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LNc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NFPA57-一97《謦车用液化天然气(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擘巾是NFPA57卅7。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，装国行业主管部门及消防部门对国外规范的认可跫 l度不高。根据以往的成功经验，采用大家更为銎霉 I的国内相近的设计规范，更容易得到主管部门紫坠 I可。比如LNG气化站发展初期，GB 50028—3《警 l矗燃气设计规范》中尚未有关于LNG气化站望} l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加气站设计时，首选国内已颁布实施的与国外规范相近的设计规范。
1 LNG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GB 50156．一2002《汽车加油加气站设奠与施工规范》(2006年版)中LPG加气站的相差孝求。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冀±也喜耒同。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
占GB 50028__2006主要适用于LNG总储存容积不大于2 000 m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。
GB 50156--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。
GB 50028--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GB 50156--2002(2006年版)对此有比较详细的规定。 GB 50028--2006与GB 50156--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20 m或总容积大于50 m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GB 50028--2006中关于LNG气化站的部分更具有针对性。
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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l。由表1可知：a． LNG比LPG更难点燃，且燃烧速度比LPG小。b． LNG的燃点、爆炸极限均比LPG高，且爆炸极限的范围更宽。c．当温度高于一112℃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。 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LNG加气站基本相同的防火间距和消防设施是适宜的。 项目 燃点/C 点火能/MJ 燃烧速度/ 爆炸极限/％ 气体密度 0LPG 493 0.305 0.42 2.15-9.60 LNG 650 0.330 0.38 5.00-15.00 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 ⑧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宜选择GB 50156--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GB 50156--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GB 50028--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 GB 50156--2002(2006年版)中LPG加气站的相关规定。GB 50156--2002(2006年版)未涉及的部分应依据GB 50028--2006中LNG气化站的相关规定。 2 LNG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240 L，充装系数按85％考虑，则日加气量为20.4～30.6 m。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20.4～61.2 M。 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GB 50156--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60 m，单罐容积不应大于30 m。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GB 50156--2002(2006年版)第9．0．1、9．0．5条及GB 50028--2006第9．5．1条的规定，总容积超过50 m或单罐容积超过20 m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20 L／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25 L／s。根据GB 50016--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20 m或30 m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50 m，单罐容积不宜大于20 m。 ⑤储罐的规格
国产LNG储罐容积通常为20 m、30 m、50 m、100 m和200 m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20 m，总容积为20 m或40 m。 2．3加气站的等级划分
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按GB 50156--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 级别 一级 二级 三级 3液化石油气罐容积/ M 总容积 45＜V＜60 30＜V30＜45 V30＜ 33单罐容积 ＜30 ＜30 ＜30 3 储罐总容积为40 m，单罐容积为20 m的LNG加气站属于二级站；储罐总容积为20 m，单罐容积为20 m的LNG加气站属于三级站。 3 LNG加气站的总图 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GB 50156--2002(2006年版)第5．O．1条的规定，站区工艺设施一侧应设置高2．2 m的非燃烧实体围墙，面向进、出[=『道路的一侧宜设置非实体围墙，或开敞。 b．LNG储罐、LNG泵、卸车增压器、调饱和器等设备布置在高度为1．O m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15 m。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。 d．LNG加气站的工艺设施与站外建、构筑物之间的防火距离按GB 50028--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加气站的总图布置参考图1。 4 LNG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H J。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3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M J。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0Crl8Ni9，外罐材质为16MnR。内外罐之问采用真空粉末绝热，真空隔热层厚度为250 mm。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，20 m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口]。
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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—340 Ifmin，扬程为15～250 m。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，主要用于计量充人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№]。
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80．0 kg／rain，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\"]。
笔者建议调饱和器的流量为200 m3／h，立式安装；卸车增压器的流量为300 m3／h，卧式安装。
5 LNG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GB 50028—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、排水设计；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。
6 LNG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20 m或40 m，单罐容积为20 m。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20 L／s考虑。根据GB 50016--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20 L／s，压力不小于0．25 MPa。 ②灭火器材
LNG加气站应根据GB 50156--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4 kg手提式干粉灭火器；储存区设置35 k推车式干粉灭火器2台和8 kg手提式干粉灭火器5台；站房的灭火器材布置应符合℃B 50140--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。
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