王伶俐

成都深冷科技有限公司 四川省成都市 611730

1 LNG 加氣站的工藝特點與安全經(jīng)濟(jì)性

1.1 LNG 加氣站技術(shù)特點與經(jīng)濟(jì)性

1.1.1 技術(shù)特點

（1）LNG 的體積只有同等質(zhì)量天然氣的1/625，可以用汽車、輪船、火車等很方便地運送到需要的地方使用。

（2）LNG 儲存效率高，占地少，投資節(jié)省，10mLNG 的儲存量就相當(dāng)于1 萬戶居民1 天日常生活所用天然氣的量。

（3）LNG 作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料，與其他燃油類燃料產(chǎn)品相比，它具有烷烴含量高、抗爆性能好、發(fā)動機(jī)使用壽命長等諸多重要優(yōu)點。與柴油車相比，天然氣汽車可以減少93%的灰分、99%的二氧化硫、80%的二氧化氮、94%的一氧化碳和25%的二氧化碳。天然氣汽車特別是LNG 汽車的燃燒尾氣只有水和二氧化碳，幾乎沒有污染物，是一種比汽油、柴油和液化石油氣等更潔凈的能源。

（4）LNG 的汽化潛熱高，汽化過程中的冷量可進(jìn)行回收和再利用，例如用于冷庫生產(chǎn)速凍食品、制冷、制冰等。

（5）由于LNG 汽化后密度很低，即使泄漏到空氣也會立即飛散，不會直接引起氣體爆炸。

1.1.2 經(jīng)濟(jì)性

LNG 加氣站初期投資較大，主要是土地投資和設(shè)備投資。土地投資根據(jù)地理位置的不同差異很大。設(shè)備投資即設(shè)備采購、設(shè)備安裝、場站建設(shè)等所需資金。LNG 加氣站的設(shè)備有LNG 儲罐、LNG 升壓泵（一般使用低溫潛液泵）、LNG 加氣機(jī)、工藝管道系統(tǒng)、儀表自控系統(tǒng)、可燃報警系統(tǒng)、消防設(shè)施等。當(dāng)然，LNG 加氣站的設(shè)計費、監(jiān)檢費、施工費等一次性投入的場站建設(shè)資金也屬于設(shè)備投資的一部分。此外，LNG 加氣站建成后的運營費、人工費、設(shè)備日常維護(hù)和設(shè)備檢修費等，也屬于LNG 加氣站運營的正常開支。

LNG 加氣站的盈利優(yōu)勢主要來自于LNG與柴油（汽油）的價格差異，差異越大對汽車用戶的吸引力越大。

1.2 LNG 加氣站工藝流程

LNG 加氣站的工藝流程分四個步驟：卸車流程、加氣流程、卸壓流程、增壓流程。

（1）卸車流程：把集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG 轉(zhuǎn)移至LNG 加氣站的儲罐內(nèi)。卸車方式有三種：增壓卸車、泵卸車、增壓和泵聯(lián)合卸車。

（2）加氣流程：把加氣站LNG 儲罐內(nèi)的LNG 通過升壓泵充裝到車載儲氣瓶內(nèi)。加氣站選用升壓泵一般能增壓1.0MPa 左右，當(dāng)車載儲氣瓶內(nèi)壓力較低時，LNG 通過車載儲氣瓶內(nèi)的上進(jìn)液噴淋管進(jìn)入儲氣瓶內(nèi)，并直接吸收儲氣瓶內(nèi)氣體的熱量，降低儲氣瓶內(nèi)壓力，提高加氣速度。當(dāng)車載儲氣瓶壓力較高時，先連接回氣槍，儲氣瓶內(nèi)高壓氣體通過回氣管進(jìn)入LNG 儲罐，使儲氣瓶內(nèi)壓力降低，從而使加氣順利進(jìn)行?，F(xiàn)在的LNG加氣機(jī)一般都有加滿自停功能，當(dāng)車載儲氣瓶內(nèi)加滿時，LNG 加氣機(jī)發(fā)送信號連鎖停止LNG 升壓泵，結(jié)束充裝。

（3）卸壓流程：由于LNG 儲罐、管線和環(huán)境的熱交換，儲罐中的LNG 在不斷的蒸發(fā)和氣化，隨著氣化的LNG 越來越多，儲罐內(nèi)壓力會越來越大。當(dāng)壓力超過設(shè)定值時，相關(guān)閥門打開，釋放儲罐中的氣體，降低壓力以保證儲罐安全。

（4）增壓流程：在加氣過程中，隨著LNG 的不斷流出，LNG 儲罐內(nèi)液位不斷下降，氣相空間不斷變大，罐內(nèi)壓力不斷降低，可能導(dǎo)致加氣壓力不足，甚至LNG 儲罐內(nèi)形成負(fù)壓對儲罐造成損壞，所以必須在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)捱M(jìn)行增壓，以滿足汽車加氣的需要。

圖1 LNG加氣站主要設(shè)備及加氣流程運行畫面

1.3 LNG 加氣站應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

中國目前是一個工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)的新興發(fā)展中國家。隨著國家工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的不斷向前推進(jìn)，大氣污染已越來越嚴(yán)重。眾所周知的近年來頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣就是大氣被嚴(yán)重污染的直接例證。國家更是早在“十一五”規(guī)劃綱要中就提出了“節(jié)能減排”的約束性指標(biāo)，并制定了一系列的政策措施。以柴油、汽油為燃料的汽車，其排放的尾氣污染物就是造成大氣污染的一個不可小視的因素。

由于我國天然氣儲量十分豐富，天然氣儲量約為3.5 萬億立方米，煤層氣儲量與天然氣儲量基本相當(dāng)，頁巖氣可采資源超過25萬億立方米，加上焦?fàn)t煤氣等工業(yè)廢氣制LNG，和較大的LNG 進(jìn)口量，為我國LNG汽車的發(fā)展提供了充足的燃料。

技術(shù)方面，國內(nèi)LNG 發(fā)動機(jī)技術(shù)日趨成熟，國內(nèi)已成功研發(fā)出一系列LNG 發(fā)動機(jī)，LNG 整車性能不斷提高。國內(nèi)LNG 汽車生產(chǎn)廠商如宇通客車、金龍客車、成都客車等眾多廠商生產(chǎn)的LNG 公交車已批量生產(chǎn)。LNG 重型卡車也有中國重汽、陜西重汽、東風(fēng)特商、一汽等單位在批量生產(chǎn)并投入商業(yè)化運營。配套產(chǎn)業(yè)方面，目前我國已在多地建設(shè)有天然氣液化工廠，并形成了完善的內(nèi)陸LNG 生產(chǎn)、儲存、運輸系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)方面，LNG 汽車的使用成本較柴油/汽油汽車低不少，對廣大車主特別是長途運輸車車主、工程車車主有著巨大的吸引力。以中國重汽的豪瀚N7G 半掛牽引車為例，其LNG 燃料車的氣耗約為28 公斤/百公里，而起柴油燃料車的油耗約為37 升/百公里，以成稿日的LNG 和柴油的零售單價7.4 元/公斤和8.2元/升計算，每公里的使用成本LNG 燃料車比柴油燃料車少約1 元，折算下來使用LNG燃料車能節(jié)約約1/3 的成本。市場方面，國內(nèi)LNG 汽車的保有量迅速攀升，截止2020年底，LNG 汽車保有量已達(dá)74 萬量，年均增幅約29.9%。

綜上所述，在我國，LNG 汽車及LNG加氣站的發(fā)展仍然擁有一片廣闊的的市場前景。

2 LNG 加氣站技術(shù)、安全性分析

2.1 LNG 技術(shù)優(yōu)勢

（1）LNG 能量密度大，汽車?yán)m(xù)航里程更長。同樣容積的LNG 汽車鋼瓶裝載的天然氣是CNG 儲氣瓶的3.5 倍。500L 的LNG 鋼瓶加氣一次可在市區(qū)連續(xù)行駛約400km，在高速公路連續(xù)行駛約700km，非常適合長途運輸車輛和工程車輛使用。

（2）LNG 加注時間短。一輛LNG 重型卡車的加注時間約5 分鐘，與CNG 相比，充滿同樣容量的氣瓶，LNG 充裝要節(jié)約一半甚至更多的時間。

（3）由于是液態(tài)儲存，LNG 便于經(jīng)濟(jì)可靠地遠(yuǎn)距離運輸。在陸上可用20～50 立方（相當(dāng)于1.2 萬～3 萬立方的天然氣）的汽車槽車運輸LNG，也可根據(jù)需要用集裝箱裝載LNG，用火車、船舶運輸，故LNG 加氣站的建設(shè)不受天然氣管網(wǎng)的限制。

（4）LNG 安全性高。LNG 加氣站上，LNG 儲存壓力小于等于1.2MPa，相較于CNG 加氣站上20MPa 的儲存壓力，其使用安全性好得多。LNG 儲罐內(nèi)罐使用S30408不銹鋼焊接制造，不存在被LNG 介質(zhì)腐蝕損壞情況。

2.2 LNG 加氣站的危險性

LNG 加氣站的危險性主要來自于物料本身、裝置、人為操作不當(dāng)、自然或環(huán)境影響等幾個方面。

2.2.1 物料的危險性

LNG 由其物理特性帶來危害主要有：蒸汽窒息、低溫灼傷、泄漏燃爆、低溫爆炸危害等。

2.2.2 裝置的危險性

LNG 加氣站上裝置的危險性主要有LNG儲罐的介質(zhì)翻滾危害、液位超限危害、壓力超限危害、真空破壞危害，LNG 低溫泵氣蝕危害，工藝管道壓力超限危害、工藝管道振動危害等。

2.2.3 人為操作不當(dāng)?shù)奈ｋU性

人為操作不當(dāng)?shù)奈ｋU性有：卸車時，液位儀表失靈或人為誤讀導(dǎo)致的儲罐超裝；卸車或加氣結(jié)束后，未卸下軟管或加氣槍車輛就啟動行駛導(dǎo)致的液體泄漏；處理泄漏事故時，未切斷泄漏源導(dǎo)致的事故范圍擴(kuò)大；發(fā)生泄漏時未及時切斷電源或火源，導(dǎo)致的火災(zāi)或爆炸事故等。

2.2.4 自然或工作環(huán)境影響的危險性

自然或工作環(huán)境影響的危險性包括：雷電、地震、風(fēng)雨雪等自然災(zāi)害引起的設(shè)備及建筑的破壞等，還有因LNG 加氣站上頻繁進(jìn)出的車輛、打火機(jī)、手機(jī)電磁火花、碰撞摩擦火花、靜電等火源引起的火災(zāi)爆炸等。

2.3 LNG 加氣站的安全性措施

鑒于LNG 加氣站上導(dǎo)致危險發(fā)生的各種因素，需要從設(shè)計、制造、安裝及使用幾方面共同著手：

2.3.1 設(shè)計安全

按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行建（構(gòu)）筑物之間的安全間距，設(shè)置合理的圍堰深度（常規(guī)項目的設(shè)備建議考慮為：LNG 泵橇基礎(chǔ)低于卸車時槽車停車位，高差大于等于0.3m），選擇可靠的材質(zhì)（奧氏體不銹鋼06Cr19Ni10），LNG 儲罐設(shè)置液相緊急切斷閥及合理的卸壓系統(tǒng)，設(shè)置合理的低溫補(bǔ)償及管路支撐，選用可靠的連接方式，正確配置拉斷閥，設(shè)置全范圍覆蓋的可燃?xì)怏w泄漏檢測探頭，設(shè)計完備完善的消防安全系統(tǒng)，整站可靠的防雷及防靜電接地系統(tǒng)等，可以從源頭上消除安全隱患。

2.3.2 制造、安裝安全

設(shè)備的制造質(zhì)量、工程的安裝質(zhì)量，也是保證LNG 加氣站安全運行的基本前提之一。

2.3.3 使用安全

規(guī)范的操作規(guī)程、完備的應(yīng)急預(yù)案、足夠的安全意識、必要的防護(hù)措施、一定的應(yīng)急處理能力，都是保證加氣站安全運行的必備條件。

3 LNG 加氣站技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 LNG 加氣站經(jīng)濟(jì)性分析

3.1.1 初期投入成本

初期投入成本大致包括兩個組成部分，一部分主要是LNG 加氣站內(nèi)的固定設(shè)備以及建筑設(shè)施的初期投入。LNG 加氣站的設(shè)備主要有LNG 儲罐、LNG 潛液泵、LNG 加氣機(jī)等，這些設(shè)備技術(shù)已非常成熟，成套設(shè)備已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。LNG 儲罐生產(chǎn)的國內(nèi)代表廠商有中集圣達(dá)因、北京天海、荊門宏圖等。LNG 加注行業(yè)初期主要依靠進(jìn)口的核心設(shè)備低溫潛液泵也已實現(xiàn)國產(chǎn)化，ACD、低溫之心等進(jìn)口品牌在LNG 加氣站行業(yè)的市場份額已逐步被杭州新亞低溫科技有限公司、浙江湖州三井低溫設(shè)備有限公司、淄博博山綠源燃?xì)庠O(shè)備有限公司等一批國內(nèi)生產(chǎn)廠家蠶食，這些國產(chǎn)LNG 低溫潛液泵的性能已得到國內(nèi)用戶的普遍認(rèn)可。目前LNG 加氣站成套設(shè)備根據(jù)軟硬件配置不同，一般一座三級LNG 加氣站設(shè)備費用在130～180 萬左右。

初期投入成本的另一部分則是加氣站土地的費用。土地費用一般是土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓費用，也或者是長期租賃土地費用，不同地方根據(jù)政策的不同費用要求也不同。近幾年國內(nèi) LNG 加氣站設(shè)備橇裝化進(jìn)程非常迅速，成套技術(shù)完全成熟，國內(nèi)各地建設(shè)的 LNG加氣站 90%以上為橇裝站，并已形成系列化，大大節(jié)約了占地面積，一座三級LNG 加氣站占地面積僅約5 畝。目前國內(nèi)成都華氣厚普機(jī)電設(shè)備公司、成都深冷科技有限公司、張家港富瑞特種裝備股份有限公司、安瑞科能源裝備集成有限公司、煙臺杰瑞石油服務(wù)集團(tuán)股份有限公司等均能提供成熟的 LNG 橇裝成套加注設(shè)備。

3.1.2 運營期間成本

（1）原料成本。

原料成本是指LNG 進(jìn)價成本，鑒于一般LNG 運輸是由供氣方提供并收取費用，行業(yè)內(nèi)將LNG 的運輸成本也計入其進(jìn)價成本中。同時由于LNG 的出廠價格隨市場變化波動較大，為了測算的可比性，可按每年的平均價格測算。

（2）損耗費。

損耗費是指LNG 在運輸、轉(zhuǎn)移、銷售過程所發(fā)生的蒸發(fā)損耗和滲漏損耗，一般設(shè)計時按每天最大加氣量的0.2%考慮。具體損耗量與LNG 的運輸裝卸方式以及LNG 日銷售量有很大的關(guān)系。其中主要損耗為卸車后LNG 槽車內(nèi)剩余低溫氣體及少量液體，采用增壓卸車或增壓和泵聯(lián)合卸車時，一般剩余氣體100 多公斤，具體受卸車操作人員和工藝設(shè)備的影響有所差異。另一個損耗是運營過程中的BOG 排放，因LNG 儲罐、低溫管道和外界環(huán)境有著不可避免的熱交換，LNG系統(tǒng)內(nèi)會不斷產(chǎn)生BOG。但若加氣站有一定的加氣量保證，產(chǎn)生的BOG 就會正常消化掉，一般加氣站每天有20～30 輛重型卡車加氣時，就可考慮為無BOG 排放。

（3）外購燃料和動力費。

外購燃料和動力費指加氣站經(jīng)營過程，設(shè)備運轉(zhuǎn)及人員辦公直接消耗的燃料、電和水等。

（4）折舊費及凈殘值。

折舊費是以固定資產(chǎn)原值為基數(shù)，扣減凈殘值后，按直線折舊法折舊，LNG 固定資產(chǎn)折舊年限為15 年，固定資產(chǎn)凈殘值抽5%計取。

（5）設(shè)備維修保養(yǎng)費。

設(shè)備維修保養(yǎng)費以折舊費為基數(shù)，按基數(shù)的3%估算。

（6）人工成本。

人工成本包括企業(yè)員工的工資及福利費，該項成本按所在地已有加氣站的工資水平和設(shè)計定員考慮。

（7）辦公管理費用。

辦公費用包括維持加氣站運營所需的網(wǎng)絡(luò)費、電話費、辦公用品費、培訓(xùn)費等各項費用。該項費用根據(jù)加氣站規(guī)模不同具體考慮。

（8）稅費。

經(jīng)營加氣站，主要稅費有天然氣增值稅13%、企業(yè)所得稅25%、城市維護(hù)建設(shè)稅、教育附加稅、印花稅等。

3.1.3 加氣站的盈利

影響LNG 汽車市場興衰最重要、最直接的因素就是油氣價差，同熱值LNG 與柴油的價格差越大，LNG 汽車的優(yōu)勢就越大。因LNG 銷售利潤隨季節(jié)變化較大，一般夏季利潤偏低，冬季利潤較高，現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)加氣站LNG 的年均利潤約0.3 元/升。一個加氣站以每天售完一個54 立方LNG儲罐儲存量（約20 噸）計算，每月毛利約0.3×20×10×30=180000（18 萬）元。具體的銷售量需根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖袌銮闆r確定。

4 結(jié)語

響應(yīng)我國節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，必須根據(jù)各地實際情況大力發(fā)展清潔節(jié)能資源。發(fā)展LNG 汽車產(chǎn)業(yè)，基礎(chǔ)在于加大建設(shè)LNG 加氣站建設(shè)力度，逐步實現(xiàn)汽油車向液化天然氣車的過渡。這就必然要求各企業(yè)加氣站必須把握好運用相關(guān)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，從使用安全性以及使用經(jīng)濟(jì)性的兩個角度出發(fā)，加快推進(jìn)節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，最終完成實現(xiàn)國家節(jié)能低碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)。