度重视，以天然气替代石油已成为当今世界能源发展的主要方向之一。

从这个意义上讲，天然气汽车是21世纪汽车工业发展的一个重要方向。

政府的经济政策是影响燃气汽车发展的一个最重要因素。

许多发达国家的政府为了保护环境，在价格，税收，投资，补贴等方面制定优惠措施，积极鼓励燃气汽车的发展。

我国政府近几年也结合实际情况，本着积极发挥引导、支撑和排障作用的原则，制定了一系列的相关政策和措施鼓励发展燃气汽车，首先在法律、法规方面予以保障；另外在燃气汽车生产、改装、零部件生产、加气站建设、燃气汽车购买和使用等环节给予税收、资金等方面的优惠政策等。

例如上海市政府对新增天然气公交车进行补贴，政府投资进行加气站建设，由委托企业经营等，都是行之有效的措施。

目前我国正在进行燃油税改革，实行税改后，燃油价格将大幅上升，对燃气汽车的发展具有重要的促进作用。

随着材料技术以及电子技术的不断发展和广泛应用，天然气燃料的优势将会大力被开发和利用。

从长远来看，天然气将会成为最有前途的车用―低污染燃料‖。

因此，发展天然气汽车对解决环境问题和能源问题都具有十分重大的现实意义。

（1）国内天然气及天然气汽车产业发展现状

中国的天然气工业还处于规模化发展的起步阶段，生产和消费规模均比较小，与世界平均消费水平相比，天然气在中国一次能源消费结构中的比例不仅远低于目前世界平均水平（24%），也大大低于亚洲平均水平（8.8%）,只占2.7%。

而且消费领域狭窄，除工业和居民消费外，只有不到总量1%的用于交通运输和商业服务领域。

天然气的多领域应用在我国尚有很大的发展空间。

制约我国天然气工业快速发展的因素较为复杂，包括天然气基础设施不完善；下游市场不健全；供需市场分布不合理；市场的开拓、培育以及长输管道的建设滞后于资源的增长等因素，在很大程度上制约了天然气产业的发展。

近年来，

随着国家能源政策的调整和环境保护力度的加大，我国的天然气工业有了较快发展，天然气勘探开发力度进一步加大并取得丰硕成果，基础设施建设取得长足进展，天然气管网建设步伐加快，一批重点管道建设工程相继投入使用，天然气的深度开发利用取得重大进展，下游市场稳步拓展并向多元化方向发展，中国的天然气工业即将迎来一个快速发展的新时期。

内蒙古自治区天然气工业的发展真正起步于本世纪初，以长庆气田的开发为起点，以长庆气田至呼和浩特的天然气输送管道的投产为标志，开始了内蒙古天然气产业的大规模工业化开发利用。

目前，内蒙古天然气仍以工业和居民消费为主，拓宽消费领域、优化消费结构，充分挖掘天然气的能源价值，发挥天然气的能源替代作用，将天然气大量应用于交通行业是开拓天然气消费领域的主要方向之一。

根据最新资料显示，全世界约有400万辆天然气汽车，其中中国约有97000多辆天然气汽车。

目前，世界上有60、70个国家在进行压缩天然气的研发和使用。

中国使用压缩天然气的汽车主要分布在四川、陕西等西部地区。

其中，四川省使用压缩天然气的汽车最多，达到10.0万余辆，加气站也有200多座。

可以预见，随着国内其他城市供气系统和全国范围内的加气站网络建设的完善，天然气汽车必将得到大力推广，天然气企业和天然气汽车行业的市场空间极为广阔。

（2）鄂尔多斯市天然气汽车产业发展现状

为实现可持续发展，建设秀美山川，鄂尔多斯市政府高度重视清洁汽车工作，将其作为新兴产业和新的经济增长点来抓。

鄂尔多斯市已建CNG加气站统计表：

鄂尔多斯市已建CNG加气站规模及数量表表1.4-1

1.4.4项目建设的意义

（1）改善生态环境，减少城市大气污染，具有显著的环保效益

经实际测量，一般工业城市大气污染有60%来自于机动车尾气排放。

现今以汽油、柴油作动力燃料的汽车，所排放的有害气体及固体颗粒，不仅直接影响人体健康，而且会加剧温室效应，促成―光雾‖形成，甚至破坏臭氧层，对人类整体的生存条件造成严重威胁。

城市汽车采用清洁无污染燃料，一直是我国以及世界其他国家努力的方向和目标。

被称为―绿色汽车‖的CNG汽车在环保方面具有显著效益。

用天然气作为动力与使用汽油作为动力相比较，汽车尾气中一氧化碳可减少97%，碳氢化合物减少72%，二氧化硫减少90%，噪音减少40%，导致人体呼吸道疾病及癌症的苯、铅粉尘等减少100%。

（2）调整能源结构，充分发挥西部资源优势

从国内外大量应用的实践证明，发展燃气汽车，特别是天然气汽车，既可减少环境污染，又可调整能源结构。

长期以来，鄂尔多斯市能源结构不尽合理，城市能源以煤、瓶装石油液化气、石油产品为主，导致了城市能源综合利用率较低，能源浪费严重，成为制约鄂尔多斯市国民经济发展的一大障碍。

（3）发展天然气汽车的经济效益显著

几年来，我国政府多位领导人对发展天然气汽车作了很多重要的批示，提出―以气代油‖，这对我国发展天然气汽车，意义是重大的。

―九五‖期间，我国已将汽车工业列为四大支柱产业之一。

发展天然气汽车，对相关产业也有一定的带动作用，是有利于子孙万代的社会公益事业。

随着燃气汽车和加气站的运行，将带动与燃气汽车相关的机械制造、汽车、高压储运、电子电器、仪器仪表、新工艺、新材料、试验检测以及城建、土地、交通、安全、标准、环保等行业的发展，使燃气汽车的推广应用成为龙头，创造上万个就业机会，促进社会经济的发展。

出租车使用天然气作燃料比使用汽油每月可节约费用2000-2500元，居民使用天然气比使用瓶装石油液化气每月可节约50元左右。

（4）鄂尔多斯市加气站存在的问题

a.布局不合理：

已建成的6座加气站与CNG汽车数量不匹配，车多站少，另外已有的加气子站规模小，基本建设在城区，没有足够的回转车场，显得拥挤，没有扩建余地。

b.结构不合理：

当前鄂尔多斯市唯一一座加气母站规模为3.3×104m3/d，而城区建设有3座1.5×104m3/d。

由于以上情况，又造成CNG加气子站供气不足、同时造成天然气汽车加气量不足，行驶距离缩短，又增加了加气次数，从而加重了车辆排队想象。

由于鄂尔多斯市****包府路CNG加气站计划选址在鄂尔多斯市城北，城北目前没有CNG加气站，该站的建设，不但将大大缓解于鄂尔多斯市城北出租车、公交车加气难、加气排队这一矛盾，还避免了车辆返空到其他CNG站加气造成城市拥堵、能源浪费，同时还加强了社会和谐，以及促进了当地社会经济的发展。

1.5设计原则

1.5.1严格遵循国家有关法规、规范和现行标准，做到技术先进、经济合理、安全适用、便于管理。

1.5.2在城市总体规划的指导下，结合国民经济和社会发展现状，充分考虑鄂尔多斯市及周边城市燃气汽车需求特点和发展趋势，合理确定设计规模。

作到统筹

兼顾、合理安排、远近结合、切实可行，坚持需要和可能相结合，避免浪费投资和二次投资。

1.5.3加气站技术已在四川、重庆、西安、内蒙各城市成功运营10余年，属成熟技术，设计秉着坚持科技进步，积极采用新技术、新工艺、新设备，站的设计中尽量采用性能好、技术先进、操作方便、可靠耐用的国产工艺设备，降低工程造价，同时确保加气站安全运行。

工艺仪表适当选用自动化程度较高的仪表,辅以就地检测、指示、记录,使新建设施和自控系统达到国内先进水平。

1.5.4为提高系统供气质量，必须使系统中技术、管理和经营适应现代化要求，以获得更好的社会效益、环境效益、节能效益和经济效益

1.5.5综合考虑三废治理和节约能源。

做到环境保护与经济效益并重，遵循可持续发展的原则。

1.5.6站的总体布局、建筑结构设计严格按照公安消防的有关安全规定。

始终将安全放在突出位置考虑。

1.5.7加气站设计应远近结合，统筹兼顾，合理发展，留有充分的发展余地，

1.6建设规模及设计范围

1.6.1车源状况及规划建站数量

（1）车源状况

鄂尔多斯****包府路CNG加气站主要供给鄂尔多斯市的出租车、公交车、环卫生车及其他营运车辆。

鄂尔多斯市天然气汽车数量表1.6-1

目前，鄂尔多斯市现有加气站6座，生产规模为日产25MPa压缩天然气6.5×104m3；根据当前鄂尔多斯市已有站规模和已有加气站数量，都远远不能满足鄂尔多斯市天然气汽车的用气需求。

根据鄂尔多斯市现有出租车、公交车和中巴车及环卫车的拥有量（见表1.6-1）及私家车改车趋势，目前鄂尔多斯市压缩天然气缺口约为5.42×104m3/d，随着经济社会的发展和国家能源战略，已经环境保护的需要，越来越多天然气汽车将被投入使用，为解决目前鄂尔多斯市压缩天然气缺口，鄂尔多斯市****决定在鄂尔多斯市城北包府路旁新建日产压缩天然气2.5×104m3/d加气站一座以缓解鄂尔多斯市及周边地区加气难的情况，还鄂尔多斯市及周边地区人民一片蓝天作贡献。

1.6.2建设规模

按当地车源状况、当地CNG站规划以及设计合同，本加气站的工艺设计按固定站设计，其设计规模为：

日生产压力为25MPa的压缩天然气2.5×104m3/d（标准状态），储气装置总容积16m3（水容积）。

1.6.3设计范围

（1）加气工艺系统；

（2）全站集中控制及管理系统；（3）全站配套公用工程；（4）组织机构和劳动定员；（5）工程投资经济分析；

1.7主要工程量及主要技术经济指标

鄂尔多斯市****包府路CNG加气站主要工程量及技术经济指标表1.7-1

2气源

2.1气质参数

（1）天然气的组成

天然气组分表（mol%）表2.2-1

（2）天然气性质

比重：

0.544密度：

0.7037kg/m3高热值：

39.186MJ/m3低热值：

35.08MJ/m3华白指数：

49.48MJ/m3

2.2压力等级

进气压力：

0.25-0.3MPa储存压力：

25.0MPa高压充装压力：

20.0MPa

3工艺

3.1成品气气质要求

根据《车用压缩天然气》GB18047-2000的规定：

车用压缩天然气站内储存压力≤25MPa，在常压下露点温度≤-62℃，微尘含量≤5mg/m3，微尘直径小于5μm，H2S含量≤15mg/m3。

3.2工艺流程简述

CNG加气站工艺流程的设计，影响到建站投资及运行成本、站的运行效率、长期运行中对各种因素变化的适应性及运行的安全可靠性。

由于加气站发展至今，其工艺流程已相当成熟，根据现行国家标准《车用压缩天然气》（GB18047-2000）和《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002〈2006

版〉）的规定，CNG加气站的工艺流程应包括以下几个部分：

原料天然气气质处理（过滤、脱硫、脱水）、计量及天然气增压、高压天然气储存及分配、天然气充装。

由于长呼天然气管道来的天然气H2S含量远远小于15mg/m3，因此本站可不考虑脱硫装置。

工艺技术方案的变化主要是根据脱水方式的不同来确定，根据脱水方式的不同，本站可采用两种工艺技术方案：

方案1：

压力约0.8MPa原料天然气进站后，先经过滤、计量、调压（调压后压力稳定在0.3MPa）进入前置脱水装置深度脱去其中的水分，使其露点达到或低于-62℃（常压下），脱水后的天然气进入压缩机，经压缩机三级增压，达到25Mpa；压缩后的天然气经分配装置进入储气装置再通过售气机给车辆加气或直接通过售气机给车辆加气。

方案2：

压力约0.8MPa原料天然气进站后，先经过滤、计量后、调压（调压后压力稳定在0.3MPa）后进入压缩机，经压缩机三级增压，达到25MPa后进入后置高压脱水装置深度脱去其中的水分，使其露点达到或低于-62℃（常压下），脱水后的天然气经分配装置进入储气装置再通过售气机给车辆加气或直接通过售气机给车辆加气。

低压/高压脱水装置技术比较表3.2-1

由于本站原料气气质稳定，含水量变化不大，进站压力较低,所以本站推荐采用方案1流程，即前置低压脱水方式。

3.3工艺方案特点

（1）进站安全切断系统

进站天然气管道上设置有电动紧急切断阀；采用电动方式，在站内出现天然气泄漏等紧急情况时可自动切断天然气进气，保证安全。

（2）计量系统

由于该站用气量不大，拟采用国产气体罗茨流量计或涡轮流量计。

（3）脱水系统和天然气含水分析系统：

本站采用国产脱水装置。

选用进口高压后置天然气深度脱水装置，深度脱去天然气中水分，使原料天然气露点达到或低于-62℃（常压下）。

在脱水装置上设在线微量水分析仪，实时监测脱水后天然气中的水含量，二次仪表设在仪表间内，如发现露点高于-62℃（常压下），则自动切换脱水装置塔。

（4）增压系统

本站采用电驱天然气压缩机，经三级压缩，将原料气增压到25MPa。

由于选择为国产压缩机，冷却方式为水冷。

（5）全站安全监控系统A、可燃气监测

站内设置可燃气体报警器，监测压缩机、低压脱水装置等处的泄漏天然气浓度，同时可燃气体报警器与压缩机控制柜及进气管线电磁阀连锁，可自动切断压缩机进气。

B、视频监控系统

本站场CCTV监视系统采用就地CCTV视频主机进行控制、管理的模式。

摄像机安装在加气棚区、压缩机脱水装置房、站区及围墙边，用于监视加气情况、生产情况以及防盗报警，以确保加气站的生产安全。

监控系统设置在值班室内。

（6）自动化控制系统

全站实行高度自动化的控制管理，以工控机及可编程控制器PLC为核心，采用温度及压力传感器实现各级压力超压，油、水压低压报警和过载保护，自动记录、故障显示。

（7）高压管道及设备的安全泄放

站内各级安全泄压天然气根据泄放压力不同，分高、低压两级在站内放空点

集中泄放，避免因分散泄放带来的安全隐患；（8）废气回收系统

压缩机系统各级排污泄放天然气进入废气回收罐，在废气回收罐内设置有高效过滤分离装置，将排污气中所含油水分离出去，油水沉积在罐的底部，天然气经上部排出进入缓冲罐，从而达到保护环境及减少浪费的效果。

3.4主要工艺设备选型

3.4.1增压及充装主要工艺设备

（1）压缩机：

在正常情况下，标准站压缩机工作时间宜按16h计算，30000Nm3/d规模CNG站要求压缩机产量为1875Nm3/h以上，因此推荐选用3台电机功率为132kW的国产L-1.55/8-250型机械往复式天然气压缩机（两用一备）：

运行时间为19h。

压缩机采用电机驱动，换热采用水冷方式。

进口压缩机与国产压缩机性能比较表3.4-1

进口压缩机和国产压缩机经济比较表3.4-2

根据本站规模及祈县自然条件及建设方意见，本站采用国产L型压缩机3台。

（2）深度脱水装置：

根据压缩机的工作能力，本站选用1台国产前置低压天然气深度脱水装置。

脱水装置为双塔配置，脱水、再生、交替运行，效果良好，运行可靠。

经脱水装置脱水干燥后的成品气中，水分可以达到：

在常压下露点温度≤-62℃，成品气微尘含量≤5mg/m3，微尘直径小于5μm，处理气量为单台2500Nm3/h。

（3）储气方式：

第一种方案：

采用传统的小容积储气瓶方法，共需320只50L的储气钢瓶，储气设施（含土建）总投资约80万元。

第二种方案：

采用大容积储气瓶方法，共需13只1.3m3的大容积储气钢瓶，储气设施（含土建）总投资约174万元。

第三种方案：

采用地下储气井方法，共需设4口4m3（水容积）储气井，总投资约128万元。

上述三种方案比较如下：

a.安全性

由于小容积储气瓶单位容积小导致数量多、瓶阀多、漏点多，每次年检均需拆卸瓶组，连接处易发生脱落，易发生爆炸；而大容积储气瓶数量少，系统阻力小，且制造要求高，目前均采用进口产品，安全系数高；而储气井深埋地下，单位容积较大，接头少，管壁厚，发生爆炸的危害小，同时储气井受环境温度影响小。

b.定期检查费用及时间：

小容积储气瓶由于瓶阀多，根据《气瓶安全监察规定》的规定：

每两年需开瓶检查一次，每次检查费用2万元，每次检查时间约7～10天，对生产影响大；而储气井由于接头少，根据《高压地下储气井》（SY/T6535-2002）的规定，每六年进行一次全面检查，每次总费用不到1万元，而且时间短，时间约1～2天，对生产影响小；大容积储气瓶的定期检查费用及时间介于两者之间。

c.使用年限：

小容积储气瓶的正常使用年限为10-15年，而大容积储气瓶及储气井的正常使用年限可达到20-25年。

d.占地面积：

小容积储气瓶由于数量多，320只50L的储气钢瓶安装完毕后占地面积约为60m2；13只1.3m3的大容积储气钢瓶安装完毕后占地面积约为30m2；而4口储气井仅需占地7.5m2。

三种储气方案比较表3.4-3

由于目前安全性是加气站考虑的第一要素，因此国内新建CNG加气站主要是采用大容积储气瓶和储气井两种方式。

由于大储气瓶占地面积大，投资几年检修维护费用高，并根据建设方意见，本站拟选用第三种方案，即储气井方案。

根据本站生产和加