加油和加气网点融合建设技术

2022-09-10

一、加油和加气网点融合建设的必要性

随着国民经济的持续高速发展, 公共交通设施不断完善, 城市道路客流量迅猛增大。在全球能源危机, 石油价格居高不下的形势下, 如何调整能源结构, 将资源优势就地转化为产业优势, 事关我国能源的战略安全, 亦事关经济的可持续发展。随着我国汽车保有量的迅速增加。机动车辆的排放污染也越来越大。近年来, 天然气汽车引领的清洁能源行动正在我国各大中小城市如火如荼的发展。目前这种发展主要集中在城市的公交和出租车辆上, 使城市的环境质量得到了有效的改善。发展清洁能源汽车, 打造绿色物流, 是治理交通干线及沿线区域大气污染的根本途径。大型运输车辆使用清洁燃料, 以天然气为佳, 而发展天然气运输车辆必须加快天然气加气站的建设。

我国城市用地都较为紧张, 尤其是大中型城市, 可以说是寸土寸金, 在城市建成区 (包含城市中心区) 要想为加气站找一块合适的建设用地都是一件非常困难的事。而加气站所处区位对于加气站的客户群体又显得非常重要。鉴于这一矛盾, 对于LNG和CNG用户, 很多城市的做法是在公交车停车场内建设橇装LNG加气站的形式, 或者是利用已建加油站的用地进行加油加气站合建。公交车停车场一般面积较大, 在停车场内建设LNG橇装加气站, 其形式比较灵活, 也便于公交车加注LNG。而利用已建加油站的用地进行加油加气站的合建, 也是一种很好的建站模式, 一般加油站网点布局随着城市发展日臻合理, 利用加油站用地进行加油加气站合建, 既便于城市管理, 又便于汽车加油或者加气。本文对国家规范、融合建站形式等方面进行分析, 针对加油站和天然气加气站网点融合建设技术做简单的探讨。

二、国家规范分析

1. 专门性加油加气站规范

目前国内关于天然气加气站的专门性规范, 除了地方性的规范、标准以外, 最主要的就是《液化天然气 (LNG) 汽车加气站技术规范》NB/T 1001-2011[1]和《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012[2]。

《液化天然气 (LNG) 汽车加气站技术规范》NB/T 1001-2011为国家能源局于2011年7月28日发布, 2011年11月1日实施的行业标准。其规范条文主要是针对LNG部分, 虽然其中也给出了一些L-CNG方面的条文规定, 但条文比较简略。

《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012是国家住建部和国家质量监督检验检疫总局于2012年6月28日联合发布, 2013年3月1日正式实施的国家标准。该国标是在《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002 (2006年版) 的基础上修订完成的。与GB50156-2002 (2006年版) 相比, GB50156-201有以下一些变化:

v增加了LNG (液化天然气) 加气站内容;

v增加了自助加油站 (区) 内容;

v增加了电动汽车充电设施内容;

v细化了压缩天然气加气母站和子站内容;

v调整了民用建筑物保护类别划分标准。

2. 加油和加气融合建站在规范方面的比较

(1) 网点融合建站的相关规定

在加油与加气网点融合建设方面, 《液化天然气 (LNG) 汽车加气站技术规范》NB/T 1001-2011和《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012相关规范条文比较如表1所示:

从上表可以看出, 上述两个规范对于加油和加气融合建站都做出了明确规定, 肯定了加油和加气合建的方式。

(2) 网点融合建站的等级

加油和加气合建, 就有一个合建规模等级的问题。下面就上述规范对于合建规模等级的相关规定条款, 分为加油和LNG/L-CNG加气合建的规模等级以及加油和CNG加气合建的规模等级两部分来简略说明。

加油和LNG/L-CNG加气合建的规模等级

在上述两个规范中, 加油和LNG/L-CNG加气合建的规模等级限定大致相同, 如表2所示:

目前国内主要有30m3、45m3、50m3三种规格的LNG半挂式槽车罐, 为了能一次性卸尽槽车内的LNG, 以避免同一辆槽车的LNG供应两座加气站而引起计量纠纷, 且考虑卸车前站内LNG储罐尚有一定的余量, 加气站的储罐总容积不宜低于60m3。且由于表中柴油罐容积可以折半计算。因此一般只设一个LNG储罐的二级加油加气合建站, 除去60m3的LNG储罐之外, 还有90m3的油品容积。按照柴油折半来计算, 其油品容积最大总容积可以是180m3柴油, 最小总容积可以是90m3汽油。这样的油品总容积等同于一个三级的加油站。对于城市建成区 (包括城市中心区) , 这样的LNG与油品的比例分配是最合理、最恰当、也是最多被采用的。

加油和CNG加气合建的规模等级

对于加油和CNG加气站合建的规模等级, NB/T 1001-2011中并未涉及, 只有GB50156-2012给出了相关等级划分, 如表3所示:

在城市建成区, 尤其是在城市中心区, 很多已建加油站周边道路车流较大, 公交车辆或者大型客货车辆排队加气容易引起交通拥堵。因此, 有些加油站改建不考虑LNG加气功能, 只考虑CNG或者L-CNG是合理的。鉴于LNG转化为L-CNG较之于管道气压缩为CNG购气成本要高, 将已建加油站改建为加油和CNG加气合建站, 服务CNG汽车, 主要是出租汽车, 这种方式是值得推广的。

3. 设计规范对选址及消防水的要求

在加油和加气合建的等级规模明确之后, 一般加油加气站的站址选择, 应符合城乡规划、环境保护和防火安全的要求, 并应选在交通便利的地方。上述两个规范对加油和加气合建站址选择及消防水的要求如表4所示。

三、融合建站技术

1. 加油和LNG/L-CNG加气融合建站技术

如前所述, 城市建成区用地紧张、土地资源宝贵, 且建、构筑物密集, 城市中心区尤甚。这些区域一般没有闲置土地用于新建加气站, 而必须采用加油站扩建油气合建站的形式。一般已建加油站因处于城市建成区或者中心区, 周边地块多为民用二类保护物甚至民用一类保护物, 且由于合建站的等级一般均不低于二级, 原加油站一般不具有消防给水系统, 很多都不具备新建消防给水系统的场地和条件。为了节约用地, 规避消防给水系统的建设, 尽量缩短与周边建构筑物的防火间距, 因此LNG储罐需采用地下或半地下的形式。不论是半地下LNG储罐, 还是地下LNG储罐, 其储罐的设置形式一般都只能为卧罐。

扩建后的加油加气合建站可利用原加油站的道路、站房、给排水等设施, 且加气岛往往可以采用原加油岛, 无需另设单独的加气棚, 故配套设施建设投资较少, 主要投资为设备投资和半地下或地下罐池及设备基础建设投资。

考虑到加油和加气作业区的分隔和管理, 也有一些加油站扩建的案例, 是在原有站房的后方建设一加气棚, 使得新建加气棚和已建加油棚以站房为对称轴, 加油和加气共用站房而又分区管理, 便于加气公交车辆和出租车辆排队加气。

由于中心区货车较少, 而大客车加气容易导致进口堵塞从而影响交通, 因此中心区的加气站应以供应L-CNG和CNG、服务出租车等加气车辆为主;这种加油站改建的油气合建站, 加气枪数量往往较少, 因此选点应遵循“点小面广”的原则, 一方面缓解加气的压力, 另一方面也缩小加气站的服务半径, 减少加气车辆的加气空载里程数, 出租车的加气空载里程数以3~5km为宜。

建成区内其他区域的LNG加气站, 应选在交通便利的地方, 并尽量靠近目标用户, 如选址在靠近公交线路发点站或终点站, 靠近客运站等地点。

对于原加油站场地条件较富余的情形, 也可考虑加气站和加油站分别建站, 不采用合建的形式, 以规避消防给水的要求或建站规模的限制。另外, GB50156-2012规定在城市建成区不宜建一级加气站和一级加油加气合建站;在城市中心区不应建一级加气站和一级油气合建站;并且在城市中心区内, 各类LNG加气站及油气合建站, 应采用埋地、地下或半地下LNG储罐。

这就从规模上和罐池设置形式上对于城市建成区和中心区的LNG加气站做出了规定。根据我国的国情, 城镇化发展十分迅速, 全国各省市的城市规划也在不断修编。很多本来位于城市建成区的加气站或加油站, 可能因为城市的发展扩张, 在五年、十年之后就因城市规划的修编, 变成位于城市中心区。因此如果在城市建成区建设有一级加气站或者一级加油加气合建站, 一旦其周边环境发展起来, 从消防安全的角度, 消防安全的责任与意义将变得十分重要。

另外, 鉴于LNG/L-CNG加气站BOG的处理问题, 很多加气站的做法是直接排放到大气中, 也有一些加气站能够做到将BOG回收到城市中压燃气管道。现在国内正积极探索BOG的处理方法, 就笔者了解的情况, 国内已有将BOG回收至回收罐、通过天然气压缩机将BOG加压成CNG并储存到CNG储气设施的案例。其实际效果如何, 有待进一步观察。如果其效果很好, 则解决了两个问题。一是解决了BOG的排放问题, 既环保又节能, 有较好的社会效益和经济效益。二是解决了L-CNG的加臭问题。因L-CNG的加压设备为LNG柱塞泵, 在LNG柱塞泵前因为LNG液体温度较低无法加臭, 而LNG柱塞泵后压缩天然气压力太高对加臭泵压力要求较高, 成本较高, 而且实际案例说明其效果不佳。如BOG能通过天然气压缩机压缩为CNG, 则在BOG回收之后、BOG进入天然气压缩机之前对天然气进行加臭, L-CNG的加臭问题可以有效得到解决。

2. 加油和CNG加气融合建站技术

对于加油和CNG加气融合建站技术, 如前所述, 在城市建成区, 尤其是在城市中心区, 很多已建加油站周边道路车流较大, 公交车辆或者大型客货车辆排队加气容易引起交通拥堵。因此, 有些加油站改建不考虑LNG加气功能, 只考虑CNG或者L-CNG是合理的。鉴于LNG转化为L-CNG较之于管道气压缩为CNG购气成本要高, 将已建加油站改建为加油和CNG加气合建的方式。

这种形式的合建, 具体到CNG的工艺分类, 可以分为两种, 一种是CNG常规站的形式, 一种是CNG子站的形式。

(1) 加油和CNG常规站加气融合建站技术

对于这种形式而言, 需要在已建加油站的基础上, 新建天然气接收装置、脱硫脱水装置、天然气压缩机和CNG储存设施等工艺设施。由于天然气压缩机一般振动较大、噪音较大, 所以一般放置于室内, 即放置于天然气压缩机房内。而因其气源来自于管输天然气, 管道气较LNG杂质多, 需要脱硫脱水, 因此设备需要定期排污, 对于加油加气站附近居民小区比较密集以及环保和噪音要求较高的地区, 这种CNG建站方式就不太合适。

另外, 因为其气源来自于管输天然气, 所以在城市用气高峰时段, 可能城市管网天然气压力较低, 影响天然气压缩机的正常运行, 导致其排气量降低。如正好遇到加气高峰期, 将不能有力保障加气。鉴于此, GB50156-2012规定对于CNG常规站, 可以以LNG储罐作为补充气源并明确了其规模等级的限制规定。即在城市用气的高峰时段, 利用L-CNG作为CNG的补充。但可惜的是, 规范未给出加油与CNG常规站加气合建站是否还能利用LNG储罐作为补充气源。规范仅对于加油和CNG常规站加气合建站的油品总容积和CNG储气设施总容积做出了规定。

(2) 加油和CNG子站加气融合建站技术

相对于加油和CNG常规站加气融合建站技术, 加油和CNG子站加气融合建站技术其形式更加灵活。因为CNG子站的气源来自于CNG车载储气瓶组拖车, 而CNG车载储气瓶组拖车是从CNG母站加气并运输到加气站的。现在普遍使用的是液压式CNG子站的方式, 这种建站方式不需要新建CNG常规站的天然气压缩机以及相关生产设施, 只需要增加CNG液压泵、CNG加气机和相关控制系统即可。其工艺比之于CNG常规站, 较为简洁。

对于这种融合建站形式, 加油站的扩建工程量是最小的。而CNG车载储气瓶组拖车的固定车位可以随着加油加气站周边环境的变化做出及时的调整, 且一旦发生安全事故, CNG车载储气瓶组拖车还可以迅速驶离危险区域。

不仅如此, 这种形式的融合建站方式, 还规避了城市用气高峰时段CNG常规站的天然气压缩机排气量小、打压不足的情况。其风险在于, 一旦加油加气站内的CNG车载储气瓶组拖车上的CNG售罄, 而其他的车载储气瓶组拖车不能及时到位补充, 可能出现暂时的停业状况。鉴于此, GB50156-2012对于加油和CNG子站合建的一级站和二级站, 允许其在固定储气设施总容积小于等于12m3的同时停放一辆车载储气瓶组拖车。

结论

在城市建成区, 尤其是城市中心区, 利用已建加油站改建为加油和加气合建站是合理可行的, 符合我国当前城镇化发展的基本国情。这种加油和加气网点融合建设形式, 既可以节省城市用地, 又可以解决新建加气站的用地和规划问题。其以国家相关规范为依托, 融合建设技术形式多种多样, 必将在未来一段时间内为我国的加气站建设乃至于清洁能源供应产生积极的影响。

摘要：本文主要探讨加油与加气的网点融合建设技术, 即加油站与加气站的合建模式。

关键词：加油站,加气站,加油加气站,网点,融合建设