摘要：CNG加氣站的建設(shè)中設(shè)置儲(chǔ)氣設(shè)備對(duì)于提高加氣站的充裝效率，降低加氣站的運(yùn)營成本，提高加氣站充裝安全性都起到非常重要的作用。而目前加氣站的儲(chǔ)氣設(shè)備主要有兩種方式，儲(chǔ)氣井和儲(chǔ)氣瓶組（按照固定式壓力容器設(shè)計(jì)制造）。通過分析設(shè)置儲(chǔ)氣井或儲(chǔ)氣瓶組的必要性，及兩種儲(chǔ)氣方式在建設(shè)成本、檢修檢驗(yàn)成本、安全性三個(gè)方面優(yōu)劣勢(shì)，為加氣站選擇恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)氣方式提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：CNG加氣站，儲(chǔ)氣井，儲(chǔ)氣瓶組，經(jīng)濟(jì)性，安全性。

中圖分類號(hào)：TE97

作者簡介：李昱林（1984-1-20），男，漢族、甘肅慶陽人，工程師職稱，大學(xué)本科，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)，事故調(diào)查，鑒定評(píng)審，安全技術(shù)檢查等工作。聯(lián)系電話：15117070113

目前我國汽車保有量陡增，汽車尾氣排放所造成的環(huán)境問題十分嚴(yán)峻，取代傳統(tǒng)汽柴油燃料的清潔能源大量興起，其中車用CNG加氣站也隨之增多，本人從事的工作主要是特種設(shè)備許可鑒定評(píng)審工作，在過去的兩年時(shí)間內(nèi)，本省新增的CNG加氣站大量增加，在評(píng)審過程中也發(fā)現(xiàn)：車用CNG加氣站加氣工藝及設(shè)施中，儲(chǔ)氣設(shè)施主要有有儲(chǔ)氣井和儲(chǔ)氣瓶組（本文所指儲(chǔ)氣瓶組為按照固定式壓力容器設(shè)計(jì)制造的大容器高壓瓶式容器）兩種。這兩種方式在形式選擇上各有利弊，現(xiàn)分析如下：

一、加氣站設(shè)置儲(chǔ)氣井或者儲(chǔ)氣瓶組的必要性

最初的加氣站只有壓縮機(jī)組，沒有儲(chǔ)氣瓶組或者儲(chǔ)氣井，后來人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)給充裝系統(tǒng)配備相應(yīng)的儲(chǔ)氣井或者儲(chǔ)氣瓶組能夠改善充裝穩(wěn)定性和可靠性。另外，壓縮機(jī)的排氣量是有限的，通過存儲(chǔ)一定量的高壓天然氣能很大程度彌補(bǔ)壓縮機(jī)排氣量的不足。通過調(diào)整高中低壓三組儲(chǔ)氣瓶（儲(chǔ)氣井）的容積（一般是3：2：1），改善容積利用率，大大提高了充裝工作效率。當(dāng)氣瓶組或儲(chǔ)氣井的壓力下降后再通過壓縮機(jī)給儲(chǔ)氣瓶組或儲(chǔ)氣井充氣，也可以減少壓縮機(jī)組的開啟頻率，延長壓縮機(jī)的使用壽命。儲(chǔ)氣瓶組或儲(chǔ)氣井作為儲(chǔ)氣設(shè)施也同時(shí)起到緩沖器的作用，可以降低壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的的脈沖氣流震動(dòng)，減小管路系統(tǒng)的疲勞損傷，降低管路系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)隱患。

二、儲(chǔ)氣井的介紹

儲(chǔ)氣井是用于儲(chǔ)存天然氣的立井，由井口裝置，井筒，封頭組成，見圖1。井筒由多節(jié)套管組成，套管與套管在豎直方向用梯形螺紋連接，并用耐高壓的專用密封脂進(jìn)行密封。套管最低部為井底密封頭，最上端為井口裝置。井筒與井壁之間的環(huán)形空間用油井水泥加以封固，井口裝置上安裝有控制閥件、排液裝置、壓力表并連通地面管道。

三、儲(chǔ)氣瓶組

目前大多數(shù)CNG加氣站的儲(chǔ)氣瓶組都是每個(gè)500L以上的大容器氣瓶，3-6個(gè)一組，按照固定式壓力容器設(shè)計(jì)制造，通過支撐架、高強(qiáng)度螺栓固定在固定板上。并安裝附屬管路與安全附件。屬撬裝式結(jié)構(gòu)，安裝方便。

四、兩種儲(chǔ)氣方式的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

我們可以從經(jīng)濟(jì)性，安全性兩個(gè)方面對(duì)比兩種儲(chǔ)氣設(shè)施的優(yōu)劣。

1、經(jīng)濟(jì)性分析

①建設(shè)成本

加氣站無論是選擇儲(chǔ)氣井或者選擇瓶組作為儲(chǔ)氣設(shè)施，都需要考慮土地成本的問題。影響土地成本的主要因素為安全間距，《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB50156-2012中對(duì)于儲(chǔ)氣井和儲(chǔ)氣瓶組的安全間距有明確規(guī)定，儲(chǔ)氣井13-30m，儲(chǔ)氣瓶組18-50m，而儲(chǔ)氣井的安全距離起點(diǎn)為井口中心點(diǎn)，而儲(chǔ)氣瓶組則是外壁，這使得儲(chǔ)氣瓶組的安全間距又增加了一個(gè)氣瓶的長度，所以從占地面積上來說，儲(chǔ)氣瓶組的占地面積比儲(chǔ)氣井少30-50%。

從設(shè)備的采購，安裝及施工難度方面來說，儲(chǔ)氣井需要專業(yè)的有石油鉆井資質(zhì)的企業(yè)來安裝，從鉆井，井筒安裝，防腐，固井，到地面管線設(shè)施的安裝，整個(gè)過程的施工周期較長，而且儲(chǔ)氣井在安裝前還需要地質(zhì)勘探部門進(jìn)行勘探，對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不符合《高壓氣地下儲(chǔ)氣井》SY/T6535-2002要求的場(chǎng)地，不能安裝儲(chǔ)氣井。地面儲(chǔ)氣瓶組則沒有以上問題，現(xiàn)在的大容積氣瓶組都是撬裝式整體到場(chǎng)，只需要現(xiàn)場(chǎng)就位安裝即可，施工難度小，周期短，且對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)沒有要求。如果出現(xiàn)地址變更，瓶組的拆裝運(yùn)輸都非常方便，而儲(chǔ)氣井則不可能搬遷。所設(shè)備成本和安裝成本對(duì)比，儲(chǔ)氣瓶組都要少于儲(chǔ)氣井。

②維護(hù)檢驗(yàn)成本

地下儲(chǔ)氣井作為固定式壓力容器，按照《壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》TSG R7004-20013附件3的要求，其安裝過程需要進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，收取監(jiān)督檢驗(yàn)費(fèi)用，其定期檢驗(yàn)依據(jù)《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》TSG 21-2016的要求在安全狀況等級(jí)較高的情況下可以定六年為一個(gè)檢驗(yàn)周期，但本人從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢查工作十余年，了解到，全國具備地下儲(chǔ)氣井定期檢驗(yàn)資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)很少，需要提前預(yù)約檢驗(yàn)，且檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)在用的儲(chǔ)氣井的檢驗(yàn)周期要求嚴(yán)格，通常都是三年一個(gè)周期，檢驗(yàn)費(fèi)用高。

CNG加氣站儲(chǔ)氣瓶按照固定式壓力容器或者氣瓶設(shè)計(jì)制造，均無需監(jiān)督檢驗(yàn)，各省基本都具備檢驗(yàn)氣瓶的資格，如果按照固定式壓力容器設(shè)計(jì)制造，定期檢驗(yàn)依據(jù)《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》TSG 21-2016的要求根據(jù)安全狀況等級(jí)確定檢驗(yàn)周期，一般為六年;如果按照氣瓶設(shè)計(jì)制造，定期檢驗(yàn)依據(jù)《氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG R0006-2014的要求，檢驗(yàn)周期為三年，目前絕大多數(shù)加氣站的儲(chǔ)氣瓶組按固定式壓力容器設(shè)計(jì)制造，檢驗(yàn)周期長，檢驗(yàn)費(fèi)用低。

2安全性

儲(chǔ)氣瓶組的安全性比較主要表現(xiàn)在設(shè)備結(jié)構(gòu)因素，壓力因素，腐蝕因素，制造質(zhì)量因素四個(gè)方面

①設(shè)備結(jié)構(gòu)因素

儲(chǔ)氣井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是承壓部分深埋于地下，不接觸明火，同時(shí)整個(gè)容器只有氣相進(jìn)出口和排液口兩處開孔，漏點(diǎn)很少，儲(chǔ)氣井的安全保護(hù)裝置在地面發(fā)生火災(zāi)事故的同時(shí)可以有效阻斷儲(chǔ)氣井與外界火源的接觸，保證不會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的事故。但由于結(jié)構(gòu)原因，一旦發(fā)生泄漏很難發(fā)現(xiàn)，不便于泄漏處置，可能直接導(dǎo)致儲(chǔ)氣井報(bào)廢。

儲(chǔ)氣瓶組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是地面固定式安裝，各個(gè)氣瓶之間的連接管路多，漏點(diǎn)較多，地面發(fā)生火災(zāi)容易受牽連并發(fā)生更嚴(yán)重的次生事故，但氣瓶組發(fā)生泄漏后，濃度報(bào)警裝置會(huì)立即作用，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行泄漏處置和設(shè)備維修。

②壓力因素

儲(chǔ)氣井為高壓容器，由于深埋于地下，受外界環(huán)境溫度變化而引起的壓力變化較小，即使地面發(fā)生火災(zāi)，對(duì)儲(chǔ)氣井的壓力也不會(huì)有較大影響。

儲(chǔ)氣瓶組也是高壓容器，由于安裝與地面，受外界環(huán)境溫度影響而引起的壓力變化較大，特別是地面發(fā)生火災(zāi)事故可能導(dǎo)致瓶組壓力迅速升高，進(jìn)而導(dǎo)致更嚴(yán)重的爆炸事故。

③腐蝕因素

儲(chǔ)氣井和儲(chǔ)氣瓶組的內(nèi)腐蝕機(jī)理基本相同，主要是硫化氫的氫脆，壓力越大對(duì)介質(zhì)硫化氫最高允許體積濃度要求越低，GB 18047-2017《車用壓縮天然氣》中規(guī)定在標(biāo)況下硫化氫濃度應(yīng)不大于15mg/Nm3，其對(duì)應(yīng)條件下的體積分?jǐn)?shù)約為10ppm，如果介質(zhì)要求符合GB 18047《車用壓縮天然氣》的規(guī)定，基本可以避免氫脆的發(fā)生。

儲(chǔ)氣井的外腐蝕主要是接觸土壤而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，主要發(fā)生在固井時(shí)套管與井壁空間的水泥漿澆灌不均勻，導(dǎo)致部分井壁與套管直接接觸部位。且電化學(xué)腐蝕一旦開始，除了進(jìn)行定期檢驗(yàn)，很難被發(fā)現(xiàn)，真沒有進(jìn)行犧牲陽極保護(hù)處理的情況下，套管壁會(huì)在短時(shí)間內(nèi)減薄到校核壁厚以下并出現(xiàn)爆管或竄管事故。

儲(chǔ)氣瓶組一般都有防腐涂料，很少會(huì)發(fā)生外腐蝕，且即使發(fā)生外腐蝕也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做處置，很少會(huì)因?yàn)橥獗诟g而導(dǎo)致泄漏事故。

④制造質(zhì)量因素

儲(chǔ)氣井的制造需要現(xiàn)場(chǎng)安裝，鉆井、固井、水泥漿澆灌、井口裝置的安裝，井口地面施工等等一系列的工序均在安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，地下環(huán)境復(fù)雜，安裝質(zhì)量控制難度較大等等都是儲(chǔ)氣井安全性能的不確定因素。而儲(chǔ)氣瓶組的制造過程都是在制造廠進(jìn)行，完善的資源條件配備，嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序，保證了合格的設(shè)備安全性能。

五、總結(jié)

CNG加氣站設(shè)置儲(chǔ)氣設(shè)施對(duì)于提高充裝效率和降低設(shè)備損耗和運(yùn)營成本都非常的必要。儲(chǔ)氣井在安全性方面優(yōu)于儲(chǔ)氣瓶組，經(jīng)濟(jì)性方面劣與儲(chǔ)氣瓶組，所以在城市建成區(qū)人口密集地區(qū)建設(shè)加氣站，考慮土地成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，如果在地質(zhì)條件允許的條件下可選擇儲(chǔ)氣井作為儲(chǔ)氣設(shè)施

儲(chǔ)氣瓶組的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于儲(chǔ)氣井，安全性劣于儲(chǔ)氣井，在人口密度低，土地成本低，地形空曠區(qū)域可選擇儲(chǔ)氣瓶組作為儲(chǔ)氣設(shè)施。

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