浅谈柳州东堤路CNG加气站设计研究
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随着天然气工业的迅速发展和城市环境保护的加强，推广天然气汽车是解决城市大气污染，特别是汽车尾气污染问题的有效方式。以天然气代替汽油和柴油作为汽车燃料可有效降低尾气污染排放。压缩天然气（CNG）作为汽车燃料相对于汽油、柴油作为汽车燃料具有安全、环保、经济等优越性，大力发展压缩天然气是城市环保和可持续发展的需要，目前CNG加气站建设在全国得到快速发展。西气东送二线的通气，让广西也拥有了稳定、经济的天然气气源，因此近年来广西也大力发展CNG加气站。本次受某公司邀请，为他们完成柳州市东堤路加气站的建设。
项目设计规模为：本站汽车加气站设计规模为1.5万方/天，站内主要设备包括1台压缩机、1台干燥器、储气井（12立方米）、4台加气机。
现就本次设计中工艺设备方面的先进性、安全性、经济性和设计过程中发现的问题以及解决方法做一个总结。
（1）国内主流CNG加气站标准站工艺
目前国内主流加气站标准站的工艺流程（如图1）是自市政燃气管道直接取气，然后通过调压计量、脱硫、脱水后进入缓冲罐，然后进入压缩机，压缩机出来的气体先进行油水分离，然后通过顺序控制盘，给储气瓶/井充气，储气瓶/井再给加气机供气最后加注到天然气汽车钢瓶里，或者压缩机通过顺序控制盘直接给加气机供气然后加注到天然气汽车钢瓶里（图1）。
（2）柳州东堤路CNG加气站工艺
经过仔细研究柳州市的气源和气候条件，并且实地考察加气站建设地点的情况后，我们决定对原来的工艺流程进行优化，工艺流程优化的具体内容如下：
①柳州市的气源品质较高，不需要在加气站内再独立设置脱硫装置，所以在本次设计中取消了天然气在站内脱硫这一工序;
②项目建设用地面积较小，为保证设备间有足够的防火间距，所以本次设计主要工艺设备采用撬装结构，选用地下储气井的储气方式，降低工艺设备对土地的要求;
③因为采用撬装结构，设备集成度高，原工艺流程中的部分设备都集成在一个撬内，所以依据实际情况，取消了原工艺流程中的部分设备;
④压缩机采用无油结构，避免了油随天然气，进入汽车储气瓶中的现象，同时整个系统也不在需要单独设置油水分离器。
优化后东堤路加气站的工艺流程为：自市政燃气管道直接取气，然后通过经过调压计量、脱水后直接进入压缩机，由压缩机给储气井充气，储气井再给加气机供气最后加注到天然气汽车钢瓶内，或者由压缩机直接给加气机供气。优化工艺流程后，减少了整个系统的设备数量，减轻日后运行的维护工作，同时保证工艺的安全性以及在国内的先进性。
2、项目设计的安全性
压缩天然气（CNG）是一种易燃、易爆气体，在加气站运行过程CNG又总是处于高压状态，所以CNG加气站的安全隐患较多，同时CNG加气站一般建在人口密集的城市，一旦发生事故，不但导致生命财产损失，而且极易造成公众恐慌，因此保证加气站的安全是工艺设计的重中之重，天然气密度比空气轻，所以本次设计采用露天布置，同时通过做好电气设计、设置燃气探测报警系统、优化工艺设计、选择安全高效的设备以及规范员工日常的操作来保证加气站的安全。
2.1 电气仪表设计
加气站加气站的建（构）物以及工艺设备、管道都按照《汽车加油加气站设计与施工规范》的要求设计了防雷接地系统，站内照明、工艺设备用电、电机都选择满足防爆要求的设备。
现场安装可燃气体泄漏检测报警装置，报警装置通过电缆引入仪表间报警装置，以使岗位上的操作人员第一时间了解情况。
2.2 优化工艺设计
（1）采用集成度高的撬装设备，减少项目需要的设备的数量，同时也减少了设备间接口数量，降低安全隐患;
（2）在加气站取气口和调压计量区之间安装一个带放散功能的切断阀，可以在气源的压力超过设计值的时候，通过此阀把超压部分气体排放到大气，从而保证后续系统的安全性;
（3）在压缩机到储气井和加气机之间的管道设置安全阀，管道内的燃气压力超过规定范围时，把多余燃气排到大气，保证系统内各设备的安全;
（4）合理布置压缩机到储气井之间的管道，在保证经济性的情况下，能降低进入储气井的燃气的温度，最终降低进入汽车钢瓶内的压缩天然气的温度，延长钢瓶的使用寿命。
（5）站内的输气管道采用埋地敷设，埋地管道间采用焊接的方式连接，减少发生燃气泄漏的可能。
（6）放置输气管道的管沟内填沙，防止可燃气体在管沟内聚集。
2.3 设备选型
（1）储气方式的选择
加气站的储气方式主要有地上储气瓶组和地下储气井两种方式。地上储气瓶一般是多个钢瓶组成的瓶组，它的造价低，安装也比较方便，但瓶组之间的接头多，安全隐患大，而且维修以及日常的维护繁琐。而地下储气井是深埋于地下的用于储存CNG气体的容器，它的设计源于对天然气开采过程的逆向思维，是区别于地上储气方式的一种全新储气方式，由于储气井深埋于地下，不直接接触明火，杜绝了地面的安全隐患，并且还具有，占地面积小、抗静电、维护成本低等特点，因此本次设计采用地下储气井的储气方式。
（2）压缩机、干燥器的选择
压缩机采用北京伯肯新能源设备有限公司的BE702型压缩机，压缩机采用撬装结构，压缩机内集成了优先顺序控制盘，压缩机的核心部件为国外进口，保证了压缩机的可靠。整个系统装有全天候防雨隔音防护罩，外罩为彩钢板，内部装有特殊材料可起到隔音、降噪防火、保温的作用。罩内安装有可燃气体报警器，当罩内可燃气体浓度过高时，报警器将自动报警，设备都将被停止工作，同时把机器内的高压气体通过放散管排空，保证系统的安全。
干燥器采用西安联合超滤净化设备有限公司的LND65型天然气脱水装置（含前置过滤器、干燥塔、后置过滤器、循环风机、加热器、冷却器、分离器、控制系统、在线式露点仪等）。该型设备制造材料采用进口部件，可靠性高，除再生过程需要人工切换外，其余一切动作由装置自动进行。减少了人为错误发生的可能，提高了安全性。
2.4 规范员工操作
加气站的员工按照操作法的规定操作站内设备，同时要求每间隔一小时，员工要携带便携式，可燃气体报警装置，对露出地面的设备管道接口进行检测，并做好记录。
3、项目设计的经济性
（1）主要工艺设备选择撬装结构，具有结构紧凑，占地面积小的特点，节约了土地成本;
（2）选用的设备是经过实践考验的成熟产品，整机可靠性高，维修量少，降低了维修费用，减少了设备维修造成加气站不能营业的经济损失;
（3）设备自动化程度高，减少了站上人员编制，降低了对人员的要求，大大降低生产成本，为企业增加了效益;
（4）压缩机和干燥器采用全风冷的冷却方式，节省了冷却水及其附属设备这一块的费用;
（5）站内输气管道摒弃以前常用卡套连接的方式，而采用焊接的连接方式，缩短了施工时间，节约了人工成本，也减少了采购管件的费用。
4、设计中发现的问题以及解决方法
整个加气站的设计总体来说比较顺利，但在具体操作的过程中还是出现了一些问题：
（1）加气站站房内部布局的问题：
业主对站房的设计，没有具体的规定，所以在交底的时候，让我们按照规范以及中石化对加油站站房的要求来进行设计，我们建筑把方案提交给他们后，他们对站房的布局，提出了较多的意见，改动比较大，在建筑工程师的努力下，最终拿出了符合他们要求的设计。
（2）管道防腐
加气站的输气管道采用埋地敷设的方式，为减少地下管道的腐蚀，按规范的要求需要对管道进行防腐，目前对此类管道最好的防腐方式是3PE防腐，但后来施工队反应，他们在现场做不出合格的3PE防腐，最后经过讨论以及参考其他项目的经验，决定采用四油四布加强级防腐的方法来解决。