CNG加气站的标准化设计
第35卷第2期2015年2月
煤气与热力
GAS＆HEATVol．35No．2Feb．2015
·燃气汽车·船舶·加气站·
CNG加气站的标准化设计
王
1、21
夏，田贯三，杨
22炯，薛海强
（1．山东建筑大学热能工程学院，山东济南250101；2．北京市煤气热力
工程设计院有限公司，北京100032）
CNG常规加气站和CNG加气子站为研究对象，摘要：以北京市CNG加气母站、从选址标
设计规模分级化、设备选型原则标准化、工艺流程统一化及管材选择标准化等5个方面进行准化、分析。
关键词：
CNG加气站；
中图分类号：U473．8
标准化设计；选址原则；设计规模；设备选型；管材选择
文献标志码：B文章编号：1000－4416（2015）02－0B24－
03
计质量，缩短设计周期；有利于提高设备定型化水
平，促进设备质量提高，缩短设备制造期；有利于缩短设备及材料的采购期，降低工程造价和生产成本；有利于缩短建设期，保证施工质量。本文以北京市CNG加气站为研究对象，提出标准化设计的思路。2
DOI:10.13608/j.cnki.1000-4416.2015.02.020
标准化设计要点
目前，北京市现状CNG加气站的类型主要以CNG加气母站、CNG常规加气站和CNG加气子站为主
［3］
，以独立建设或者与加油站合建为主。由于
CNG加气站应尽可能少占用北京市土地资源紧张，
土地，为标准化设计提出了更高的要求。本文从加
作者简介：王夏（1984－
），女，山东济南人，工程师，
硕士生，从事城市燃气工程设计与研究工作。
气站选址标准化、设计规模分级化、设备选型原则标
工艺流程统一化及管材选择标准化等5个方准化、
面进行分析，对CNG加气站的标准化设计进行探讨。2．1
加气站选址标准化①
CNG加气母站的选址应结合规划建设的
1概述
目前，北京市燃气集团有限责任公司已完成所
属CNG加气母站增加CNG常规加气站功能的改造，并且在市区及郊区县城完成多座常规加气站的
［1］
建设。由于CNG加气站设计涉及专业多、内容厂站布局、工艺流程、设备安装等方面既有相同广，点，又具有差异性，因此，可以针对CNG加气站设计的特点，探索出一套合适的标准化设计模式，将有力
［2］
地推进CNG加气站的建设。通过标准化设计，有利于统一企业形象，扩大对外影响力；有利于提高设
以充分利用管道气资源为母站提供生天然气门站，
产原料，或者选址在城市建成区外2．5MPa以上的燃气输配管网沿线。
②
在城市中心区或城市建成区1．0MPa以上
压力的燃气输配管网沿线，尽量考虑建设CNG常规加气站；在其他地区考虑建设CNG加气子站。
收稿日期：2014－10－09；修回日期：2014－12－30
www．watergasheat．com王夏，等：CNG加气站的标准化设计第35卷第2期
CNG加气站的选址尽量在市政配套齐全
的地区，周边应具有良好的给排水及消防设施。
③④
在城市建成区内建设的CNG加气站，宜靠近城市道路，但不宜选在城市干道交叉路口附近。2．2
设计规模分级化
在符合规范的前提下，本着节能的原则，将不同CNG加气站的设计规模和进站压力范围进行划分。
①CNG加气母站
CNG加气母站通常靠近门站建设，进站压力在2．5～4．0MPa范围。根据进站压力和日供气能力可将CNG加气母站的设计规模分为四级。一级CNG加气母站：进站压力为4．0MPa，日
43
供气能力为（15～30）×10m/d；
二级CNG加气母站：进站压力范围为2．5～
43
4．0MPa，日供气能力为（10～15）×10m/d；三级CNG加气母站：进站压力范围为2．5～
43
4．0MPa，日供气能力为（5～10）×10m/d；四级CNG加气母站：进站压力范围为2．5～
43
4．0MPa，日供气能力≤5×10m/d。
②CNG常规加气站
CNG常规加气站多建设在城市燃气管网附近，管网压力在1．0～4．0MPa范围。根据进站压力和日供气能力可将CNG常规加气站的设计规模分为两级。
一级CNG常规加气站：进站压力范围为1．0～
43
4．0MPa，日供气能力为（3～5）×10m/d；二级CNG常规加气站：进站压力范围为1．0～
43
4．0MPa，日供气能力为（1～3）×10m/d。③CNG加气子站
CNG加气子站由CNG气瓶车供气，考虑到其建设的局限性，仅设置一种子站类型。CNG加气子站的进站压力范围为20～25MPa，日供气能力为（1．0～1．5）×104m3/d。2．3
设备选型原则标准化
CNG加气站内主要工艺设备有：调压计量模块、脱水装置、母站压缩机、常规站压缩机、子站压缩储气瓶（组）等。特别是加气母站，站内设备机、较多，而且目前国际国内市场上CNG加气站设备种类繁多，质量参差不齐。随着加气站数量的逐渐增多，如果没有统一的设备选型原则，那么对于运行管理部门的日常维护将是一个非常严峻的考验。因此，在设计中应该统一各设备（模块）的选型原则。
［4］
根据笔者近年来的设计经验，可以根据以下选型原
则对CNG加气站内的设备进行标准化选型。
①
调压计量模块
调压计量模块包含过滤器、调压器、流量计及安
为便于统全阀等设备。考虑到这些设备比较分散，一管理，在设计时采用统一成橇的形式。天然气进
站管道上设置可以手动操作的紧急切断阀；模块内工艺管道采用两路工艺管道设计，一用一备；最大处理能力不低于设计值的110%；调压计量模块内进出口均设置安全阀和手动放散球阀，保证事故及检修状态下的安全放散。
②
脱水装置
双塔吸附并脱水装置采用前置低压脱水方式，
由设备厂商成橇组装。最大处理能力不低于设计值的110%；吸附剂再生方式为电加热再生；采用在线露点仪保证成品气露点满足以下要求：在25．0MPa压力下使天然气的水露点比最低环境温度（－19℃）低5℃。
③
母站压缩机
母站压缩机的主机、润滑系统、冷却系统及隔声房由设备厂商成橇组装。压缩机组互为备用，不设可以单台使用；压缩机自带安全放散和卸备用机组，
载气回收系统；压缩机的冷却方式在选址开阔及通风良好区域选用风冷方式，选址占地有限、设备布置紧凑的区域选用闭式循环水冷（混冷）方式；压缩机的数量与同时充气的CNG气瓶车数量一致；单台压缩机的设计流量应与同时充气的CNG气瓶车的充气能力对应。
④
常规站压缩机
常规站压缩机的主机、润滑系统、冷却系统及隔声房由设备厂商成橇组装。压缩机组互为备用，不设备用机组，可以单台使用；压缩机自带安全放散和卸载气回收系统；压缩机的冷却方式在选址开阔及通风良好区域考虑选用风冷方式，选址占地有限、设备布置紧凑的区域考虑选用闭式循环水冷（混冷）方式。
⑤
子站压缩机
子站压缩机采用压缩机增压的加气工艺，机组自带隔声房并由设备厂商成橇组装。
⑥
储气瓶（组）
考虑到北京市特殊的地质条件，站内固定储气瓶（组）采用地上式固定储气瓶组，设备制造满足
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GB150．1～150．4—2011《压力容器》的要求。储气瓶（组）应进行分组，分为高压组、中压组和低压组，各压力级别储气瓶的设计压力、规格均一致，考虑到容积利用率问题，高压、中压、低压储气瓶容积之比为1∶2∶3。2．4
工艺流程统一化
根据北京市现状CNG加气站的不同类型，将CNG加气母站、CNG常规加气站和CNG加气子站等各类厂站的设计采用统一的工艺流程。根据加气站工艺流程，把CNG加气站的主要设备如调压计量模块、脱水装置、母站压缩机、常规站压缩机、子站压缩机、储气瓶（组）等以设备或者橇体为单位进行分区，做成独立的、标准的小型模块，各模块之间由管道连接起来，既相互独立又相互联系，有利于不同设计图纸的模块组合，简化了设计流程，加快了设计进度。这样针对其设计的复杂性和多样性，以工艺技术优化简化和定型为核心，以模块设计为关键手段，对通用性、重复性的CNG加气站内容进行标准化设CNG常规加气计。CNG加气母站工艺流程见图1，
站工艺流程见图2。CNG加气子站工艺流程见图3，其中CNG气瓶车不经过子站压缩机而直接加气的流程未表示。
CNG加气站内设计压力小于等于4．0MPa的
天然气管道应采用无缝钢管，技术性能应符合现行国家标准GB/T9711—2011《石油天然气工业管线输送系统用钢管》有关规定。CNG加气站内设计压力大于等于22．0MPa的压缩天然气管道应采用无缝钢管，技术性能应符合现行国家标准GB5310—2008《高压锅炉用无缝钢管》或GB/T14976—2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》有关规定。3
结语
标准化设计可以减小占地面积，简化设计程序，为业主降低造价，便于后期运行维护。在进行CNG加气站设计过程中，根据城市输配管网和市场需求等条件，确定选址的原则；根据进站压力和供气能力，采用标准的设计规模分级；依据标准的选型原则、设计流量，统一CNG加气站内设备配置标准；依据CNG加气站内固定的设备模块，统一各种类型CNG加气站的工艺流程方案；依据现行国家标准，统一CNG加气站内工艺管道管材选择标准。建议在后续的CNG加气站的建设过程中，使用标准化设计。参考文献：
［1］韩金丽，杨永慧，张悦．北京市发展天然气汽车的探
J］．煤气与热力，2011，31（4）：B11－B20．讨［
［2］王勃，白淑云，郝颖珺，等．长三角地区城镇燃气厂站
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［3］刘璐．CNG加气站建设类型及分析（硕士学位论文）
［D］．天津：天津大学，2010：1－3．
［4］李超．CNG加气站工艺系统及设备优化研究（硕士学
2012：5－10．D］．重庆：重庆大学，位论文）［
图1CNG加气母站工艺流程
图2CNG常规加气站工艺流程
StandardizedDesignofCNGFilling
Stations
WANGXia，TIANGuansan，YANGJiong，XUEHaiqiang
Abstract：TakingCNGprimaryfillingstations，CNGconventionalfillingstationsandCNGsecondaryfillingstationsinBeijingasthestudyobjects，thesi-tingstandardization，designsizegrading，standardiza-tionofequipmentselectionprinciple，unificationofprocessflowandstandardizationofpipematerialselec-tionareanalyzed．
Keywords：CNGfillingstation；standardizeddesign；sitingprinciple；designsize；equipmentselec-tion；pipematerialselection
图3CNG加气子站工艺流程
2．5管材选择标准化
目前国内管材标准多、不统一、互换性差，管材
型号的多样性给设计人员的管材选择和业主的采购造成很大麻烦。为了便于采购、安装和后期管理维护，根据市场上管材的通用性，对管材的选择标准进行统一规定，从而为业主的设备采购、施工安装提供方便，有效地控制造价，保证运行安全。