論LNG加氣站異常損耗的原因及應(yīng)對

王曙光

【摘 ?要】近10年來，我國高度重視對LNG加氣站的投資建設(shè)，隨著天然氣加氣站業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，加氣站的管理問題也日益凸顯，LNG加氣站在高頻率和長期使用的情況下，呈現(xiàn)出異常損耗的問題。對此，有必要明確LNG加氣站異常損耗的原因，并采取具有較強針對性和有效性的措施加以解決。本文淺析了LNG加氣站異常損耗的原因，探究了LNG加氣站異常損耗的應(yīng)對措施，以期為LNG加氣站異常損耗的應(yīng)對提供借鑒，提高當(dāng)前LNG加氣站經(jīng)營效益。

【關(guān)鍵詞】LNG加氣站;異常損耗;原因

前言

天然氣能源汽車具有良好的節(jié)能減排效果。隨著天然氣能源汽車的增多，天然氣加氣站也日益增多。LNG加氣站是常見的天然氣加氣站。LNG加氣站在實際運營的過程中，極易發(fā)生異常損耗。對此，要立足于LNG加氣站運營實踐，深入分析LNG加氣站發(fā)生異常損耗的原因，并積極探究有效措施加以應(yīng)對，實現(xiàn)對LNG加氣站異常損耗的有效降低。

一、LNG加氣站介紹

分為LNG加氣站和L-CNG加氣站。

1.LNG汽車加氣站是指液化天然氣由LNG運輸槽車運抵后，通過增壓器和泵聯(lián)合卸車至站內(nèi)LNG儲罐內(nèi)，通過調(diào)壓裝置對儲罐中的LNG進(jìn)行調(diào)壓，使之成為飽和液體，再充裝給LNG汽車。

2.L-CNG加氣站是指液化天然氣由LNG運輸槽車運抵后，通過增壓器和泵聯(lián)合卸車至站內(nèi)LNG儲罐內(nèi)，然后用LNG高壓泵將LNG液體加壓至20MPa，高壓液體進(jìn)入空溫式汽化器汽化成CNG，CNG經(jīng)CNG加氣機向CNG汽車加氣的加氣站。

二、LNG加氣站異常損耗的原因

結(jié)合LNG 加氣站的運行特性，低溫的LNG在進(jìn)銷存各環(huán)節(jié)極易形成BOG（Boil Off Gas）氣體排放，造成損耗和經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，如果損耗率在5%以以下的加氣站，BOG數(shù)量每月可達(dá)2-5噸，損耗率在5%以上的加氣站，BOG數(shù)量每月可達(dá)5-10噸，以下列出2019年5月江蘇公司各地市公司LNG加氣站（含L-CNG加氣站）月銷量與損耗情況，全省46座LNG加氣站，損耗率達(dá)3.4%，但是地市公司加氣站差異很大，個別地市公司達(dá)到23%;5月?lián)p耗LNG量232噸，按照當(dāng)月進(jìn)貨平均價3750元/噸計算，影響經(jīng)營效益87萬元。

LNG加氣站的工藝流程主要包括卸車、增壓、儲存、加氣等環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)中會產(chǎn)生蒸發(fā)氣體BOG，大量BOG天然氣的放散會給LNG加氣站造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，為此，根據(jù)BOG產(chǎn)生的關(guān)鍵程度，從工藝設(shè)計、進(jìn)貨、保溫、經(jīng)營角度分析損耗產(chǎn)生的原因及研究解決方案是提升加氣站創(chuàng)效能力的有效手段。

1.工藝設(shè)計缺陷

我國LNG加氣站建設(shè)是2011年就開始了，參照國家能源局2011年《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NB/T 1001-2011）液化天然氣（LNG）汽車加氣站技術(shù)規(guī)范》，后國家2012年又下發(fā)了《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》（GB50156-2012），造成部分單位的LNG加氣站的工藝設(shè)計存在缺陷。例如：LNG加氣站距離儲氣區(qū)過遠(yuǎn)（南通公司海安LNG加氣站，損耗在改造前達(dá)50%，其中罐區(qū)到加氣機距離達(dá)100米），不得不采用過長的管線;加氣站各項設(shè)計安裝與LNG具備的特性不相符合，嚴(yán)重影響LNG加氣站的正常運營，極易造成異常損耗[1]。

2.進(jìn)液溫度高

在常溫狀態(tài)下，天然氣的存在形式為氣態(tài)。在常壓狀態(tài)下，對天然氣進(jìn)行冷卻，大約-162℃，天然氣即實現(xiàn)凝結(jié)，呈現(xiàn)為液態(tài)，形成LNG即液化天然氣。我國LNG天然氣主要包括如下氣質(zhì)檔次：一類氣，其氣源溫度保持在-162℃左右，其壓力小于0.1Mpa;二類氣，其氣源溫度保持在-152℃左右，其壓力大約為0.2Mpa;三類氣，其氣源溫度保持在-140℃左右，其壓力大約為0.38Mpa;四類氣，其氣源溫度保持在-130℃左右，其壓力大約為0.5Mpa[4]。天然氣氣源溫度越低，其售價越高，這就導(dǎo)致LNG加氣站實際進(jìn)液成本增加。對此，LNG加氣站要綜合考慮各種因素，對氣源進(jìn)行科學(xué)選擇。以蘇州吳中**LNG加氣站為例，該加氣站在5月份達(dá)到150t的LNG銷量，但同時存在0.8t的損耗量，具有0.53%的實際損耗率。在6月份，該加氣站對原有的二類氣源進(jìn)行調(diào)整，選用三類氣源，在保證原有銷量的情況下，該加氣站的損耗量增加為3.8t。另外，加氣站對LNG進(jìn)行進(jìn)液時，LNG氣液具有較高的溫度，會導(dǎo)致加氣站系統(tǒng)壓力保持高位運行狀態(tài)，造成壓力上升，并縮小減壓排氣相應(yīng)的壓力空間，這將導(dǎo)致氣液存放的實際周期出現(xiàn)縮短。將具有較高壓力的氣液對汽車儲液瓶進(jìn)行注入后，難以實現(xiàn)良好的降壓效果，需通過回氣，實現(xiàn)正常充裝，進(jìn)而導(dǎo)致加氣站整體系統(tǒng)出現(xiàn)惡化。在一定值的壓力下，加氣站系統(tǒng)將自動排放BOG，導(dǎo)致異常損耗[5]。

3.卸車少技巧

目前我國LNG槽車基本上是通過尾部卸液，出液管在槽車尾部，在接卸時需要有接卸平臺或者墊砧木采取措施讓槽車頭高尾低停放。如卸液時槽車停放頭低尾高，卸車尾聲時就會有部分LNG液體滯留在槽車前部，每車大約造成0.1噸接卸不凈。同時，卸車環(huán)節(jié)有兩個設(shè)備在使用過程會導(dǎo)致BOG氣體的產(chǎn)生：一個是低溫輸送管道，LNG槽車到站將LNG卸入儲罐時，無論采用低溫泵法還是增壓器法對槽車進(jìn)行增壓，都必須使用低溫輸送管道，低溫輸送管道外界的熱量會使部分LNG氣化，產(chǎn)生BOG。另一個產(chǎn)生BOG氣體的途徑，是低溫卸車泵。在卸車環(huán)節(jié)，國內(nèi)的LNG加氣站通常采用低溫卸車泵，擁有一個保冷外殼，低溫卸車泵比潛液泵具有更高的保冷效果。在使用過程當(dāng)中，由于卸車泵質(zhì)量問題或者保冷措施不到位，LNG吸收部分熱量之后就會產(chǎn)生一定量的BOG氣體。

4.保溫方式不合理

對LNG氣液進(jìn)行儲存，需要極低的溫度。若加氣站相關(guān)設(shè)備缺乏良好的保溫性能，加氣站系統(tǒng)出現(xiàn)整體漏熱，將導(dǎo)致LNG氣液產(chǎn)生大量BOG，并升高儲罐的實際壓力，引發(fā)損耗排放。當(dāng)前，LNG加氣站設(shè)備主要采用兩類保溫設(shè)備，即真空管道法以及發(fā)泡材料等保溫法。發(fā)泡材料保溫法，是指將發(fā)泡材料包裹在普通裸管上，實現(xiàn)保溫效果，保溫效果只有2-3年。真空管道法具有良好的保溫效果，且美觀性較強，能實現(xiàn)長期使用，但需要較長的制作周期，且耗費的成本相對較高。選擇何種保溫工藝，會對LNG加氣站的異常損耗產(chǎn)生直接影響[2]。

5.銷量偏小

我國LNG加氣站建設(shè)起步較晚，近幾年受新能源汽車的沖擊，將LNG作為燃料的公交車以及汽車呈現(xiàn)出較低的占有率和市場普及率，這就從整體上導(dǎo)致LNG的實際銷量相對偏小。加氣站儲備的LNG能源長期未能銷售出去，極易導(dǎo)致液態(tài)的LNG能源出現(xiàn)氣化[3]。同時，對LNG加氣站進(jìn)行維護(hù)，也將產(chǎn)生一定的能耗。在上述因素的綜合影響下，LNG加氣站將增大其異常損耗。

三、LNG加氣站異常損耗的應(yīng)對措施

1、對工藝設(shè)計進(jìn)行調(diào)整

LNG加氣站要對相關(guān)工藝設(shè)計進(jìn)行調(diào)整。對管道線路進(jìn)行設(shè)計，要遵循相關(guān)規(guī)范，對設(shè)備間的實際距離進(jìn)行盡量縮短，實現(xiàn)對管道長度的有效減少，要對泵進(jìn)口與儲液罐二者的凈正壓進(jìn)行增加，避免采用凹凸型方式對管道進(jìn)行布置，儲罐到泵之間的管道，要盡量對斜坡布置方式進(jìn)行采用，并對成熟工藝及規(guī)范流程進(jìn)行采用，有效減少工藝設(shè)計因素導(dǎo)致的異常損耗。如，南通海安城南**LNG加氣站，采取調(diào)整加氣機位置，把罐區(qū)與加氣機之間的距離減少到20米，損耗由先前的50%降低到15%。

2、對氣源進(jìn)行合理選擇

LNG加氣站要將每日加液銷量與設(shè)計每日加氣銷量二者的比值作為依據(jù)，對氣源進(jìn)行合理選擇。例如，加氣站在投運初期，未能取得良好銷量，每日加氣銷量與設(shè)計量二者的比值小于15%的情況下，盡量對一類或者二類氣源進(jìn)行選用，這兩類氣源具有較低的溫度，能大幅度降低排放損耗，并實現(xiàn)對加氣站實際運營成本的有效減少。當(dāng)每日加氣銷量與設(shè)計量二者呈現(xiàn)為30%的比值時，可對三類氣源進(jìn)行選用，當(dāng)二者比值達(dá)到70%時，可對四類氣源進(jìn)行選用。另外，加氣站要基于自身實際情況，對加液作業(yè)的具體流程進(jìn)行科學(xué)制定。在加液作業(yè)過程中，要盡量避免對回氣充裝方式進(jìn)行采用，對汽車氣瓶的實際壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有助于降低排放。當(dāng)充裝的氣罐具有異常高的壓力時，可將氣體對空溫復(fù)熱器進(jìn)行導(dǎo)入，實施放散泄壓，再進(jìn)行充裝。對新車進(jìn)行充裝，要對氣罐內(nèi)存在的惰性氣體進(jìn)行徹底置換，避免其混入BOG中。要直接將新車存在的BOG放散入大氣中，并避免對回氣裝置進(jìn)行采用。

3、提高卸車技巧

LNG卸車流程實現(xiàn)將槽車內(nèi)的LNG卸至LNG汽車加氣站的LNG儲罐內(nèi)，使LNG從儲罐上進(jìn)液管進(jìn)入LNG儲罐的操作工藝。連接槽車的液相管道上應(yīng)設(shè)置緊急切斷閥和止回閥，氣相管道上宜設(shè)置切斷閥。是為了在出現(xiàn)不正常情況時，能迅速中斷作業(yè)。儲罐進(jìn)液設(shè)二根進(jìn)液管，一根在上部進(jìn)液，一根在下部進(jìn)液。當(dāng)來料較重時，應(yīng)由上進(jìn)液管注入罐內(nèi)，反之應(yīng)由下進(jìn)液管注入。其目的是力圖破除罐內(nèi)LNG輕重分層現(xiàn)象，進(jìn)一步避免罐內(nèi)LNG產(chǎn)生擾動，翻騰現(xiàn)象發(fā)生。儲罐進(jìn)液總管設(shè)有緊急切斷閥，當(dāng)LNG充裝液位至罐容的85%時，將發(fā)出聲光報警，當(dāng)液位充至罐容的90%時，自動關(guān)閉進(jìn)液緊急切斷閥，以防止超裝。

LNG卸車方式主要有2種可供選擇，即潛液泵卸車方式和卸車增壓器卸車方式。

（1）潛液泵卸車方式：利用潛液泵輸送液體的性能，將需卸液的罐車中液態(tài)液化天然氣通過低溫潛液泵加壓輸送到LNG儲罐中。

如來液壓力偏高可以用泵卸車模式減少液體升溫。

一般情況卸車后槽車壓力在0.3MPa左右。儲罐內(nèi)壓力高時，可以先平壓，前段使用泵、選擇上進(jìn)液卸液，卸至儲罐壓力低于槽車壓力后，再可轉(zhuǎn)換成壓差卸液，節(jié)能降耗。儲罐壓力低時，可以直接和槽車平壓，然后槽車增壓，使用壓差卸法。卸液后半程要注意槽車壓力，不能讓槽車壓力過低，適當(dāng)擰小閥門控制流量，控制槽車壓力。卸至最后要改用壓差卸法，泵抽無法卸盡。

在卸車時槽車還剩余10噸壓差小于0.1時可以選擇停止卸車，讓其增壓到（0.1-0.2）應(yīng)為槽車液越少越難增壓，到后面很容易有液卸不出。卸完后除了排空卸液軟管中的殘液，不能讓槽車朝空氣中放氣，要放只允許在磅后放。給槽車增壓時不能超過槽車能承受的最高壓力（一般時刻保持在0.65MPa）。

卸液過程中閥門不能開啟太大，須保持住壓差，最后剩罐底時LNG液將流盡時開啟儲罐下進(jìn)液，將槽車內(nèi)天然氣氣體部分從儲罐下進(jìn)液平壓至LNG儲罐，達(dá)到減少損耗的目的。

（2）增壓器卸車方式：LNG與環(huán)境溫度有很大溫差，有很大的冷能。利用液化天然氣升溫后飽和蒸氣壓力顯著提高的特性，以空氣（冬天可輔以熱水）作為加熱源，在不改變?nèi)萜魅莘e的條件下，使液化天然氣的壓力增高，在罐車與儲罐之間形成一定的壓力差，作為裝卸液化天然氣的動力。

保持罐車壓力與氣罐壓力達(dá)2.5以上，才能更好更干凈的卸完液。卸車過程中，一開始把槽車卸液閥開小，使槽車壓力穩(wěn)定在安全閥起跳壓力內(nèi)一個數(shù)值不動，待槽車還有4噸液左右時，將槽車卸液閥開到最大卸液，槽車液位計為0的時候，槽車內(nèi)的壓力也差不多與儲罐壓力平了。判斷槽車卸車是否卸干凈，在卸車快要結(jié)束時，會明顯聽見槽車內(nèi)的氣壓進(jìn)儲罐的聲音，且卸液管會產(chǎn)生較大的震動，尤其是把槽車液壓閥關(guān)小會明顯感覺到。此時等氣壓進(jìn)儲罐的聲音消失，卸車也就干凈了。

4、對保溫方式進(jìn)行合理選用

LNG加氣站要對保溫方式進(jìn)行合理選用。當(dāng)加氣站采用較長的連接管路時，要對真空保溫法進(jìn)行選用，對全真空管路以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)先選用，對加氣站系統(tǒng)相應(yīng)的綜合漏熱進(jìn)行降低，確保設(shè)備保持正常運行狀態(tài)，降低保溫效果引發(fā)的異常損耗。LNG加氣站通常采用較為緊湊的設(shè)計，各管線間具有相對較短的連接距離，預(yù)計加氣站運營后，不會產(chǎn)生明顯漏熱的，可考慮設(shè)計成本，對發(fā)泡等新材料保溫法進(jìn)行采用，實現(xiàn)對加氣站實際建設(shè)成本的有效降低。

我司江陰公司申達(dá)LNG加氣站2013年建成投營，LNG管線全長約127米，保溫采用普通的聚氨酯發(fā)泡保溫材料，廠家的推薦使用年限是2-3年，2年以后保溫能力逐步衰減，3年以后保溫性能基本失效。自2015年起LNG損耗情況不斷惡化，至2017年3月底綜合損耗高達(dá)16%。2017年4月起更換意大利進(jìn)口福勒斯軟性保溫材料，用于溫度低至-200℃的保冷絕熱，損耗下降至7%。

5、對進(jìn)液周期進(jìn)行調(diào)控

LNG加氣站銷量會對進(jìn)液周期產(chǎn)生重要影響。通常，LNG加氣站無法對市場銷量進(jìn)行調(diào)控，對此，可對進(jìn)液頻率進(jìn)行提高，同時對單次進(jìn)液量進(jìn)行減少，實現(xiàn)對異常損耗的有效降低。對單次進(jìn)液量進(jìn)行減少，會受到LNG供應(yīng)商運輸成本的影響。對此，加氣站在進(jìn)液時，可由兩座距離較近的LNG站對一車LNG液進(jìn)行分卸，有效縮短單站相應(yīng)的周期進(jìn)液量，實現(xiàn)對加氣站損耗的有效控制。

6、采取“一站一策、一戶一策”營銷活動，開發(fā)LNG重卡散戶，提升LNG加氣站銷量。

2016年以來，隨著電動新能源車輛的推廣，對于LNG公交客運有一定的沖擊，對于LNG重卡影響不大;為此，LNG加氣站要下大力氣，通過加氣站充值優(yōu)惠、現(xiàn)場送禮品等方式鎖定客戶，開發(fā)LNG重卡散戶，提升銷量。我司連云港新光路LNG加氣站，港區(qū)有海通競爭對手加氣站，北面有山東低價LNG沖擊，為此，連云港公司制定貼近市場的銷售價格，根據(jù)銷量制定返利政策，銷量一直穩(wěn)定在17-25噸/日之間。

結(jié)語

天然氣加氣站的優(yōu)化建設(shè)、降本增效是業(yè)務(wù)發(fā)展和對其他能源沖擊的迫切需要，LNG加氣站異常損耗的原因主要包括工藝設(shè)計缺陷、進(jìn)液溫度高、卸車粗放、保溫方式不合理、銷量偏小等。對此，要通過對工藝設(shè)計進(jìn)行調(diào)整、提高卸車技巧、對保溫方式進(jìn)行合理選用、對進(jìn)液周期進(jìn)行調(diào)控、對氣源進(jìn)行合理選擇等措施加以應(yīng)對，實現(xiàn)對LNG加氣站異常損耗的有效降低，提高加氣站運營效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭慧君，丁永華.LNG加氣站異常損耗的原因與解決措施[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018，No.156（24）：237.

[2]王友良.LNG加氣站異常損耗的原因與對策[J].石油庫與加油站，2017，26（6）：10-12.

[3]易平.LNG加氣站和L-CNG加氣站能源損耗原因分析[J].煤氣與熱力，2015，35（12）：25-27.

[4]何才寧，盧億.LNG及L-CNG加氣站的損溢分析及對策[J].石油庫與加油站，2014，23（4）：7-9.

[5]姜文政，胡郁.關(guān)于LNG加氣站損耗問題的分析[J].廣東化工，2018，v.45;No.377（15）：161-162.

（作者單位：中國石化銷售有限公司江蘇石油分公司）