郭李平

(山西省呂梁市東義集團煤氣化有限公司，山西呂梁 033000)

目前，日益嚴重的空氣污染已成為困擾各國政府的難題。為了解決日益嚴重的大氣環(huán)境污染問題，世界各國都提出了各種適合本國國情的解決辦法。使用天然氣替代汽油、柴油作為汽車燃料，可使CO，CO2，SO2，碳氫化合物，氮氧化合物以及噪聲的污染大幅度減少，是減少汽車尾氣污染問題的最安全、經濟、有效的方式。因此，天然氣的利用對調整能源結構，解決大氣環(huán)境污染問題，都有重大意義?？茖W合理的利用天然氣必然要對各利用階段的場站進行合理布局和規(guī)劃，特別是隨著CNG汽車用戶逐漸增多，加氣站的布局在城市建設中愈發(fā)重要。

1 門站

1.1 概述

天然氣門站是城市燃氣輸配系統(tǒng)的大門。門站的主要功能是輸配、凈化、計量、調壓和加臭。

1.2 站址選擇原則

天然氣門站和儲配站的選擇應綜合考慮諸多相關因素，應既有利于減少工程投資，也要確保安全，遵循的原則如下:

1)站址應符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求;2)盡量靠近用氣負荷中心，減少輸氣管道長度，以節(jié)省投資。建站地區(qū)應具備較完善的外部依托條件;3)門站站址應結合長輸管線位置確定;4)門站和儲配站應少占農田、節(jié)約用地，并注意與城鎮(zhèn)景觀等協(xié)調;5)根據(jù)輸配系統(tǒng)具體情況，儲配站與門站可合建;6)工程地質符合國家標準和規(guī)范要求;7)交通便利，供電、供水及通訊容易解決;8)儲配站內的儲氣罐與站外的建、構筑物的防火間距應符合現(xiàn)行國家標準GB 50016建筑設計防火規(guī)范的有關規(guī)定。站內露天燃氣工藝裝置與站外建、構筑物的防火間距應符合甲類生產廠房與廠外建、構筑物的防火間距的要求。

1.3 門站規(guī)劃

依據(jù)以上原則，現(xiàn)狀在呂梁市城區(qū)東側田家會街道辦事處上樓橋村已建設有一座分輸站和一座門站，氣源接榆濟線田家會上樓橋村閥室，分輸站和門站各占地約0.5 ha，該站交通便利，滿足規(guī)范安全距離要求。根據(jù)門站供氣范圍的用氣量統(tǒng)計，規(guī)劃擴建門站，建設規(guī)模為86萬m3/d，日常供氣規(guī)模為56萬m3/d。

規(guī)劃近期再建兩座門站，一座在北城區(qū)郭家溝，距臨縣—臨汾煤層氣管線的4號閥室4 km，門站各占地約0.5 ha，門站規(guī)模為90萬m3/d，日常供氣規(guī)模為60萬m3/d;另一座在棗林溝張家山，臨縣—離石天然氣管線的分輸站旁，分輸站和門站各占地0.5 ha，門站規(guī)模為90萬m3/d，日常供氣規(guī)模為60萬m3/d。這樣規(guī)劃期末將形成三座門站共同向呂梁市城區(qū)供氣，形成一網(wǎng)多源的供氣格局。

1.4 門站工藝流程

天然氣高壓管道經呂梁市分輸站引出進入?yún)瘟菏虚T站，經過濾、計量、調壓，一部分進入市區(qū)中壓管網(wǎng)，一部分進入工業(yè)專用管道，經專用調壓站接入工業(yè)用戶，還有一部分進入CNG加氣母站及遠期儲氣設施。同時為了供氣系統(tǒng)安全運行，在出站之前設加臭裝置，最后進入?yún)瘟菏刑烊粴廨斉涔芫W(wǎng)，為呂梁市供氣。

門站流程示意圖如圖1所示。

圖1 門站流程示意圖

1.5 門站布置

門站按功能分區(qū)，分為生產區(qū)和生產輔助區(qū)，生產區(qū)主要功能是天然氣的儲存、調壓、加臭，生產輔助區(qū)的功能是為生產區(qū)服務，配置相應的水電設施及控制系統(tǒng);該站生產區(qū)由工藝裝置區(qū)組成。生產輔助區(qū)由生產輔助用房(由變配電室、車庫、庫房組成)，綜合樓，門衛(wèi)組成。門站占地約5 000 m2，同時預留加氣母站用地5 000 m2以及儲氣用地4 000 m2，規(guī)劃共用地面積為14 000 m2。因門站生產性質為甲類，站內建(構)筑物之間的防火間距均滿足《建筑設計防火規(guī)范》及《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》的有關規(guī)定。站內除了必要的道路及回車場外，盡量減少硬質地面，增大綠地面積，美化環(huán)境，綠化率大于30%。

門站主要工藝設備為調壓裝置、計量裝置、加臭裝置橇塊。

2 CNG加氣站

2.1 目前壓縮天然氣發(fā)展情況

壓縮天然氣是將天然氣在高壓條件下(20 MPa～25 MPa)儲存在鋼瓶中，通過汽車運輸，作為燃料供應某些距離較為適當?shù)墓I(yè)、居民及城市汽車用戶使用，從而替代其他燃料。壓縮天然氣驅動汽車(簡稱CNG汽車)是一種以天然氣代替燃油的新型汽車。壓縮天然氣是一種新型、經濟、安全的清潔燃料，具有優(yōu)良的燃燒特性和極低的廢氣排放指標。汽車加氣量主要包含兩方面內容:1)為呂梁市公交公司的公交車提供壓縮天然氣作為燃料;2)為呂梁市出租車提供壓縮天然氣作為燃料。

1)呂梁市公交車。根據(jù)《呂梁市城市公共交通專項規(guī)劃》，2015年公交需求量為292輛，2030年公交需求量為500輛。規(guī)劃近期改裝車輛263輛;遠期全部采用天然氣加氣。按每輛車每天運營200 km，每百公里耗汽油20 L;每百公里耗柴油19 L計算(每1.0 m3天然氣可代替汽油約1.15 L，替代柴油約0.9 L)。壓縮天然氣加氣量為:近期:0.91 ×104m3/d;遠期:1.74 ×104m3/d。

2)呂梁市出租車公司。根據(jù)《呂梁市城市公共交通專項規(guī)劃》，2015年出租車需求量為700輛，2030年為1 200輛。規(guī)劃近期改裝車輛按70%計，將改裝車輛490輛，遠期改裝車輛考慮85%，將改裝車輛850輛，按每輛車每天行駛200 km，每百公里耗汽油12 L計算，壓縮天然氣加氣量為:近期:1.02×104m3/d;遠期:2.12 ×104m3/d。

3)其他車輛。根據(jù)規(guī)劃人口，到規(guī)劃期末，呂梁市中心城區(qū)汽車戶均約1.2萬輛，總量約為20萬輛，改裝用氣車輛按照50%計算約為10萬輛。按照每天行駛30 km，百公里耗油10 L計算，遠期用氣量:17.8×104m3/d。

汽車加氣用量見表1。

表1 汽車加氣用氣量表

2.2 CNG加氣母站

根據(jù)《山西省天然氣加氣站專項規(guī)劃》，呂梁市規(guī)劃CNG加氣母站2座，分別位于田家會街道辦事處上樓橋村和北城區(qū)郭家溝，既向呂梁市區(qū)供氣也向周邊縣市供氣，每個站規(guī)劃供氣量為15 萬 m3/d，占地面積約 0.5 ha。

2.3 加氣站

根據(jù)用氣量預測，高峰月均日用氣量近期為2.52萬m3/d，遠期為21.66萬m3/d，同時結合山西省CNG加氣站總體規(guī)劃和呂梁市天然氣(煤層氣)汽車加氣站發(fā)展規(guī)劃，確定近期建5座CNG加氣站，遠期再建3座CNG加氣站。

加氣站的等級按照表2標準確定。

表2 壓縮天然氣加氣站的等級劃分

2.4 加氣方案

工藝流程示意圖如圖2所示。

圖2 加氣工藝流程示意圖

2.5 CNG加氣站布置原則

1)CNG加氣站的選址必須服從呂梁市城市總體及消防、環(huán)保等相關要求。2)平衡布點，協(xié)調發(fā)展。3)利于城市交通設施的充分利用和交通暢通。4)CNG加氣站與周圍建、構筑物的防火距離必須符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》《建筑設計防火規(guī)范》《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》的規(guī)定，并遠離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通訊和交通樞紐等。5)CNG加氣站站址應具有適宜的地形、工程地質、氣源、供電和給排水條件，交通方便。6)CNG加氣站應少占農田、節(jié)約用地，并應注意與城市景觀協(xié)調。

加氣站的場址選擇還需符合《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》，在城市建成區(qū)內不應建一級加氣站，在城市人員稠密區(qū)設置的加氣站宜為三級;對重要公共建筑和涉及國計民生的其他重要建、構筑物周圍100 m范圍內不得建加氣站。

2.6 CNG工程技術及管理中心

在發(fā)展燃氣汽車時，應注重改車與建站的相互配合，將公交車和出租車作為首要發(fā)展對象，配合加氣站的建設，逐步實施。在汽車上使用天然氣，現(xiàn)階段主要采取改造在用汽車，即保留原有的燃油供給系統(tǒng)，新增車用壓縮天然氣供給系統(tǒng)，包括鋼瓶、減壓閥、自動調節(jié)混合器、燃料配管、油—氣轉換裝置、安全裝置、壓力表等。將燃油汽車改造成通過轉換裝置可選擇天然氣或燃油的雙燃料天然氣汽車。

在用汽車的改造必須進行試驗，對不同型號和排量的汽車發(fā)動機與選用的供氣系統(tǒng)主要裝置減壓閥和混合器，在裝用前必須進行匹配試驗，選擇最佳調整方案取得最優(yōu)動力性，經濟性效果和較低的污染物排放量。所以汽車配氣及燃燒系統(tǒng)改造主要有以下幾方面工作:

1)試驗并取得數(shù)據(jù)。2)確定調整參數(shù)及最佳調整議案。3)進行汽車車體改造及燃氣系統(tǒng)改造。

為確保安全和燃氣汽車項目的健康發(fā)展，燃氣汽車改裝應在政府統(tǒng)籌規(guī)劃下進行，燃氣汽車的改裝須經政府相關部門審查批準許可的有專業(yè)資質的單位和企業(yè)來實施。建設一座包括燃氣汽車改裝、燃氣汽車轉換裝置組裝、燃氣汽車檢測等生產設施，并對燃氣汽車駕駛員、加氣站操作人員進行執(zhí)業(yè)培訓的工程技術及管理中心。

3 結語

城市天然氣的發(fā)展應用離不開配套設施的建設，加氣站的建成發(fā)揮作用必須要有CNG汽車的使用，兩者既緊密聯(lián)系又互相制約，加氣站建設既不能超前，也不能滯后。城市在期待天然氣帶來的清潔與便利，更要重視基本場站環(huán)節(jié)的科學與合理建設，扎實的做好基礎建設工作，為城市長遠發(fā)展做好鋪墊。

［1］詹淑慧，李德英.燃氣工程［M］.北京:水利水電出版社，2008.

［2］嚴銘卿，廉樂明.天然氣輸配工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］嚴銘卿.燃氣工程設計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］鄧 淵.煤氣規(guī)劃設計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.