CNG與LNG加氣站特點(diǎn)及安全問(wèn)題的討論

張志華 李明麗

【摘 要】本文比較了各種車的特性，認(rèn)為液化天然氣汽車的綜合性能優(yōu)于目前廣泛使用的壓縮天然氣和液化石油氣汽車。為此著重分析了液化天然氣汽車的可行性和必要性。同時(shí)也LNG加氣站建設(shè)安全問(wèn)題進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】LNG加氣站；綜合性能；安全問(wèn)題

0.引言

近年來(lái)，我國(guó)能源與環(huán)境的矛盾日益突出，新型潔凈型能源燃?xì)馄嚢l(fā)展迅速，主要以壓縮天然氣（CNG）汽車為主，多數(shù)用于單次加氣行駛里程較短的城市出租車和公交車上。在國(guó)外，液化天然氣（LNG）汽車以其污染小、安全性能高、經(jīng)濟(jì)效益顯著且適用于大型長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛等優(yōu)點(diǎn)而得到大力推廣。美國(guó)約有100座LNG汽車加氣站，在該方面技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。在我省，聊城茌平、煙臺(tái)、淄博等地正在已建了LNG汽車加氣站，在其他地級(jí)市也正在籌建LNG加氣站。山東省未來(lái)在海上LNG碼頭建立之后，未來(lái)的LNG加氣站也將大規(guī)模的發(fā)展。

1.各種加氣站的主要技術(shù)指標(biāo)與設(shè)備

天然氣加氣站分為CNG母站，CNG常規(guī)站、CNG子站、LNG加氣站，以及C-LNG合建站。省內(nèi)以及建設(shè)的加氣站，90%為技術(shù)流程簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟的CNG站。隨著LNG氣源的充足，LNG站得建設(shè)將逐步形成一定的規(guī)模。

CNG標(biāo)準(zhǔn)站（又稱常規(guī)站）是將來(lái)自中壓管網(wǎng)（0.3MPa～0.4MPa）的天然氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾、計(jì)量、穩(wěn)壓后通過(guò)脫硫裝置除硫，再用壓縮機(jī)加壓至25.0MPa高壓脫水后經(jīng)控制系統(tǒng)送入儲(chǔ)氣瓶組，最后由加氣機(jī)對(duì)外計(jì)量加氣。標(biāo)準(zhǔn)站適合建于天然氣輸氣管網(wǎng)的覆蓋區(qū)域內(nèi)，一般靠近主城區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)站主要設(shè)備包括：脫硫裝置、干燥裝置、壓縮機(jī)、CNG儲(chǔ)氣瓶組、CNG加氣機(jī)、控制系統(tǒng)等。

1.1子母站

母站一般是從高壓管道（1.0MPa～1.5MPa）取氣經(jīng)過(guò)濾、計(jì)量、加臭、穩(wěn)壓至1.0MPa后，在前置脫水裝置中干燥處理進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)壓縮機(jī)加壓后由加氣柱給CNG管束車充氣，再通過(guò)CNG管束車輸送給子站供氣，同時(shí)具備直接給CNG汽車加氣的能力。子站一般采用雙線制供氣，第一路為直供線，利用管束車壓力直接為汽車加氣，子站儲(chǔ)氣瓶組為汽車儲(chǔ)氣瓶補(bǔ)足20.0MPa；第二路為加壓線路，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組壓力小于22.0MPa時(shí)，壓縮機(jī)開啟，抽取罐束車內(nèi)天然氣補(bǔ)充儲(chǔ)氣瓶組壓力至25.0MPa。CNG子母站是針對(duì)管網(wǎng)、征地、安全等條件受限制而發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)管網(wǎng)輸配技術(shù)，可建在輸氣管網(wǎng)尚未敷設(shè)的區(qū)域，遠(yuǎn)離主城區(qū)。子母站有快速發(fā)展的趨勢(shì)，它與標(biāo)準(zhǔn)站等有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。母站一般建設(shè)在城市管網(wǎng)接收門站、調(diào)壓站或天然氣主干管網(wǎng)附近，一個(gè)母站通常配置4～6個(gè)子站。子母站主要設(shè)備包括：干燥裝置、壓縮機(jī)、CNG儲(chǔ)氣瓶組、加氣柱、卸氣柱、CNG加氣機(jī)、控制系統(tǒng)等。

1.2 LNG加氣站

LNG汽車加氣站有兩種形式，種是專對(duì)LNG汽車加氣的單一站，一種是可對(duì)LNG汽車，也可對(duì)CNG汽車加氣的混合站（L—CNG站）。LNG汽車加氣站的主要設(shè)備有LNG專用儲(chǔ)罐、LNG低溫泵、LNG計(jì)量裝置和控制系統(tǒng)，流程類似于普通的加油站。LNG儲(chǔ)罐是一種雙層真空絕熱容器，國(guó)內(nèi)外均能生產(chǎn)，而且技術(shù)成熟、安全可靠，在加氣站中儲(chǔ)罐一般在地下，低溫泵在儲(chǔ)罐內(nèi)，用于將罐內(nèi)LNG向車用儲(chǔ)罐輸送，計(jì)量裝置建在儲(chǔ)罐上方的地面，因此整個(gè)加氣站占地很少，數(shù)百平方米即可，在目前的加油站增設(shè)這套系統(tǒng)十分容易。

2.各種燃?xì)馄嚨谋容^

山東省使用LPG作汽車的燃料城市主要是煙臺(tái)和威海，制約LPG汽車發(fā)展的主要因素有：（1）車用LPG的氣質(zhì)要求高，國(guó)內(nèi)專用氣源不充足；（2）對(duì)氣質(zhì)的要求高，LPG組分不純時(shí)，其排放效果很差，甚至不如汽油（3）LPG價(jià)格地區(qū)差異大且不穩(wěn)定，有時(shí)高于燃油價(jià)格；（4）安全性較差，LPG泄露后不易擴(kuò)散，容易積聚形成爆炸。

隨著我國(guó)天然氣的開發(fā)利用和發(fā)展， CNG汽車也有較快的發(fā)展，目前使用較多的是CNG汽車。而CNG汽車的主要制約因素有：（1）車用高壓鋼瓶自重大，燃料能量密度低，一般只能裝18L的天然氣，行駛里程180公里（2）CNG加氣站占地多，安全距離要求大，且有噪音污染，對(duì)城市居民的生活有較大的影響（3）建站投資大，天然氣增壓成本高（4）加氣站不能脫離天然氣管網(wǎng)建設(shè)，難以網(wǎng)絡(luò)化布點(diǎn)。

隨著我國(guó)液化天然氣工業(yè)的發(fā)展，用LNG供作汽車燃料的優(yōu)越性會(huì)在今后的研究開發(fā)和應(yīng)用中充分發(fā)揮出來(lái)。LNG汽車的優(yōu)越性主要是：（1）LNG能量密度大，LNG存儲(chǔ)密度是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積的1/625，同樣容積的LNG車用罐裝載的天然氣是CNG儲(chǔ)氣瓶的2.5倍，汽車?yán)m(xù)駛里程長(zhǎng)（可達(dá)400km 以上）。目前國(guó)外大型LNG貨車一次加氣連續(xù)行駛里程為1000—1300km，非常適合長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)男枰?。?）運(yùn)輸方便。液態(tài)的LNG可用專用槽車遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)可靠，建設(shè)LNG汽車加氣站不受天然氣管網(wǎng)的制約，只要找到LNG氣源就可以建站。

（3）液化天然氣比壓縮天燃?xì)飧儍簦矚馀欧判阅軆?yōu)于CNG尾氣排放性能，與汽柴油車比，LNG汽車的有害排氣又降低約85% ，被稱為真正的環(huán)保汽車。

（4）LNG安全性能好，其著火點(diǎn)為650oC，比汽油、柴油LPG的著火點(diǎn)都要高，LNG泄漏5%-15% ，比重為空氣的一半，稍有泄漏很快在空氣中揮發(fā)擴(kuò)散。而LPG的爆炸極限為2.4%-9.5%，著火點(diǎn)為465 oC，氣化后密度大于空氣，泄漏后不易揮發(fā)擴(kuò)散。（5）可將LNG用泵升壓汽化后轉(zhuǎn)化為CNG，對(duì)CNG汽車加氣而不需要提供CNG專用壓縮機(jī)。（6）建站投資少，占地少，無(wú)大型動(dòng)力設(shè)備，運(yùn)行成本低，加氣站無(wú)噪音。

3.安全設(shè)計(jì)中兩個(gè)問(wèn)題的探討

關(guān)于消防給水系統(tǒng)的設(shè)置。

水在LNG站場(chǎng)與其它消防系統(tǒng)的用途不同，水既不能控制也不能熄滅LNG站場(chǎng)的火災(zāi)，水遇到LNG火災(zāi)時(shí)，只會(huì)加速LNG的氣化，進(jìn)而加快其燃燒速度。對(duì)火災(zāi)的控制只能起到相反的作用。水在LNG站場(chǎng)主要是用來(lái)冷卻其它受到火災(zāi)熱輻射的儲(chǔ)罐或設(shè)備，關(guān)于消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定如下：

①《石油規(guī)》規(guī)定，儲(chǔ)存總?cè)莘e小于265m3的LNG罐組可不設(shè)消防給水系統(tǒng)。

②《LNG規(guī)》第9.1.2條規(guī)定，消防水系統(tǒng)是否設(shè)置，需要根據(jù)防火工程的原則、設(shè)施場(chǎng)地條件和危險(xiǎn)性分析、暴露建筑物或其它財(cái)產(chǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.結(jié)論

（1）CNG子母站一定程度改變CNG標(biāo)準(zhǔn)站得使用環(huán)境，但與L-CNG加氣站相比，其安全性和經(jīng)濟(jì)性均不如前者，在遠(yuǎn)離天然氣管網(wǎng)且需要建CNG加氣站的地區(qū)，優(yōu)先選擇L-CNG加氣站。

（2）LNG加氣站在適用范圍、安全性、充氣效率上占有很大優(yōu)勢(shì)，且經(jīng)濟(jì)性高于L-CNG加氣站和CNG子母站，有條件地區(qū)宜優(yōu)先建設(shè)LNG加氣站。

（3）加快LNG加氣站網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)盡快組織技術(shù)力量編制專門針對(duì)LNG加氣站的設(shè)計(jì)規(guī)范。