一、壓縮天然氣儲配(供應)站
城鎮燃氣輸配系統中，隨燃氣性質(如天然氣、礦井氣、人工煤氣等)、供氣壓力不同，需建成具有不同功能的站、場，如靠近氣源的首站及分布于城區的罐站。可以劃分為接受氣源來氣、儲存燃氣、調節控制供氣壓力三種基本功能，凡具備儲存燃氣功能的站場，皆可稱為儲配站。
城市天然氣是逐月、逐日、逐時都在變化，但天然氣供應量不可能按用戶的用氣量而隨時改變，因此為了保證用戶需求，不間斷供氣，必須解決氣源和用氣的平衡問題。建造儲氣設施是解決城市用氣波動的基本措施。在建造儲配站時，首先在工程可行性研究階段，就要抓住設計方案的技術經濟比較，確定供氣和儲氣的方案與儲罐的容積和數量，使有限的資金得到合理利用以取得最大投資效益。城鎮居民、商業和工業企業燃氣用戶是依靠中、低壓管網系統供氣的，以CNG作氣源的燃氣供應系統，必須在該管網系統的起點建立相當于城鎮燃氣儲配站(或門站)的設施，對由母站來的氣瓶轉運車的CNG進行卸車、降壓和儲存，并按燃氣用戶的要求輸氣，可以把城鎮中、低壓管網系統起點處的CNG卸車、降壓、儲存工藝設施統稱為城鎮CNG供應站。
CNG供應站包括以下幾個系統：①卸車系統；②調壓換熱系統；③流量計量系統；④加臭系統；⑤控制系統；⑥加熱系統；⑦調峰儲氣系統(根據需要設置)。其作業流程框圖如圖5-1所示。
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1. 設計原則
儲氣站站址的選擇要科學合理，其與周圍建筑物、構筑物的防火間距必須滿足現行的國家標準《建筑設計防火規范》(GBJ 16)的有關規定，并遠離居民稠密區、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通信和交通樞紐等重要設施。
儲氣站站址應具有適宜的地形、工程地質、供電和給排水等條件。儲氣站建設應盡量少占農田，節約用地并應注意與城市總體景觀的協調。站內的消防設施、防火間距和消防車道應按現行的國家標準執行。
儲氣站宜設置測定天然氣組成、密度、熱值、濕度和各項有害雜質的儀器儀表，周圍宜設置圍柵和罐區排水設施。
天然氣儲存的儲罐設計應根據輸配系統所需儲氣總容量和氣體混配要求確定。儲氣站的儲氣方式及儲罐的形式應根據天然氣進站壓力、供氣規模、輸配管網壓力和各種儲罐及其相關設備等因素，經技術經濟比較后確定。確定儲罐單體或單組容積時，應考慮儲罐檢修期間供氣系統的調度平衡。
低壓儲氣罐宜分別設有天然氣進、出氣管，各管應設水封閥和閘閥。天然氣進出管的設計應能適應氣罐地基沉降引起的變形。水封閥的有效高度應取設計工作壓力(mmH2O)加500mm。低壓儲氣罐應設有指示器，顯示氣體儲量及可調節的高低限位聲、光報警裝置。
濕式儲氣罐的水封高度應通過計算得到，內側應設有溢水口，水封應設有上水管和防凍設施。干式儲氣罐密封系統必須能夠可靠連續地運行。
高壓儲氣罐宜分別設置天然氣進、出管(不需起混氣作用的高壓罐進出口管可合為一條)，應設置安全閥、壓力表。在罐頂和罐底各設一個人孔，在底部應設排水管，在頂部應設放散管。儲氣罐應設有防雷接地設施，其接地電阻應小于10Q。儲氣罐高度超過當地有關規定時，應設高度障礙標志。
2. 設計規模
儲氣站的主要作用是儲存一定量的天然氣，在發生意外，如檢修管道系統或用氣高峰時進行調配用。因此要根據城鎮天然氣最大輸供氣量和全城區最大日用氣量來確定儲氣規模，從設計的技術經濟方案比較上作出最佳選擇。
現舉南方某中等城市為例。
據該市用氣分析，城市用氣日調峰量為全城區最大日用氣量的50%。其量在2002年為24×104m3/d，到2006年為33.6×104m3/d，2010年以后逐步擴大到69.6×104m3/d。因此決定儲氣方式采用公稱容積10000m3、儲氣壓力1.6MPa的高壓球罐，分別于2002年、2006年、2011年建成2個、1個和2個，共計5個高壓球罐儲存天然氣。
由于季節調峰量和事故調峰量甚大，估計以上儲氣設施仍不能滿足要求，為安全可靠起見，在設計中可考慮建設一定規模的液化石油氣空混調峰站，以滿足高峰用氣要求。
3. 儲存方式和功能
儲存城市天然氣的形式有低壓儲存、高壓儲存、輸氣管線儲存、地下儲存、液化儲存等。目前國內常用低壓儲存和高壓儲存兩種形式。
低壓儲存是用濕式儲存罐和干式儲存罐進行儲存，工作壓力一般為數千帕。工作壓力波動不大，通常只用于氣源壓力比較低的供氣系統。低壓儲氣罐中濕式與干式比較見表5-5。
由表5-5可知，低壓儲氣采用干式儲氣罐是比較合適的。表5—6列出了天然氣儲氣罐中高壓、低壓儲氣罐的比較。
從表5-6兩者比較可知，一般采用高壓儲氣罐較為經濟合理。
在國外，利用高壓球罐儲存天然氣已較為普遍，很多國家已經建成各種規格的大型高壓球罐。
隨著我國石油、天然氣工業的發展，天然氣作為城市燃氣氣源已日漸增多，天然氣在城市燃氣中所占比例也逐漸增大，因此，高壓球罐也必將成為我國各城市天然氣儲存的主要設施。
由于球罐的制造、安裝的水平不斷提高，目前球罐的容積也在逐漸增大。如北京在1986年建成4臺5000m3的高壓天然氣球罐，20世紀90年代以來，重慶、成都、北京、天津等城市又相繼建成3300m3、5000m3、10000m3高壓儲氣球罐。
表5-5 低壓儲氣罐中濕式與干式比較
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項目 | ??? 低壓濕式螺旋罐 | ??? 曼型干式罐 |
罐內壓力 | ?隨儲氣罐塔節的增減而改變，燃氣壓力是波動的 | ?儲氣壓力穩定 |
罐內濕度 | ?罐內濕度大，出口燃氣含水分高 | ?儲氣氣體干燥 |
保溫蒸汽用量 | ?寒冷地區冬季保溫，除水槽加保護墻外，所有水封部位加引射器噴射蒸汽保溫，蒸汽用量大 | 無 |
使用壽命 | ?一般為30年，由于水槽底部細菌繁殖，使水中硫酸鹽生化還原成H2S，易使罐體內壁腐蝕 | ?一般為50年，由于內壁表面經常保持一層厚0.5mm的油膜，保護鋼板不受到腐蝕 |
抗震性能 | ?由于水槽各部塔節為浮動結構，在發生強地震和強風時易造成塔體傾斜，產生導輪錯動、脫絲、卡阻等現象 | 活塞不受強風和冰雪影響 |
基礎 | ?水槽內水量大，在軟土地基上建罐應進行基礎處理，但罐體允許有較大的沉降量 | 自重輕，地基處理簡單 |
罐體耗鋼量 | ??低 | 高(為濕式罐的1.35～1.5倍) |
罐體造價 | ?低 | 高(為濕式罐的1.5～2.0倍) |
安裝精度要求 | ?低 | ?高 |
表5-6 天然氣儲氣罐中高壓、低壓儲氣罐的比較
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項目 | 低壓儲氣罐 | 高壓儲氣罐 | 項目 | 低壓儲氣罐 | 高壓儲氣罐 |
儲氣壓力 | 低 | 高 | 運行費用 | 高(消耗電及油) | 低 |
供氣壓力 | 需加壓耗電 | 無需加壓耗電 | 單位占地面積 | 大 | 小 |
儲氣質量 | 另有油污夾帶 | 無油污夾帶 | 單位耗鋼量 | 大 | 小 |
儲罐構造 | 復雜 | 簡單 | 單位投資 | 高 | 低 |
施工要求 | 較嚴格 | 嚴格 | 施工周期 | 7～8個月 | 8～9個月 |
維修費用 | 高(密封油) | 低 | ? | ? | ? |
二、液化天然氣儲配(供應)站
液化天然氣(LNG)比其他燃料清潔，燃燒時溫室氣體排放量低，是公認的未來世界普遍采用的燃料。以前，如果說將天然氣液化，遠距離運輸作為燃料使用，是很困難的。但今天，液化天然氣已成為世界工業的重要組成部分，是令人矚目的新興工業之一。液化天然氣是將天然氣低溫冷卻液化，液化后體積約為常態下體積的1/600，便于運輸。多年來，LNG在世界上已經大量地應用，如發電、民用燃氣、汽車或火車的燃料等。在城市里布有天然氣的輸配管線，數以千計的LNG罐車在美國的高速公路上運輸，沒有發生過重大的事故。以LNG或CNG作燃料的汽車，雖然發生一些碰撞事故，但LNG燃料系統沒有發生重大的損壞，沒有引起LNG的泄漏和火災。當然，LNG的溫度很低，極易氣化，會引發一些低溫液化石油氣體帶來的安全問題。無論是設計還是操作，都應該像對待所有的易燃介質那樣小心。了解和掌握天然氣不同相態的物理特性及其燃燒特性，可有助于天然氣的安全使用。
(一) 液化天然氣的有關安全特性
1. 基本物理狀態
液化天然氣是以甲烷為主的液態混合物，常壓下的沸點溫度約為-162℃，密度大約為424kg/m3。LNG是非常冷的液體，在泄漏或溢出的地方，會產生明顯的白色蒸氣云。白色蒸氣云的形成，是空氣中的水蒸氣被溢出的LNG冷卻所致。當LNG轉變為氣體時，其密度為1.5kg/m3，氣體溫度上升到-107℃時，氣體密度與空氣的密度相當。意味著LNG氣化后，溫度高于-107℃時，氣體的密度比空氣小，容易在空氣中擴散。液態天然氣的容積大約是氣體的1/625。天然氣無毒、無味、無色，漏泄到空氣中不易發覺，因此，通常在天然氣管網系統中，有意地加入一種難聞的氣味，即加臭處理，以便氣體泄漏時易于察覺。
2. 燃燒特性
燃燒范圍是指可燃氣體與空氣形成混合物，能夠產生燃燒或爆炸的濃度范圍。通常用燃燒下限和燃燒上限來界定其燃燒范圍，只有當燃料在空氣中的比例在燃燒范圍之內，混合氣體才可能產生燃燒。對于天然氣，在空氣中達到燃燒的比例范圍比較窄，其燃燒范圍大約在體積分數的5%～15%之間，即體積分數低于5%和高于15%都不會燃燒。由于不同產地的天然氣組分會有所差別，燃燒范圍的值也會略有差別。LNG的燃燒下限明顯高于其他燃料，柴油在空氣中的含量只需要達到體積分數0.6%，點火就會燃燒。
在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體積分數的6%～13%。燃燒速度是火焰在空氣-燃料的混合物中的傳遞速度。燃燒速度也稱為點燃速度或火焰速度。天然氣的燃燒速度相對比較慢，其最高燃燒速度只有0.3m/s。隨著天然氣在空氣中的比例增加，燃燒速度亦增加。所以在敞開的環境條件下，LNG和蒸氣一般不會因燃燒引起爆炸。天然氣燃燒產生的黑煙很少，導致熱輻射也少。碳氫化合物的燃燒極限比甲烷的低。如果LNG中碳氫化合物的含量增加，將使LNG的燃燒范圍的下限降低。
自動著火溫度是可燃氣體混合物，在達到某一溫度后，能夠自動點燃著火的最低溫度。自動著火溫度并不是一個固定值，它和空氣與燃料的混合濃度和混合氣體的壓力有關。在大氣壓條件下，純甲烷的平均自動著火溫度為650℃。如果混合氣體的溫度高于自動著火點，則在很短的時間后，氣體將會自動點燃。如果溫度比著火點高得多，氣體將立即點燃。LNG的自動著火溫度隨著組分的變化而變化，例如，若LNG中碳氫化合物的重組分比例增加，則自動著火溫度降低。
除了受熱點火外，天然氣也能被火花點燃。如衣服上的靜電，也能產生足夠的能量點燃天然氣。因此，工作人員不能穿化纖布(尼龍、腈綸等)類的衣服操作天然氣，化纖布比天然纖維更容易產生靜電。
3. 低溫特性
LNG既有可燃的特性，又有低溫的特性。低溫液體的處理和操作并不是一門新的技術。在許多標準中，低溫設備的操作有比較明確的要求。對于安全的考慮，主要是在低溫條件下，一些材料會變脆、易碎。使設備產生損壞，引起LNG的泄漏。如今低溫液氮和液氧的應用更為普遍。LNG的溫度還沒有液氮和液氧的溫度低。從低溫介質安全操作的角度，與液氮和液氧的安全考慮基本是一致的，主要是防止低溫條件下材料的脆性斷裂和冷收縮對設備引起的危害。操作時主要是防止低溫流體對人體的低溫灼傷。
天然氣的低溫特性對人體生理上的影響很大。曾經有過報道，人員暴露在甲烷的體積分數為9%的氣氛中沒有什么不良反應。如果吸入含量更高的氣體，會引起前額和眼部有壓迫感，但只要恢復呼吸新鮮空氣，就可消除這種不適的感覺。如果持續地暴露在這樣的氣氛環境下，會引起意識模糊和窒息。甲烷是一種普通的窒息物質。LNG與外露的皮膚持續接觸，會引起嚴重的低溫灼傷和組織損壞。
天然氣在空氣中的體積分數大于40%時，如果吸入過量的天然氣會引起缺氧窒息。如果吸入的是冷氣體，對健康是有害的。若是短時間內吸進冷氣體，會使呼吸不舒暢，而長時間的呼吸冷氣體，將會造成嚴重的疾病。雖然LNG蒸氣是無毒的，如果吸進純的LNG蒸氣，會迅速失去知覺，幾分鐘后死亡。當大氣中的氧含量逐漸減少時，工作人員有可能警覺不到，慢慢地窒息，待到發覺時已經很晚了。緩慢窒息的過程分成4個階段階段，見表5-7。
表5-7 緩慢窒息的過程
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階?段 | 氧氣的體積分數/% | ? |
第一階段 | 14～21 | 脈搏增加，肌肉跳動影響呼吸 |
第二階段 | 10～14 | 判斷失誤，迅速疲勞，對疼痛失去知覺惡心， |
第三階段 | 6～10 | 嘔吐，虛脫，造成永久性腦部傷害 |
第四階段 | ＜6 | 呼吸停止，死亡 |
當空氣中氧氣的體積分數低于10%，天然氣的體積分數高于50%，對人體會產生永久性傷害。在這種情況下，工作人員不能進入LNG蒸氣區域。
天然氣的主要組分是甲烷，其臨界溫度為190.58K(-82.57℃)，故在常溫下，無法僅靠加壓將其液化，需要采用液化工藝，將天然氣最終在溫度為112K、壓力為0.1MPa左右的條件下將其液化。其密度為標準狀態下甲烷的600多倍，體積能量密度為汽油的72%，十分有利于輸送和儲存。
但是，由于LNG本身具有易燃、易爆的危險性，又具有低溫儲存的特點，因此，LNG站在建設布局、設備安裝、操作管理等安全方面提出了很高的要求。
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