一、前言
當前，LNG汽車在安全運行、節能環保、經濟性能等方面的優勢與傳統汽車及其他新能源汽車相比，已經得到充分的認可，國內LNG汽車正逐步進入商業化推廣階段，發展勢頭迅猛。隨著LNG汽車的大力發展，加快LNG汽車加氣站建設已成為當務之急，但由于我國在LNG汽車加氣站建設方面的政策法規、規范標準還不完善，很多站未經相關部門批準、驗收就投入使用，這給加氣站的日常運行帶來了安全隱患。如何加強對LNG汽車加氣站的管理已是大家共同關心的問題，為此本文著重就LNG汽車加氣站的建設與安全管理進行相應闡述。
二，LNG汽車加氣站的項目審批
1、建設項目審批規定
根據《國務院關于投資體制改革的決定》文件精神，對于企業不使用政府投資建設的項目，一律不再實行審批制，區別不同情況實行核準制和備案制。其中，政府僅對重大項目和限制類項目從維護社會公共利益角度進行核準，其他項目無論規模大小，均改為備案制。也就是說，我們通常指的“立項”有三種審批模式：審批制、核準制、備案制。目前，各地LNG汽車加氣站的項目審批一般實行核準制。
2、項目核準程序及相關要求：
(1)項目申報單位按國家有關要求編制項目申請報告，報送項目核準機關。實行核準制的項目，申報單位僅需向政府提交項目申請報告，不再需要經過批準項目建議書、可行性研究報告和開工報告等程序。
(2)項目申報單位在向項目核準機關報送申請報告時，需根據國家法律法規的規定附送以下文件：
1)城市規劃行政主管部門出具的城市規劃意見；
2)國土資源行政主管部門出具的項目用地預審意見；
3)環境保護行政主管部門出具的環境影響評價文件的審批意見；
4)根據有關法律法規應提交的其他文件。
(3)核準機構對項目申報單位提交的項目申請報告，從維護經濟安全、合理開發利用資源、保護生態環境、優化重大布局、保障公共利益、防止出現壟斷等方面進行核準。
(4)對同意核準的項目，項目核準機構向項目申報單位出具項目核準文件，同時抄送相關部門；對不同意核準的項目，應向項目申報單位出具不予核準決定書，說明不予核準的理由，并抄送相關部門。項目核準文件有效期為2年，自發布之日起計算。
3、項目申請報告的內容及編制
項目申請報告應由具備相應工程咨詢資格的機構編制，主要包括以下內容：
(1)項目申報單位情況。
(2)擬建項目情況。
(3)建設用地與相關規劃。
(4)資源利用和能源耗用分析。
(5)生態環境影響分析。
(6)經濟和社會效果分析。
三.LNG汽車加氣站的建設
1、建站方式的選擇
加氣站應根據建站場地的實際情況，選擇合適的建站方式。建站方式通常有兩種：站房式加氣站、撬裝式加氣站。
站房式加氣站占地面積大(
目前，國內新建LNG汽車加氣站均以撬裝式加氣站為主。
2、站址的選擇
加氣站站址選擇應符合城市規劃、交通規劃、環境保護和消防安全的要求，并應選在交通便利的地方。
加氣站內LNG儲罐、加氣機與站外建、構筑物或設施間的防火間距應滿足《液化天然氣(LNG)汽車加氣站技術規范》(NB/T1001-2011)的相關規定。
3、工藝流程的選擇
LNG汽車加氣站就是將儲罐內的LNG通過低溫潛液泵加壓，經LNG加液機，加注至LNG車用氣瓶內，見圖1。加氣站工藝流程應具備卸車、加氣、調飽和、自動泄壓等四方面運行功能。
(1)卸車流程
卸車是指LNG從槽車轉移至儲罐的流程。LNG卸車流程有兩種方式可供選擇：潛液泵卸車模式、自增壓卸車模式。
潛液泵卸車模式是通過低溫潛液泵將LNG從槽車轉移到儲罐中，LNG經槽車卸液口進入潛液泵，增壓后充入儲罐。
自增壓卸車模式是通過槽車與儲罐間的壓力差來完成卸車作業的。采用該卸車模式，首先應通過槽車自增壓系統提高槽車內氣相壓力，由于LNG槽車的設計壓力為0.8MPa，因此槽車自增壓一般不超過0.75MPa。自增壓是指槽車內LNG通過槽車增壓口進入卸車增壓器，經吸熱氣化后返回LNG槽車的過程，通過這個過程槽車壓力會提高。自增壓卸車過程中壓力差應保持在0.2MPa左右。在卸車后期，操作人員可采取調整LNG儲罐進液方式、進液速度等方法控制儲罐壓力的升高，以保持槽車與儲罐間的壓力差，從而確保卸車作業的順利完成。
(2)加氣流程
LNG由儲罐出液口進入潛液泵，經潛液泵增壓后，通過流量計、加氣槍充入LNG車用氣瓶。
(3)儲罐調飽和流程
LNG汽車要求發動機進氣壓力達到0.7-0.9MPa，當進氣壓力達不到設定值時，車輛不能正常運行，這就需要調高LNG的飽和蒸氣壓。
儲罐調飽和流程是LNG由儲罐出液口直接進入調飽和加熱器，經吸熱氣化后，返回儲罐。通過這樣的操作調高儲罐內LNG的飽和蒸氣壓。該流程也可以通過潛液泵來操作。
隨著工藝技術的提高，現在各氣瓶廠家生產的車用氣瓶都帶有氣瓶自增壓系統。當LNG飽和蒸氣壓低不能滿足發動機進氣壓力要求時，可通過開啟氣瓶自增壓系統以調高LNG飽和蒸氣壓，而不再需要通過儲罐來調飽和壓力了。目前在LNG加氣站實際運行過程中，儲罐調飽和流程一般已不啟用。因此，在LNG加氣站設計過程中可根據實際情況考慮是否取消該流程，這樣即可減少加氣站設備投資費用，也可增加撬裝設備的內部空間。
(4)自動泄壓流程
LNG是一種低溫液體，在日常運行中，由于儲罐外殼、管道表面的吸熱以及加氣作業，使得儲罐內LNG液體的溫度逐漸升高并不斷蒸發為氣體(BOG)。隨著BOG氣體的不斷增多，儲罐壓力也隨之逐漸升高。當儲罐壓力大于設定值時(一般為1.1-1.2MPa)，儲罐氣相管線上的自力式減壓調節閥會自動開啟，開始排放罐內的BOG氣體，以自動調節罐內壓力。當儲罐壓力繼續升高至安全閥設定壓力時，則安全閥將開啟泄壓。泄壓排出的BOG氣體經EAG加熱器加熱后排入大氣中。
由于建站初期LNG汽車加氣量小，BOG排放量一般都較大，從而造成了很大的LNG損耗。因此，如何合理利用BOG氣體是加氣站設計過程中應予以重視的一個問題。
4、主要運行設備的選擇和介紹
(1)儲罐
LNG加氣站儲罐通常選用臥式低溫儲罐，內筒為0Cr18Ni10奧氏體不銹鋼，外筒為Q345R容器板材制造，夾層采用真空粉末絕熱或高真空多層纏繞絕熱(價格高)。儲罐工作壓力一般為1.2MPa，比通常LNG氣化站所選用儲罐的工作壓力要高。考慮到現在國內LNG槽車的容積均在
(2)LNG低溫泵
LNG低溫泵包括泵體和泵池兩部分，泵體為浸沒式兩級離心泵(或稱低溫潛液泵)，整體浸入泵池中，無密封件，所有運動部件由低溫液體冷卻和潤滑。國內LNG加氣站低溫泵目前基本選用美國ACD和法國CRYOSTAR等品牌，它們具有進口壓頭小、穩定性好、安全性能高，節能效果顯著、檢修維護簡便等特點，因此在LNG加氣站的設計中被廣泛采用。隨著國產低溫潛液泵產品質量的不斷提升，其憑借著價格低、售后服務好等優勢，市場份額逐步上升。
LNG低溫泵泵池一般均由加氣站撬裝設備供應廠家自行配套生產，屬于壓力容器。
(3)加氣機
加氣機的主要設備包括流量計、加液槍。流量計通常選用艾默生質量流量計，一臺加氣機內安裝有兩臺流量計，分別設置在LNG車用氣瓶充裝和回氣管路上，這樣更加確保了計量的準確性，維護了用戶的合法權益。加液槍一般都選用美國JC Cater的品牌，但因其配件及維修費用高，現越來越多的加氣站已配置國產加液槍。從目前使用情況看，國產加氣槍的性價比更高。
四、LNG加氣站的安全管理
(一)LNG加氣站危險性分析
1、介質危險性
(1)低溫特性。
由于LNG儲存溫度在-162℃左右，當發生LNG泄漏時會吸收地面和周圍空氣中的熱量而迅速氣化，氣化后的LNG由于大氣中水蒸氣的冷凝作用形成冷蒸氣云。冷蒸氣云以及來不及氣化的LNG液體都會對人體產生低溫灼燒、凍傷等傷害。
LNG泄漏后形成的冷蒸氣云、來不及氣化的LNG液體以及噴濺的液體，會使所接觸的一些材料變脆、易碎，或者產生冷收縮，致使管材、焊縫、管件受損產生泄漏；設備的混凝土基礎可能由于冷凍而強度受損；特別是LNG儲罐，可能引起外筒脆裂或變形，導致真空失效，絕熱性能降低，造成內筒液體膨脹壓力升高，從而引發更大的事故。
(2)火災、爆炸特性
類似于其他氣態烴類化合物，天然氣也是易燃的。在大氣環境下，與空氣混合時，其體積約占5％-15％的情況下，遇明火可產生爆燃。
(3)BOG氣體的危險性。
LNG儲存在絕熱儲罐中，任何熱量滲透到儲罐中，都會導致一定量的LNG汽化為氣體，這種氣體被稱為蒸發氣(BOG)。隨著BOG氣體的增加，儲罐內溫度、壓力將不斷上升，如上升過快將導致儲罐安全閥的起跳，甚至儲罐破裂。
BOG氣體的組分與LNG的組分有關。一般情況下，蒸發氣包括20％的氮，80％的甲烷和微量的乙烷。其含氮量是液體LNG中含氮量的20倍。當LNG蒸發時，氮和甲烷首先從液體中氣化。對于蒸發氣體，不論是溫度低于
2、LNG儲罐運行危險性
(1)因漏熱或絕熱破壞的危險
儲罐因漏熱必然要產生部分BOG氣體；當絕熱破壞時，罐內LNG會迅速受熱氣化，儲罐壓力劇增。此時，若儲罐泄壓速度低于升壓速度，可能會造成儲罐破裂等惡性事故的發生。
(2)儲罐液位超限產生的危險
儲罐高液位運行，易使儲罐壓力升高迅速，造成安全閥起跳，LNG氣體大量放散，并可能造成次生事故的發生。儲罐低液位運行，會出現低溫泵抽空的現象，從而造成設備損毀事故的發生。
儲罐的充裝量應符合《壓力容器安全技術監察規程》中充裝系數的要求，儲存液位宜控制在20-90％范圍內。儲罐應設置高低液位報警裝置，儲罐液相出口管應設置緊急切斷閥。
(3)渦旋或翻滾的危險
在LNG儲存和充注過程中，常發生一種被稱為“渦旋或翻滾”的非穩性現象。所謂渦旋，是指出現在液體溫度或密度分層的低溫容器中，底部液體由于漏熱而形成過熱，在一定條件下迅速到達表面并產生大量蒸氣的過程。渦旋現象通常出現在多組分液化氣體中。
渦旋主要是由于在向盛有LNG的低溫儲罐中充注新的LNG液體或者LNG中氮蒸發而使儲罐內的液體發生分層。分層液體在儲罐周邊漏熱的作用下，形成各自獨立的自然對流循環，進而使各層液體的密度不斷發生變化，見圖2。當相鄰兩層液體的密度近似相等時，兩個液層就會發生強烈混合，下層積聚的熱量突然釋放出來，同時伴隨著LNG表面蒸發率的驟增，幾乎可達到正常情況下蒸發率的250倍。蒸發產生的大量氣體，引起儲罐內壓力突然增大，導致大量天然氣排空，造成嚴重浪費，甚至可能毀壞儲罐及工藝系統，引起爆炸或火災，嚴重威脅人員和財產安全。
(二)LNG加氣站安全管理措施
通過對LNG加氣站危險性分析，使我們認識到加氣站安全運行的重要性。在加氣站日常運行中，我們必須采取以下措施，加強安全管理，杜絕事故發生。
1、應加強對加氣站設計、施工等環節的控制，確保本質安全。
(1)加氣站設計
加氣站設計要圍繞防止LNG泄漏和防止火源產生這兩個方面展開，工藝設計要簡潔、設備管道布置要合理、安防系統設置要有效。
加氣站應具備完善的運行功能和可靠的安全防范措施，站址選擇、設備選型必須符合相關規范要求，施工、驗收標準必須明確，不能因設計缺陷而給加氣站日后的生產運行留下隱患。
(2)加氣站施工
加氣站施工安裝必須由具備相應施工資質的單位負責實施。根據加氣站內容器、管道的設置，加氣站施工單位應取得由質量技術監督部門頒發的GC2級壓力管道安裝許可資格以及1級壓力容器安裝改造維修許可資格(或GC1級壓力管道安裝許可資格，或2級及以上鍋爐安裝許可資格)。
加氣站運行設備、管材等所有物資的采購，必須滿足設計文件的要求，不能擅自更改設備的規格型號、技術參數等。
加氣站施工驗收應按設計標準執行，尤其是隱蔽工程的驗收必須嚴格把關，上道工序驗收未合格的不得進入下道工序。
(3)技術檔案管理
涉及加氣站建設的技術檔案包括加氣站前期的初步設計文件、施工圖、整套施工資料、相關部門的審批手續及文件等。這些資料是加氣站建設的依據，應統一保管、永久保存。
2、要依法取得LNG車用氣瓶充裝資格，做到合法經營。
《氣瓶充裝許可規則》(TSG R4001-2006)規定：氣瓶充裝單位應當經省級質量技術監督部門批準，取得氣瓶充裝許可證后，方可在批準的范圍內從事氣瓶充裝工作。因此，LNG加氣站竣工驗收完畢，加氣站經營單位應立即向省級質量技術監督部門提出氣瓶充裝資格許可的書面申請，經評審合格取得充裝許可證后，方可從事LNG汽車加氣業務。
3、應加強安全基礎管理，防止各類事故的發生。
(1)建立健全加氣站各項安全管理制度和崗位操作規程。
安全制度和操作規程的健全完善是企業安全生產的保障。加氣站應結合LNG的特性和運行過程中潛在的危險性，制定相應的安全管理制度和操作規程，并嚴格遵照執行，從而規范加氣站操作人員的作業行為、夯實加氣站安全管理的基礎、防止安全事故的發生。
加氣站應建立健全的安全管理制度有崗位安全生產責任制、安全教育和培訓、安全檢查和隱患整改、事故報告和處理、危險作業、場站管理等。加氣站應制定的操作規程主要包括LNG槽車卸液、加氣、儲罐運行、儀表風系統、PLC控制系統等。
(2)落實操作人員的安全教育和防護工作，特種作業人員持證上崗。
加氣站要加強對操作人員的安全教育和培訓，定期組織學習加氣站安全制度、操作規程、應急預案等，以促進其安全素質和工作技能的提高。
加氣站要重視操作人員安全防護，應根據LNG的特性配備防靜電工作服、防凍手套、防護面罩等防護用品，并指導、督促操作人員正確使用，防止人身傷害事故的發生。
根據國家相關法律法規要求，加氣站特種作業人員還必須做到持證上崗，應取得的上崗證及發證部門見表1。
(3)做好生產現場的巡檢工作，消除各項安全隱患。
加氣站應重視日常安全巡查工作。根據LNG低溫的特性，儲罐或管道一旦發生泄漏或絕熱失效時，會出現結霜、冰凍或罐壁“冒汗”等易于辨認的跡象。檢查人員在巡查中能及時發現這些安全隱患并予以處理，從而防止事態的進一步擴大。操作人員要定時現場巡查LNG儲罐、低溫泵等設備的運行情況，記錄儲罐液位、壓力等運行參數，確保儲罐的安全運行。日常巡查還能有效杜絕“違章操作、違章指揮、違反勞動紀律”現象的發生。
4、應加強設備管理，確保設備運行安全。
加氣站應建立設備管理臺帳，完善設備管理臺帳。壓力容器(儲罐、泵池)、壓力管道(LNG管線)應在質量技術監督部門取得《壓力容器使用證》、 《特種設備使用登記證》后方可投入使用。
加氣站運行設備應做到定人管理，定期維護、定期檢驗。對站內消防設施也應定期檢查或試車，確保設施完好、運行正常。
5、應完善事故應急搶險預案，提高事故應急處置能力。
制訂事故應急預案的目的是為了提高對事故的處理能力，最大限度地減少事故中的人員傷亡和財產損失，控制危險源，排除現場災患，消除危害后果，分析總結事故經驗。
加氣站事故應急預案要明確事故上報流程、事故預警等級、接警處置程序、應急人員工作職責、事故應急措施等內容。事故應急措施的制定要科學，要結合加氣站的危險性分析，應具有可操作性。
事故應急預案應定期組織演習，每年不得少于1次。要通過演練，對事故應急預案進行不斷地修訂和完善，從而提高加氣站的事故應急處置能力。
五、結論
目前，LNG汽車加氣站產業布局現象正逐步顯現，截至2012年4月，國內已建成投運的LNG汽車加氣站已近300座，而去年同期僅僅只有100座。國內LNG汽車加氣站建設正在發展中不斷得以規范，在規范中不斷得以發展。相信隨著LNG汽車加氣站相關政策法規、規范標準的不斷完善，各項安全管理制度的不斷健全，以及LNG技術的不斷進步，LNG汽車加氣站的建設將更加規范、發展將更加迅猛、運行將更加安全。
參考文獻：
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[7]《企業投資項目核準暫行辦法》國發 [2004] 19號
[8]《國務院關于投資體制改革的決定》國發 [2004] 20號
本文作者：張寧
作者單位：浙江眾能天然氣利用有限公司
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