天然氣加氣站安全設計要點分析

文_李娟 寶鋼工程技術(shù)集團有限公司

1 建設天然氣加氣站的必要性和可行性分析

1.1 必要性

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界石油需求量激增，石油儲備全線告急。尋求替代的綠色清潔的能源物質(zhì)是擺在我們面前不可回避的課題。在這種形勢下，廣大專家學者紛紛將研究重心轉(zhuǎn)移到天然氣方面，天然氣綠色高效安全，各國都加快了對天然氣的開發(fā)，且目前，世界天然氣產(chǎn)量已經(jīng)超過石油產(chǎn)量，已經(jīng)成為各能源之首。因此，將天然氣作為汽油的代替能源，已經(jīng)具備了基本條件，而且汽車尾氣現(xiàn)在也是人們的心頭大患，建設天然氣加氣站，是發(fā)展替代能源、減少尾氣污染的重要舉措，建設天然氣加氣站勢在必行。

1.2 可行性

首先，從氣源方面來看，汽車用天然氣有嚴格的技術(shù)指標要求，而城市燃氣管網(wǎng)的天然氣可以基本滿足上述要求；第二，從管網(wǎng)壓力方面來看，市區(qū)管網(wǎng)設計壓力完全符合建設天然氣加氣站的要求；第三，從城市規(guī)劃和環(huán)境污染治理的角度，建設天然氣加氣站是解決汽車尾氣污染的重要手段，符合城市總體發(fā)展規(guī)劃要求；第四從經(jīng)濟性角度分析，用天然氣比燃油具有顯著的成本優(yōu)勢，而且隨著汽車數(shù)量的增加，原裝天然氣汽車將來越來多，用氣量有望穩(wěn)步增加。

2 天然氣加氣站的基本設計原則

整體說來，天然氣加氣站的設計要遵循下述幾點原則：

首先，必須要控制天然氣加氣站的占地面積。城市天然氣加氣站的設計和建設，從經(jīng)濟性角度考慮，必須要合理控制大小，較少建設或者不建永久性建筑，同時要確保壓縮機站的安裝簡便占地面積小，注意節(jié)約空間，提高經(jīng)濟效益。

第二，需要不斷摸索加氣站設計建設技術(shù)標準，需要結(jié)合國外建設經(jīng)驗，要確保建設標準的規(guī)范化和安全化，要注意控制安全距離。

第三，考慮地區(qū)溫度條件以及保溫設備的購置。我國幅員遼闊，各地的天氣狀況差異極大。

3 天然氣加氣站內(nèi)部設計要點

3.1 布局設計

從整體布局方面，要遵循經(jīng)濟、安全、高效的原則。首先，需要梳理工藝流程，根據(jù)工藝流程設置基本的工藝設備布局，不同的工藝設備，具有不同的危險性，既要考慮流程和生產(chǎn)的需要，同時也要注意將不同危險程度的設備做好布局設計，滿足安全性提前下，尋求成本最低化。

3.2 防靜電設計

天然氣的儲運都具有一定的危險性，必須仔細檢驗設備材質(zhì)，材質(zhì)需要具有阻燃特性和防靜電特性。靜電是導致加氣站危險事故的重要誘因。因此，天然氣加氣站內(nèi)各類設備需設置接地裝備，設置接地線，及時疏導可能產(chǎn)生的靜電，一旦意外事故發(fā)生，阻燃特性較好的設備和管道可以將經(jīng)濟損失降到最低。

3.3 儲氣設施設計

天然氣加氣站儲氣方式一般包括地上儲氣瓶存儲和地下儲氣井存儲。兩種方式各有利弊，選擇儲氣方式和儲氣設施，必須結(jié)合不同的地區(qū)特點、環(huán)境特點以及工程項目特點加以選擇。一般來說，地上儲氣瓶儲氣，制造相對簡單，維修也較為方便。目前我國大多數(shù)的壓縮天然氣加氣站都是采用這種方式。但是儲氣瓶危險性較高，必須做好降溫、通風、防火防爆。特別是一些溫度較高的地區(qū)，出于安全性方面的考慮，要盡量選取大容積的儲氣瓶，同等儲氣量的前提下，大容積的儲氣瓶占地面積較少，所涉及的管道接口和瓶閥也較少，這樣施工安裝環(huán)節(jié)減少，成本降低，安全性還能有所提高。尤其是日后維修檢查中，工作量也會有所降低。

地下儲氣井儲氣可以更好地利用地下空間，利用鉆井套管制作的地下儲氣方式，這一方式比較利于液化天然氣的存儲。這種方式由于利用了地下空間，可以減少地面空間的占有，地面管道連接較為簡單，因此可以有效控制工程成本。但是這種儲氣方式對于儲氣井規(guī)格要求極高，儲氣井的外部防腐問題一直是地下儲氣井建設的難點問題，一旦發(fā)生漏氣，維修難度極大，而且容易導致高壓氣串入地層。

3.4 壓縮機

壓縮機是壓縮天然氣加氣站的核心設備，為了確保天然氣加氣站的正常運行，必須確保壓縮機的性能穩(wěn)定。國產(chǎn)的壓縮機具有顯著的成本優(yōu)勢，而且也可滿足基本的技術(shù)要求，如果建設單位沒有特別要求，可以采用國產(chǎn)的壓縮機。天然氣加氣站的氣體壓力變化較大，可以采用往復式壓縮機。

3.5 脫水裝置設計

脫水裝置主要的作用是深度脫水天然氣，提高加氣站的安全性。國內(nèi)外脫水裝置生產(chǎn)廠家一般是根據(jù)用戶提供的氣源組分、處理氣量、工作壓力、處理后天然氣水露點等要求進行設計。高壓脫水裝置一般設置在天然氣壓縮后，低壓脫水裝置一般設置于天然氣壓縮前。

3.6 加氣系統(tǒng)

不同天然氣加氣站，要根據(jù)儲氣設施的數(shù)目，選擇適合的進氣方式。比如一線進氣或者二線進氣的加氣機一般是適用于儲氣設施為一組或者兩組時。此外，選取時，必須考慮劑量的精確深度、操作的難以程度、安全性等各種因素，一般需要考慮充裝和劑量功能，還需要預防事故的發(fā)生，一旦安全事故發(fā)生，必須確保可以及時切斷氣源，將事故損失控制在最小范圍。

3.7 控制系統(tǒng)

我們已經(jīng)步入了智能控制的時代，天然氣加氣站的控制也在逐步向著智能化高效化的角度發(fā)展。傳統(tǒng)的控制手段過于單一，已經(jīng)不再適應形勢的發(fā)展變化，必須要建設出自動化程度高、功能完善的加氣站控制系統(tǒng)，以此提高整個加氣站的安全性和工作效率。控制系統(tǒng)主要包括電源控制、壓縮機運行控制、儲氣系統(tǒng)優(yōu)先充氣控制、售氣控制，不同的加氣站要根據(jù)自身的需求，積極利用先進技術(shù)進行定做和改進。控制系統(tǒng)是影響加氣站工作效率的關鍵因素，需要不斷的摸索和改進。

3.8 閥門及管道連接

加氣站設計中，要盡量減少不必要的管道連接，這樣維修維護的工作量有所控制，安全性也可以有所提高。一般常用截止閥和球閥作為連接配件，閥門是設備與管道、管道與管道連接的主要配件。壓縮后的天然氣管道壓力大，因此必須挑選密封性和安全性較高的配件。對于管道焊接之處，要采用射線探傷探風，卡套式的連接方式也是高壓管道常用的較為安全的連接方式。

3.9 安全技術(shù)措施

選址方面，要充分考慮當?shù)爻鞘幸?guī)劃要求以及環(huán)境保護要求，所選地址必須滿足基本的加氣站建設防火要求，既要不影響交通，也要便于提供加氣服務。

要注意設置緊急手動截斷閥，一旦發(fā)生危險事故，操作人員可以通過緊急手動截斷閥及時切斷氣源，減少事故損失。

增壓前后的天然氣管道根據(jù)管道壓力值的不同，根據(jù)相關技術(shù)標準，選取適合的無縫鋼材。閥門和附件的壓力必須高于標準規(guī)定的最高壓力，并且不應低于安全閥的定壓。

天然氣存儲區(qū)、壓縮區(qū)等關鍵區(qū)域必須設置檢測儀器，檢測區(qū)域內(nèi)是否存在泄露的可燃氣體。一旦可燃氣體檢測儀檢測出泄露氣體，要及時示警，值班人員接收到示警信號后要及時上報并采取緊急控制措施。存儲區(qū)域最好采用通風通氣比較好的敞開或者半敞開廠房，防止中毒和爆炸事故的發(fā)生。

儲氣瓶要設置不少于兩處的接地點，防雷接地可以提高安全性，降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電位。

3.10 其他設計注意事項

加氣機位置要合理設定，既要保證不同加氣機之間保持一個安全距離，同時也要考慮加氣車輛的進出方便，以及員工加氣操作的方便。卸車點與加氣機之間必須保持一定的距離，但是為了縮短管道傳輸距離，防止出現(xiàn)阻力過大等問題，卸車點與相關設備的距離也不宜過遠。

4 結(jié)語

天然氣加氣站設計一切務必從安全性的前提出發(fā)，同時要注意節(jié)約空間，優(yōu)化設備和建筑配置。天然氣作為汽車能源的替代能源，可以大幅降低汽車尾氣的污染，同時也減輕了人們的出行經(jīng)濟負擔，是符合經(jīng)濟發(fā)展要求的綠色清潔能源物質(zhì)。但是天然氣加氣站的設計和建設中，會因不同的地區(qū)不同的環(huán)境出現(xiàn)一些具體的問題，我們必須正視這些問題，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗，要用創(chuàng)造性地思維解決加氣站設計中遇到的問題。只有如此，加氣站才能得以大范圍的推廣。