LNG加气站与LNG气化站的合建模式探讨
2021-12-23薛恺中北工程设计咨询有限公司陕西西安710065
薛恺(中北工程设计咨询有限公司,陕西 西安 710065)
0 引言
LNG加气站在初期建设时,由于加气车辆比较少,会释放出大量的BOG,不但会降低LNG加气站的利用率,而且会对周围的生态环境造成较大污染。但随着GB 50156—2012《汽车加油加气站设计与施工规范》(2014年版)的出台,可允许LNG加气站与LNG气化站合建,此规范的出台,也为LNG加气站与LNG气化站合建提供了必要的参考和指导,实现合建之后,既能有效节约城市土地资源,还能将为LNG加气站形成的BOG实时输送到为LNG气化站管网中,避免天然气无故浪费,保护环境。
1 LNG加气站与LNG气化站合建的优缺点分析
1.1 优点
LNG加气站与LNG气化站合建可有效减轻选址规划的工作压力,尽快投入施工建设,可实现一次选址,无需分开重建,可减少占地面积,缓减城市用地不足的压力。LNG加气站与LNG气化站可同时共用一个LNG存储罐,二者之间的配套设施可以共享使用。LNG加气站的存储系统、卸载系统、EAG加热系统、出口管道可以和LNG气化站共享利用,可提升现有设备的综合利用率,体现现代化发展理念,集中利用资源设备。而且LNG加气站与LNG气化站合建之后储罐容量大幅度提升,可促使天然气的供应更加安全、更加可靠。同时减少LNG加气站天然气存放时的蒸发量,降低对周围环境造成的污染,契合环境保护理念的发展要求。
1.2 缺点
虽然LNG加气站与LNG气化站合建拥有众多优势,但其具有的缺点也比较明显,比如:合建之后只能在规定的位置建设,需要同时满足物流公司、公交公司以及其他合作单位的需求。在整个合建大多以气化站为主,加气站的位置相对比较少。城市燃气用量存在高峰时段,气化站在冬季供气紧张时经常会用做应急气源或者调峰气源,以满足城市居民日常生活的需求,加气站的天然气消费量会有所减少。而且合建时,储罐到卸载点和站内的距离通常比较远,计量管道也就比较长,会导致大量BOG被蒸发,不利于保证填充率。此外,LNG加气站与LNG气化站合建后操作系统也比较复杂,泵的启停、控制都比单独的加气站、气化站复杂,一旦发生操作失误,会引起严重的安全问题。
2 LNG加气站与LNG气化站合建常用的模式
LNG加气站与LNG气化站合建通常有四个模块共同组成,包括:卸车模块、气化模块、中转模块、加气模块。但LNG加气站与LNG气化站储罐的工作压力存在较大差异,多采取潜液泵倒灌的方法。因此,按照是否布设中转模块,LNG加气站与LNG气化站合建常用的模式有以下两种:一种是布设中转模块,在合建范围中布设容积不超过30 m³的LNG储罐,可通过LNG气化站储罐倒灌到LNG加气站中使用,然后将储罐中的天然气通过泵送的方法输送给LNG加气机为汽车加气。另一种是不布设中转模块,汽车加气时直接从LNG气化站的储罐中抽取天然气,也可以通过槽车直接向小型LNG储罐补充天然气。从实际应用的角度上来看,LNG加气站与LNG气化站依然是独立建设,并没有发挥出LNG加气站与LNG气化站合建的优势[1]。从目前应用效果和合建优势的角度上来看,第一种模式更加契合LNG加气站与LNG气化站改造合建的要求,而且二者的储罐之间有一定距离,虽然可以保证运行的安全性,但会增加占地面积和成本。第二种模式则更加适用于新建LNG加气站与LNG气化站合建中,由于无需布设中转模块,就更加节约占地面积和造价。
3 LNG加气站与LNG气化站合建要点分析
3.1 做好气站的分级工作
LNG加气站与LNG气化站合建模式有两种,一种是布设中转模块,另一种是不布设中转模块。在具体合建中无论选择哪种模式,都需要合理确定LNG加气站的分级情况,以便按照具体的分级情况,合理确定防火间距。LNG加气站与LNG气化站的罐区通常分离、独立布置。LNG加气站的气源主要来自于小型LNG储罐,因此,在具体合建中,必须严格按照小型LNG储罐的容积精确确定LNG加气站的等级。
3.2 控制好各储罐之间防火安全距离
LNG加气站与LNG气化站都属于安全等级比较高的基础设施,为保证安全,储罐之间具有足够的防火安全距离。在LNG加气站与LNG气化站合建中,防护安全距离必须符合相关规范的要求,主要包括以下三个方面。
其一是LNG加气站与LNG气化站的储罐具有独立性,在确定防火安全间距时,可按照如表1所示进行布设,其储罐之间的安全防火间距最小为27 m,最大为65 m,具体依据LNG加气站储罐容积和LNG气化站储罐容积综合确定。
表1 LNG气化站与站外LNG加气站储罐的防火间距 单位:m
其二是GB 50156—2012《汽车加油加气站设计与施工规范》(2014年版)明确了LNG加气站可与LNG气化站合建,便可按照站内的防火间距进行考虑。而GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》(2020年版)表9.2.5(如表2所示)中仅有LNG气化站储罐距离天然气(气态)储罐及液化石油气全压力式储罐的防火间距,这里参照GB 51142—2015《液化石油气供应工程设计规范》全压力式储罐与天然气储罐的防火间距执行。
表2 LNG气化站与站内LNG加气站储罐的防火间距 单位:m
其三是按照GB 50156—2012《汽车加油加气站设计与施工规范》(2014年版)中的规定设置站内防火安全距离。三种LNG加气站与LNG气化站的储罐防火安全相比,第一种间距最大,第二种次之,第三种最小。因此,在具体LNG加气站与LNG气化站合建中防火安全距离要尽量按照第一种来确定。
3.3 控制好合建的工艺流程
在单独建设LNG加气站时潜液泵的进液口通常会单独和储罐的出液口相互连接,而回气口则通常单独和储罐的气相口相互连接。而加气站的加气机气口通常和潜液泵撬气相口相互连接。在LNG加气站与LNG气化站合建时就不能采取此种工艺流程,主要原因是LNG加气站与LNG气化站共用了一个LNG储罐,其进口和出口的数量都是有限的,需要采取如下工艺流程:潜液泵的进液口连接储罐的总出液管道,并和气化站的出液管道共用,可在设备进口前布设阀门来实现分别控制。潜液泵的回气管路要和储罐自增压回气管路共用,最后再重新回到储罐气相口[2]。LNG加气站上加气机的回气口上需要加装止回阀后再和进液总管相互连接,可利用液相温度实现再液化。
3.4 合理选择设备
储罐压力机制选择时需要保证LNG气化站储罐的设计压力不小于0.7 MPa,而LNG加气站存在BOG放散量的问题,其储罐的设计压力不能低于1.2 MPa。LNG加气站与LNG气化站合建后BOG可实现有效回收,回收到中压管网中,此时储罐设计压力只需要满足LNG汽化站稳定运行即可。在选择LNG潜液泵时,通常情况下LNG加气站设计中潜液泵到加气管的最大距离不应超过35 m,要尽量选择2级离心潜液泵,其设计扬程要控制在144~168 m之间,最大的扬程不应超过250 m。LNG加气站与LNG气化站合建中,潜液泵到加气机的距离比较远,为提升LNG在输送管道中的流速,潜液泵的扬尘要适当增加,以更好地控制BOG蒸发量,提升LNG加气速度[3]。
3.5 合理选择关键工艺管道的长度
在LNG加气站与LNG气化站合建中,工艺管道布设是否科学合理,直接关系到二者的总体运行效率。LNG加气站与LNG气化站的工艺管道,都有两个管道共同组成,其一是低温液相管道,其二气相管道。为充分发挥出工艺管道的作用和优势,在具体布置时需要在满足总体布设规划要求的基础上,尽量缩短管道的长度,以减少LNG压力损失,减少BOG散发量。
4 结语
综上所述,文章结合理论实践,探讨了LNG加气站与LNG气化站的合建模式,得出以下三点结论:
其一是在LNG加气站与LNG气化站的合建模式选择时需要结合实际情况,因地制宜的选择适当的模式,二者合建能够更好地节约土地,提升LNG的利用率。其二是不同的合建模式使用于不同条件,比如:布设中转模块的合建方式契合改建工程,而不布设中转模块则更加适用于新建工程。其三在具体合建中需要严格把控合建要点,包括做好气站的分级工作、控制好各储罐之间防火安全距离、控制好合建的工艺流程、合理选择设备、合理选择关键工艺管道的长度等,以最大限度上保证LNG加气站与LNG气化站合建效果,发挥出应有的作用和价值。