由于目前LNG和L-CNG加氣站設(shè)備速度過快，相關(guān)規(guī)范標準不夠健全，已建的LNG和L-CNG加氣站存在設(shè)備選型與加氣能力不匹配，設(shè)備規(guī)格參數(shù)差異大、接口不標準等問題。本文針對LNG和L-CNG加氣站，在確定擬建加氣站日加氣能力、建站位置、占地面積、加氣時間集中與否、停運影響大小、LNG存儲時間等基本條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家相關(guān)標準要求和行業(yè)經(jīng)驗，給出加氣站主要設(shè)備的選型方法，為合理化LNG和L-CNG加氣站設(shè)備選型提供參考。
1 LNG/L-CNG加氣站介紹
LNG加氣站是為汽車儲氣瓶充裝車用LNG的場所。LNG加氣站的主要設(shè)備有：儲罐、潛液泵撬、加液機等。如圖1所示，圖中LNG槽車和LNG燃料車為站外設(shè)備。
儲罐用于存儲LNG，加液機用于給用戶充裝LNG，LNG泵撬包含低溫潛液泵、增壓氣化器及EAG氣化器等設(shè)備。潛液泵置于泵池，浸泡在LNG中，用于LNG加注及卸車。增壓氣化器具備在卸車時為槽車增壓，不卸車時為儲罐調(diào)溫和調(diào)壓的功能，EAG氣化器為安全放散氣體加熱，保證放散氣體密度低于空氣密度而達到安全泄放的目的。LNG加氣站的功能主要有：卸車功能、槽車增壓功能、調(diào)飽和功能、加氣功能和泄壓功能等。
L-CNG加氣站是指能將LNG轉(zhuǎn)化為CNG，并為CNG汽車儲氣瓶充裝車用CNG的場所。L-CNG加氣站主要設(shè)備包括LNG儲罐、L-CNG泵撬、L-CNG氣化撬、順序控制盤、CNG儲氣系統(tǒng)及加氣機等。其工藝流程如圖2所示。
L-CNG泵撬由柱塞泵及其配套管道等附件組成，用于將儲罐內(nèi)的LNG加壓并輸送至氣化撬。L-CNG氣化撬用于將LNG氣化為CNG。順序控制盤用于將CNG依照一定的次序輸送至儲氣系統(tǒng)。儲氣系統(tǒng)分為儲氣瓶或者儲氣井，加氣機則用于向汽車充裝CNG。L-CNG加氣站的功能主要包括加氣功能和泄壓功能，LNG柱塞泵從LNG儲罐內(nèi)抽出LNG，加壓進入高壓氣化器氣化后，進入CNG儲氣裝置。當CNG儲氣裝置內(nèi)壓力超過某一設(shè)定壓力值時，安全閥自動打開，釋放儲氣裝置內(nèi)的氣體，降低壓力，確保安全。
在實際中，有許多LNG和LCNG合建的案例，這種合建站中，儲罐、控制系統(tǒng)等設(shè)備可以共用，具有較強的經(jīng)濟性。
2、LNG/L-CNG加氣站設(shè)備選型方法
2.1LNG儲罐
(1) 確定儲罐容積和儲罐數(shù)量
目前國內(nèi)的加氣站儲罐主要有30m3和60m3，根據(jù)標準要求和現(xiàn)場經(jīng)驗，對儲罐的選擇有如下限制條件：
①儲罐滿足GB50156《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》中表3.0.12和表3.0.15中不同建站等級對LNG儲罐總?cè)莘e和單罐容積的規(guī)定。
②選用多個儲罐時，各儲罐容積須相同。
③30m3的儲罐最多選2臺，60m3的儲罐最多3臺。
根據(jù)經(jīng)驗，LNG/L-CNG加氣站所需儲罐總?cè)莘e按式(1)計算：
計算得到后，儲罐按照如下規(guī)則選?。?/span>
0＜V≤30時，選擇1臺容積為30m3的儲罐；30＜V≤60時，選擇2臺容積為30m3的儲罐，也可選擇1臺容積為60m3的儲罐；30＜V≤60時，選擇2臺容積為30m3的儲罐，也可選擇1臺容積為60m3的儲罐；60＜V≤120時，選擇2臺容積為60m3的儲罐；120＜V≤180時，選擇3臺容積為60m3的儲罐。當V＞180時，說明儲罐容積大于國標規(guī)定的最大允許罐容，需減小日用氣量或縮短儲存時間。
(2) 確定儲罐安裝形式
根據(jù)建站位置（站外臨近建筑物的性質(zhì)、規(guī)模和類型），以及土地資源情況（面積和形狀），確定儲罐安裝形式。判斷方法如下：
判斷1：當建站土地面積＞1000m2時，若建站位置不在人口和建筑物密集區(qū)、地面安裝情況下與站外安全間距不足；或建站位置在人口和建筑物密集區(qū)、地面安裝情況下與站外安全間距不足，則選擇臥式儲罐，安裝方式全地下或半地下，不宜全撬裝。
判斷2：當建站土地面積＞1000m2時，若建站位置在人口和建筑物密集區(qū)、地面安裝情況下與站外安全間距充足，則選擇臥式儲罐，安裝方式不受限制，可以地上、全地下或半地下，全撬裝。
判斷3：若建站土地面積≤1000m2且為正方形；或建站土地面積＞1000m2、建站位置不在人口和建筑物密集區(qū)、地面安裝情況下與站外安全間距充足且儲罐結(jié)構(gòu)、安裝方式不受限制，則選擇立式儲罐。
同時，應(yīng)考慮臺風、地震等自然災(zāi)害對立式和臥式儲罐存在不同程度的影響，以及部分地區(qū)需要遵循當?shù)胤ㄒ?guī)對儲罐高度或形式的要求。
(3) 確定儲罐保溫方式
LNG儲罐普遍采用性價比較高的珠光砂填充儲罐?？紤]站點液源質(zhì)量較差、日均加氣量較少及BOG對站點運營的影響，可以采用高真空纏繞儲罐，其日蒸發(fā)率優(yōu)于珠光砂填充儲罐。
2.2LNG泵撬
(1) 確定低溫潛液泵數(shù)量
潛液泵實際排量（本文氣量均指標態(tài)）設(shè)定為2萬~2.5萬m3/d，LNG加氣站低溫潛液泵數(shù)量按以下規(guī)則確定：
判斷1：若日加氣量≤2.5萬m3且停機不敏感和加氣時間分散，或日加氣量≤1.5萬m3且加氣時間集中，或土地資源面積＜1000m2，則潛液泵數(shù)量N1=1。
判斷2：當土地資源面積≥1000m2時，若日加氣量≤2.5萬m3且停機敏感，或1.5萬m3≤日加氣量≤2.5萬m3且加氣時間集中，或2.5萬m3≤日加氣量≤4.5萬m3且停機不敏感和加氣時間分散，則潛液泵數(shù)量N1=2。
判斷3：當土地資源面積＞2000m2時，若2.5萬m3≤日加氣量≤4.5萬m3且停機敏感或加氣時間集中，或4.5萬m3≤日加氣量≤6.5萬m3且停機不敏感和加氣時間分散，或4.5萬m3≤日加氣量≤5.5萬m3且加氣時間集中，則潛液泵數(shù)量N1=3。
判斷4：當土地資源面積＞2000m2時，若5.5萬m3≤日加氣量≤6.5萬m3且停機敏感或加氣時間集中，或6.5萬m3≤日加氣量≤8.5萬m3，則潛液泵數(shù)量N1=4；
判斷5：當土地資源面積＞2000m2時，若8.5萬m3≤日加氣量≤10.5萬m3，則潛液泵數(shù)量N1=4。
(2)增壓氣化器選型
綜合考慮經(jīng)濟性及卸車時間（控制在2h左右）最優(yōu)配比，推薦選用300m3/h的增壓氣化器。
(3)EAG氣化器選型
綜合考慮經(jīng)濟性及單位時間內(nèi)可能造成的排放量，推薦選用150m3/h的EAG氣化器。
2.3加液機
通常選用單加液槍加液機，當加氣量較大且受場地面積或安全間距限制時，可選雙加液槍雙回氣槍加液機。加液機每條槍加液能力按照15000m3/d計，每增加1條加液槍按照增加10000m3/d計。
加液槍數(shù)量N2=(日加氣量/單槍加注能力)取整。若選擇單槍加液機，則加液機數(shù)量N3=N2；若選擇雙槍加液機，則加液機數(shù)量N3=N2/2。
當設(shè)計日加氣量小于1.5萬m3且加氣時間集中時，需在原配置基礎(chǔ)上增加一臺加液機作為備用。對于加氣相對分散、站點停運影響大且僅有一臺加液機的站點，可在原配置基礎(chǔ)上增加一臺加液機作為備用。
2.4 L-CNG泵撬
(1)確定泵的低溫部件設(shè)計溫度上限Tmax和下限Tmin，及出口工作壓力下限pmin：Tmax≤-196℃，Tmin≥50℃；pmin≥25MPa。
(2)確定柱塞泵的數(shù)量和平均排量Qc柱塞泵的平均排量總和需大于等于加氣站小時排量Q。柱塞泵通常設(shè)計排量有1500L/h、2500L/h等規(guī)格，1500L/h加氣能力為700~800m3/h。判斷方法為：
判斷1：若設(shè)計日加氣量≤5000m3且停機不敏感和加氣時間分散，則選用1臺1500L/h柱塞泵。
判斷2：若設(shè)計日加氣量≤5000m3且停機敏感或加氣時間集中，則選用2臺1500L/h柱塞泵。
判斷3：若5000m3＜設(shè)計日加氣量≤10000m3，或10000m3＜設(shè)計日加氣量≤15000m3且停機不敏感，則選用2臺1500L/h柱塞泵。
判斷4：當土地資源面積≥1000m2時，若10000m3＜設(shè)計日加氣量≤15000m3且停機敏感，或15000m3＜設(shè)計日加氣量≤20000m3，則選用3臺1500L/h柱塞泵。
判斷5：當土地資源面積≥1000m2時，若20000m3＜設(shè)計日加氣量≤30000m3，則選用4臺2500L/h柱塞泵。
判斷6：若設(shè)計日加氣量＞30000m3，則從4臺開始，每增加10000m3，則增加1臺2500L/h柱塞泵，總數(shù)不超過6臺。
2.5 L-CNG氣化撬
(1)確定高壓空溫式氣化器的規(guī)格和數(shù)量L-CNG高壓空溫式氣化器常用規(guī)格有1000m3/h、1500m3/h、2000m3/h和2500m3/h。實際大小按如下方式進行計算：柱塞泵的實際排量（換算為標方）乘以系數(shù)，系數(shù)取值方法為：當氣化器安裝于地下時，系數(shù)取1.5；當氣化器安裝于半地下時，系數(shù)取1.4；當氣化器安裝于地上時，系數(shù)取1.3。原則上氣化器數(shù)量與柱塞泵數(shù)量一一對應(yīng)。
(2)確定高壓水浴式氣化器的類型和數(shù)量原則上環(huán)境最低溫度低于5℃時需配置水浴式氣化器，其排量大小與高壓空溫式氣化器一致。一般情況下水浴式氣化器僅需配置一臺，當站點加氣量較大，柱塞泵配置數(shù)量大于4臺及以上時，可配置二臺。
2.6程序控制盤
程序控制盤的常用規(guī)格有1500m3、2000m3、2500m3、3000m3、4000m3/h，根據(jù)小時排量向上取對應(yīng)的數(shù)值作為程序控制盤流量。順序控制盤可根據(jù)工程要求選擇為機械式或氣動式。機械式程序控制盤一般為串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，氣動式程序控制盤一般為并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。
2.7儲氣系統(tǒng)
儲氣設(shè)備可根據(jù)工程情況選擇儲氣瓶組或者儲氣井，推薦常用的高中低壓容積配比關(guān)系為1∶2∶3、1∶1∶2或1∶1∶1。儲氣瓶一般設(shè)置3~6只單瓶，單瓶水容積相等，可選0.92m3、1.13m3、1.3m3、2m3，可露天放置；儲氣井埋設(shè)于地下，常用單井規(guī)格為2m3、3m3、4m3、5m3水容積。
2.8CNG加氣機
針對高、中、低壓三級存儲系統(tǒng)，加氣機進氣管線采用三線。根據(jù)經(jīng)驗，單支CNG加氣槍的日平均加氣量通常為2500m3，加氣機一般選為雙槍機(5000m3/d)。判斷方法為：
判斷1：如果日加氣量≤5000m3，則選用1臺三線雙槍加氣機。
判斷2：如果5000m3<日加氣量≤30000m3且停機不敏感和加氣時間不集中，則雙槍加氣機數(shù)量N4=(日加氣量/5000)取整；若停機敏感且加氣時間集中，則雙槍加氣機數(shù)量N4=(日加氣量/5000)取整+1。
判斷3：如果日加氣量＞30000m3，則雙槍加氣機數(shù)量N4=(日加氣量/5000)取整。當站點受場地限制，既需要滿足較大加氣量，又無法布下足夠的雙槍加氣機，且加氣車輛以小型車為主時，可選擇三線四槍加氣機。
2.9卸車撬
(1) 選擇是否帶泵
卸車時可采用自增壓卸車、泵卸車或聯(lián)合卸車。一般考慮減少卸車時間、減少BOG產(chǎn)生和容易卸干凈，選擇帶泵的卸車撬，卸車時間一般在2h左右；不帶泵的卸車撬，僅能采用自增壓卸車，卸車時間一般在4h左右，產(chǎn)生BOG較大，而且不容易卸干凈。
(2) 增壓氣化器選擇
增壓氣化器主要用于對儲罐增壓和卸車時對槽車增壓，一般選用300m3/h的增壓氣化器。
(3) EAG氣化器選擇
EAG氣化器主要用于將所有需要緊急排放的氣體或液體增溫至常溫后經(jīng)放散塔集中排放，一般選用150m3/h的EAG氣化器。
2.10控制系統(tǒng)
LNG/L-CNG站級SCADA系統(tǒng)根據(jù)其監(jiān)控站點的工藝設(shè)備配置情況分為不同的種類。通常根據(jù)儲罐和泵的數(shù)量來確定控制系統(tǒng)。采集控制柜和動力拖動柜組成站控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，LNG/L-CNG加氣站控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加氣站運營必須的控制。
采集控制柜必須與儲罐數(shù)量保持匹配，根據(jù)加氣站中LNG儲罐配置數(shù)量及泵配置數(shù)量，選擇站控系統(tǒng)中采集控制柜采集和控制的配置規(guī)格，如LNG單泵（單罐）采集控制柜、LNG雙泵（雙罐）采集控制柜、LNG雙泵（三罐）采集控制柜。
動力拖動柜要與泵規(guī)格、數(shù)量保持匹配，如單泵、雙泵、三泵，確定動力拖動柜的配置規(guī)格，如L-CNG單泵動力拖動柜、L-CNG雙泵動力拖動柜、L-CNG三泵動力拖動柜。
3 結(jié)語
本文基于擬建LNG/L-CNG加氣站的日加氣能力、建站位置、占地面積、加氣時間集中與否、停運影響大小、LNG存儲時間等條件，給出了加氣站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備的選型方法。包括LNG儲罐、LNG泵撬、加液機、L-CNG泵撬、L-CNG氣化撬、程序控制盤、儲氣系統(tǒng)、CNG加氣機、卸車撬及控制系統(tǒng)等。根據(jù)該方法選擇LNG/L-CNG加氣站的主要設(shè)備，能夠在滿足加氣站基本加氣能力的基礎(chǔ)上，節(jié)省投資和運維成本，提高加氣站的運行效率，對LNG/L-CNG加氣站的建設(shè)具有指導(dǎo)意義。
