lng气化站

lng气化站

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2023年3月5日发(作者：高gi)

摘要：通过对GB50028—2006《城镇燃气设计规范》与GB50156—2002《汽车加

油加气站设计与施工规范》(2006年版）以及LNG与LPG主要特性这两方面的比较，确定

进行LNG加气站设计时所依据的规范.分析并确定了LNG加气站的储存规模和等级划分探

讨了LNG加气站的总图、工艺、公用工程及消防设计。

关键词：LNG加气站；规范选用;储存规模;等级划分；设计

CodeSelectionandDesignofLNGFillingStation

ZH0UChun

Abstract:ThroughthecomparisonofCodeforDesignofCityGasEngineering（GB

50028—2006)andCodeforDesignandConstructionofAutomobileGasolineand

GasFillingStation，(2006)(GB50156—2002)aswellasthekeyfeaturesbetweenLNG

andLPG，thecodeusedindesignofLNGfillingstationisdetermined。Thestorage

ign

ofgeneralplan,process，publicprojectsandfirecontrolofLNGfillingstationis

discussed。

Keywords：LNGfillingstation;codeselection；storagesize；gradelevel；design

LNG汽车和LNG加气站在国外特别是美国，已经得到了长足发展，而在我国的发展时

间尚未超过20年，还处于发展初期。因此，我国尚未颁布专门适用于LNG加气站的设计规

范。在进行LNG加气站设计时，国外设计人员主要遵守NFPA57—97《汽车用液化天然气

(LNG）供气系统标准》，国内已建成并正在示范运行的LNG加气站遵循的设计标准也是

NFPA57—97。但由于各种原因，特别是国内外行业发展水平、设备制造水平、管理水平的

差异，我国行业主管部门及消防部门对国外规范的认可程度不高.根据以往的成功经验,采用

大家更为熟悉的国内相近的设计规范，更容易得到主管部门的认可。比如LNG气化站发展

初期，GB50028—93《城镇燃气设计规范》中尚未有关于LNG气化站的要求，设计时均

参照了该规范中LPG气化站的要求。因此，笔者认为在进行LNG加气站没计时，首选国内

已颁布实施的与国外规范相近的设计规范。

1LNG加气站设计规范的选用

一般认为，LNG加气站的设计可参照GB50028—2006《城镇燃气设计规范》中LNG

气化站的相关要求和GB50156—2002《汽车加油加气站设计与施工规范》（2006年版)中

LPG加气站的相关要求［1］。前者的理论依据是LNG加气站与LNG气化站的物料均为LNG,

仅两者的厂站形式及建站地点不同。后者的理论依据是LNG具有比LPG更安全的特性参数，

且LNG加气站与LPG加气站同为加气站，建设地点都位于城市建成区内。

①规范的比较

GB50028—2006主要适用于LNG总储存容积不大于2000m3的城镇LNG供应站的工

程设计。

该规范对LNG气化站的储罐及天然气放散总管与站内外建、构筑物的防火间距、消防

系统均作了明确规定.

GB50156—2002（2006年版)主要适用于汽车加油站、LPG加气站、CNG加气站和

汽车加油加气合建站工程的设计和施工。该规范对LPG加气站的规模，LPG储罐、卸车点、

加气机、放散管管口与站外建、构筑物的防火间距，LPG加气站内设施之间的防火间距及

消防系统均作了明确规定。

GB50028—2006主要适用于LNG气化站，而LNG气化站通常建于城市建成区之外。

因此，该规范中LNG储罐及放散总管与站外建、构筑物的防火间距比GB

50156—2002(2006年版）中LPG储罐及放散管与站外建、构筑物的防火间距大。GB

50028—2006对卸车点、加气机等与站外建、构筑物的防火间距以及加气站内设施（储罐

与加气机、站房、放散管等)之间的防火间距均没有涉及，而GB50156—2002(2006年版）

对此有比较洋细的规定。

GB50028—2006与GB50156—2002(2006年版)的相同点:a.对储罐的消防设施要求

一致,均要求储罐的单罐容积大于20m3或总容积大于50m3时，储罐应设置固定消防冷却系

统.b。对移动式消防用水量的规定基本相同。c。对公用工程的设计基本一致,但在工艺设计

方面，由于LNG加气站与LNG气化站的物料均为LNG，所以GB50028-2006中关于LNG

气化站的部分更具有针对性。

②LNG与LPG的特性比较

LNG是以甲烷为主要组分的烃类混合物，LNG与LPG的主要特性对比见表1.由表1可

知：比LPG更难点燃，且燃烧速度比LPG小。的燃点、爆炸极限均比LPG

高，且爆炸极限的范围更宽。c。当温度高于—112℃时,LNG蒸气比空气轻，易于向高处扩

散；而LPG蒸气比空气重，易于在低处积聚而引发事故。因此，LNG在运输、储存和使用

中的火灾危险性及危害程度低于LPG，比LPG更安全[2］。

从燃烧放出的热量来看，相同体积的LNG和LPG气化并燃烧后,LNG放出的热量比LPG

少，对周围的热辐射也小。

因此，在防火间距和消防设施方面，对LNG加气站的要求可以比对LPG加气站的要求

低。考虑到LNG加气站在我国尚处于初期发展阶段，采用与LPG加气站基本相同的防火间

距和消防设施是适宜的.

表1LNG与LPG主要特性对比

项目

LPGLNG

燃点/℃493650

点火能/mJ0。3050。330

燃烧速度

/(m·s-1）

0.420.38

爆炸极限/%2.15～9.605.00～15.00

气体密度

大于空气密

度，少量泄漏

后易积聚

—112℃以上时小于

空气密度，少量泄漏

后即挥发

③设计规范的确定

LNG加气站与LPG加气站的站内设施相似,均包含加气机、泵、储罐、站房等。因此,

从厂站的形式、建设地点、对站外环境的防火要求及站内、外设施来看,LNG加气站的设计

规范更官选择GB50156-2002(2006年版）。

从LNG与LPG的特性来看，LNG比LPG更安全,且两者皆是加气站。因此，LNG加

气站的设计规范也更宜选择GB50156—2002（2006年版）。

毕竟LNG加气站与LPG加气站的物料不同,工艺设计和公用工程设计等方面存在差异。

因此，为了更准确地体现LNG的特性,在工艺设计和公用工程设计等方面，对于GB

50156—2002(2006年版）未涉及的关于LNG特性要求的设计.应采用GB50028—2006。

因此，笔者认为在进行LNG加气站的设计（包含总图、工艺、公用工程、消防设计）

时，应主要依据GB50156-2002(2006年版)中LPG加气站的相关规定。GB50156-2002

（2006年版)未涉及的部分应依据GB50028—2006中LNG气化站的相关规定.

2LNG加气站的储存规模及等级划分

2。1影响储存规模的因素

LNG加气站的设计中，确定LNG加气站的储存规模及单台储罐的容积时，应主要考虑

以下几个影响因素：

①加气站的加气规模及储存周期

LNG加气站的加气对象主要为公交车和客运大巴等易于集中加气、集中管理的车辆，，

据了解,目前国内已建成并投入使用的LNG加气站日加气100～150车次.国内公交车车载

LNG气瓶多为240L，充装系数按85％考虑,则日加气量为20。4～30.6m3[1].从需求方面来

说,LNG加气站主要建在城市建成区内，而城市郊区通常建有LNG储配站,供气条件较好。

因此，LNG加气站的储存周期宜为1～2d，故LNG加气站所需储罐容积宜为20。4～61.2m3。

②与站外建、构筑物的防火间距

从理论方面分析，只要采取了相应的安全措施，LNG加气站的规模可以与LNG气化站

相同.但从需求方面来看,由于LNG加气站多建于城市建成区内，对站外建、构筑物与LNG

加气站内储罐及工艺设施的防火间距要求较高，不易找到满足较大防火间距要求的建设用

地。因此，LNG加气站储罐容积不宜过大.

③设计规范对储存规模的要求

根据GB50156—2002（2006年版)第3。0。4条的规定，LPG加气站的储罐总容积不

应大于60m3，单罐容积不应大于30m3.根据该规范的条文说明，此规模的确定既能满足加

气需求，也能保证安全，降低风险,同时也是与相关规范及公安部消防局协调的结果。因此，

LNG加气站储罐的容积规模也应考虑该规范的要求。

④站内用地及消防水系统的要求

根据GB50156—2002（2006年版）第9.0.1、9。0.5条及GB50028—2006第9。5。

1条的规定，总容积超过50m3或单罐容积超过20m3的LPG或LNG储罐应设置固定式消防

冷却水系统.若LNG加气站的储罐设置固定式消防冷却水系统,同时考虑20L/s的消火栓消防

用水量，则LNG加气站总消防用水量必然超过25L/s。根据GB50016—2006《建筑设计

防火规范》第8。6。1条的规定，加气站应设置消防水池及消防泵房。因此,需要较大的用地

面积。而LNG加气站通常建于城市建成区内，很难找到符合要求的用地.另一方面，据了解，

国内已建成并投入运行的LPG加气站通常采用2～3台单罐容积为20m3或30m3的埋地式储

罐，这可以避免设置储罐固定消防冷却水系统，与站外建、构筑物的防火间距也可以适当减

小。而LNG储罐为真空绝热储罐，通常为地上式储罐。地下式LNG储罐在国内尚未有实

施的工程实例，国外的工程实例也较少。因此，为了减小加气站的消防用水量，减小占地面

积,LNG加气站储罐的总容积不宜大于50m3，单罐容积不宜大于20m3。

⑤储罐的规格

国产LNG储罐容积通常为20m3、30m3、50m3、100m3和200m3等，LNG加气站储

罐应尽可能采用常规规格的产品,便于采购.

2。2储存规模的确定

综合考虑LNG加气站的加气规模,储存周期,与站外建、构筑物的防火间距,设计规范对

储存规模的要求,站内消防水系统的要求，储罐的规格等因素,笔者认为在参照执行GB

50156—2002（2006年版)的前提下,为减小LNG加气站的用地面积，使加气站更容易实

施,LNG加气站的单罐容积为20m3，总容积为20m3或40m3.

2.3加气站的等级划分

按GB50156—2002(2006年版）第3.0。4条的规定,LPG加气站的等级划分见表2，设

V为液化石油气罐总容积。

表2液化石油气加气站的等级划分[3］

级别

液化石油气罐容积/m3

总容积单罐容积

一级

45＜V≤60≤30

二级

30＜V≤45≤30

三级

V≤30≤30

储罐总容积为40m3,单罐容积为20m3的LNG加气站属于二级站；储罐总容积为20m3，

单罐容积为20m3的LNG加气站属于三级站。

3LNG加气站的总图设计

①功能分区

根据LNG加气站的实际情况和生产工艺需求，站区可分为储存区、加气区和站房。储

存区的主要设备包括LNG储罐、LNG泵、卸车增压器、调饱和器等。加气区由加气机和加

气罩棚组成。站房通常由值班室、综合营业厅、仪表配电间、空压机房、办公室等组成。

②总图布置

a.根据GB50156—2002（2006年版)第5.0.1条的规定，站区工艺设施一侧应设置高2。

2m的非燃烧实体围墙，面向进、出口道路的一侧宜设置非实体围墙，或开敞。

储罐、LNG泵、卸车增压器、调饱和器等设备布置在高度为1。0m的围堰内，

卸车接头及其阀门可布置在围堰墙体上。

c。储存区、加气区、站房均独立布置，布置时应注意LNG泵与LNG加气机的距离

要尽可能短，不宜大于15m.原因是国内LNG汽车的车辆供气系统未设置气瓶增压器，为了

保证供气压力的稳定性，使之能满足发动机的用气压力要求，给车辆加注的LNG必须为饱

和液体。若LNG泵与LNG加气机的距离过长，无车辆加气时，管道内剩余的饱和LNG较

多,容易气化,会影响加气并排放大量的气体，造成浪费.

加气站的工艺设施与站外建、构筑物之间的防火距离按GB50028—2006中

LNG气化站相关的防火间距执行。工艺设施与站内建、构筑物之间的防火距离按GB

50156—2002(2006年版）中LPG加气站相关的防火间距执行。

LNG加气站的总图布置见图1.

4LNG加气站的工艺设计

4。1工艺流程

①卸车流程

将LNG由槽车转移至LNG储罐中，主要有卸车增压器卸车、LNG泵卸车及两者联合

卸车等3种方式[4］。卸车增压器卸车的优点是完全采用环境热量，不耗费电能，工艺流程相

对简单；缺点是卸车速度比较慢，冬季室外温度较低时尤为明显。LNG泵卸车的优点是卸

车时间较短，工艺流程相对简单；缺点是耗费大量电能，启动前需要对泵进行预冷。卸车增

压器和LNG泵联合卸车的优点是卸车时间比单独采用卸车增压器卸车时间短，耗费的电能

比单独采用LNG泵卸车少；缺点与单独采用LNG泵相同。

笔者建议LNG加气站应具有卸车增压器、LNG泵单独卸车和同时卸车的功能。夏季宜

采用卸车增压器卸车,冬季宜采用卸车增压器和LNG泵联合卸车。

②调饱和流程

我国LNG汽车的车辆供气系统未设置气瓶增压器，为了保证供气压力的稳定性,使之能

满足发动机的用气压力要求，车载瓶中的LNG必须为饱和液体。因此，加气前需要使储罐

中的LNG升温、升压，处于饱和状态。调饱和有3种方式：调饱和器调饱和、LNG泵调饱

和、调饱和器与LNG泵联合调饱和[4］。这3种方式的优缺点与LNG卸车采用的3种方式的

优缺点基本相同.

笔者建议LNG加气站应采取调饱和器和LNG泵联合调饱和的方式，可以大大缩短LNG

的调饱和时间，避免加气车辆的长时间等待。

③加气流程

LNG的加气流程是指LNG泵将储罐中的LNG抽出，输送至LNG加气机,通过LNG加

气机给汽车加气。

④卸压流程

当储罐压力大于设定值时，打开安全阀,释放储罐中的气体，降低压力，以保证储罐安

全，放散的气体通过集中放散管放空。

4.2主要设备

①LNG储罐

LNG加气站采用的低温压力储罐为真空粉末绝热储罐。储罐分为内罐和外罐两层，内

罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16MnR。内外罐之间采用真空粉末绝热,真空隔热层厚度

为250mm。储罐的日蒸发率小于0。25％，充装系数为0。9。储罐上装有高、低液位报警

设施，内罐压力高报警设施,超压自动排放罐顶气体的自力式降压调节阀以及安全阀等，以

保证储罐的安全。在储罐进、出口的LNG管道上设有紧急切断阀，当有紧急情况发生时，

可迅速关闭阀门，以保证系统安全。

目前，20m3真空粉末绝热低温储罐主要为立式和卧式2种形式.立式储罐的优点是占地

面积小，罐内液体与LNG泵的静压头大，有利于LNG的调饱和及汽车加注；缺点是立式

储罐比较高，美观性差.卧式储罐的优点是比较低，美观性好,容易被周围人群接受；缺点是

占地面积大,罐内液体与LNG泵的静压头小。目前国内示范运行的加气站均采用立式储罐，

有成功的经验。考虑到有利于汽车加注和LNG的调饱和,笔者推荐采用立式储罐.

②LNG泵

输送LNG这类低温的易燃介质,不仅要求输送泵能承受低温，而且对其气密性能和电气

方面的安全性能要求很高。随着对泵结构、材料等方面的研究有了很大的进展，一种安装在

密封容器内的潜液式电动泵在LNG系统中得到了广泛的应用。其主要特点是将泵与电动机

整体安装在一个密封的金属容器内,不需要轴封，也不存在轴封的泄漏问题[5]。

通常潜液式电动泵可分为船用泵、汽车燃料泵、LNG高压泵（罐外泵）和大型储罐的

罐内泵.LNG加气站中,LNG的转运和加注采用的是汽车燃料泵，其结构紧凑，立式安装,特

别适用于汽车燃料加注和低温槽车转运LNG。LNG泵采用安全的潜液电动机，电动机和泵

都浸没在流体中，不需要轴封.在吸入口增加了导流器，减少流体在吸入口的阻力,防止泵气

蚀。LNG加气站采用的LNG泵通常为两级离心泵，由一台变频器控制,能适应不同的流量

范围，电气元件安装在具有防爆功能的接线盒及其罩壳内，流量为8~340L/min，扬程为15～

250m。主要厂家包括美国的ACD公司、日本的Nikkiso公司、瑞士的Cryomec公司等。

③LNG加气机

LNG加气机是依据直接测量流体介质质量的原理,利用先进的传感和微电脑测控技术，

具有高精度、多功能的新型LNG加液计量装置，主要用于计量充入LNG车载瓶的液量。

同时,加气机应用微测控技术对计量过程进行自动控制,显示屏直接显示被测液体的流量、单

价、金额及加液量累计值，可远程通信，实现计算机中央管理［6].

目前,LNG加气机多采用进口，其计量方式为单管计量，单枪加气，计量精度为±0.1%,

最大质量流量为80.0kg/min，具有温度补偿功能，配带拉断阀。

④调饱和器和卸车增压器

LNG加气站采用的调饱和器和卸车增压器均为空温式换热器，LNG通过吸收环境热量

达到气化升温的目的，能耗很低.为了提高气化速率和换热效率，调饱和器和卸车增压器的

主体通常采用耐低温的铝合金纵向翅片管，且拥有很大的换热面积。其影响因素主要为流量、

工作压力、工作周期、大气温度、相对湿度、风力、日照等[7]。

笔者建议调饱和器的流量为200m3/h，立式安装；卸车增压器的流量为300m3/h，卧

式安装。

5LNG加气站的公用工程设计

LNG加气站的公用工程设计主要包括土建设计、电气设计、自控设计和给排水设计，

应按照GB50156—2002(2006年版）第9～11章及GB50028—2006第9.4、9。5、9.6条

的规定进行设计。

土建设计主要包括站房、设备基础、加气岛、加气罩棚柱、围堰、场地等内容的设计；

基本要求有站房耐火等级不小于二级，门、窗向外开等.电气设计主要包括设备的动力用电、

站房及站区的照明用电、站区的防雷防静电设计等;基本要求有加气站的供电负荷为三级，

但有条件的情况下可设计为二级，罩棚、营业室、配电间等应设置事故照明等。自控设计主

要包括设备的控制及状态显示、加气机的收费系统、可燃气体检测报警系统及低温检测报警

装置;基本要求有储罐进出液管应设置紧急切断阀，并与液位控制连锁，在可能发生LNG泄

漏的区域，设置可燃气体和低温泄漏报警装置等。给排水设计主要包括站区的雨水、站房的

给水、排水没计；基本要求有围堰内的排水利用管道排出站外时应设置水封井,防止LNG流

入下水道等。

6LNG加气站的消防设计

①消防水系统

笔者确定的LNG加气站储罐的总容积为20m3或40m3,单罐容积为20m3。根据GB

50156—2002（2006年版)第9.0.1、9.0.5条的规定,LNG加气站设置移动消防用水装置，消

火栓消防用水量按20L/s考虑。根据GB50016-2006第8。6。1条规定，加气站无需设置

消防水池，利用市政消防设施即可.消防水管网可从市政消防管网接入，要求水流量不小于

20L/s，压力不小于0。25MPa。

②灭火器材

LNG加气站应根据GB50156—2002(2006年版）的要求设置灭火器材，加气区每台

加气机设置1只4kg手提式干粉灭火器；储存区设置35kg推车式干粉灭火器2台和8kg手提

式干粉灭火器5台；站房的灭火器材布置应符合GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规

范》的规定。

7结语

为了推动LNG加气市场的发展,更好地利用LNG作为清洁汽车燃料的优势,加快LNG

加气站网络化的建设，国家相关部门应尽快组织技术力量编制专门针对LNG加气站的设计

规范。

参考文献:

[1］周春。LNG汽车加气站的消防设计方案［J］.煤气与热力，2010，30（1）：A39-A41。

［2］中国市政工程华北设计研究院.GB50028-2006城镇燃气设计规范[S］。北京：中国

建筑工业出版社，2006：367—368。

［3］中国石化工程建设公司，中国市政工程华北设计研究院,四川石油管理局勘察没计研

究院。GB50156—2002汽车加油加气站设计与施工规范[S］.2006年版。北京：中国

计划出版社，2006:5.

［4］吴佩英。LNG汽车加气站设计的探讨［J］。煤气与热力，2006，26（9)：7—9.

［5]顾安忠，鲁雪生，汪荣顺,等.液化天然气技术［M］.北京:机械工业出版社，2003:171.

［6］张丽敏,陈福洋.LNG加气机技术现状［J］。煤气与热力,2008，28（7):B27-B29。

[7］贺红明，林文胜,顾安忠。L-CNG加气站技术浅析[J］。天然气工业，2007，27(4)：

126-128.

（本文作者:周春中机国际工程设计研究院江苏分院江苏南京210001)