lng汽車(chē)加氣站設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　LNG汽車(chē)加氣站設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　【摘要】本文介紹了LNG汽車(chē)加氣站建站方式以及站址的選擇，詳細(xì)闡明了LNG加氣站的工藝流程，對(duì)設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題進(jìn)行了探討。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】LNG加氣站 工藝流程 設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>

2、<b>　　一、前言 </b></p><p><b>　　建站方式的選擇 </b></p><p>　　LNG汽車(chē)加氣站(以下簡(jiǎn)稱加氣站)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)建站場(chǎng)地的實(shí)際情況, 選擇合適的建站方式。目前加氣站的建站方式主要有2種: 站房式、橇裝式。表1為某地建設(shè)的LNG站房式和橇裝式建站費(fèi)用的比較。 </p><p>&l

3、t;b>　　1、站房式加氣站 </b></p><p>　　這種建站方式占地面積大, 土地費(fèi)用高, 設(shè)備與基礎(chǔ)相連, 施工周期長(zhǎng), 加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費(fèi)用高。若城鎮(zhèn)處于LNG應(yīng)用的初期, LNG汽車(chē)的數(shù)量少, LNG消耗量小, 則成本回收周期長(zhǎng), 這種建站方式適合已經(jīng)有一定量LNG 汽車(chē)或政府資金支持的城鎮(zhèn)。 </p><p><b>　　2、橇裝式加氣

4、站 </b></p><p>　　這種建站方式占地面積小, 土地費(fèi)用低, 設(shè)備絕大多數(shù)集成在一個(gè)或多個(gè)橇塊上, 施工周期短, 加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費(fèi)用少, 建站整體造價(jià)低,易于成本回收。這種建站方式適合LNG 加氣站建設(shè)初期。 </p><p><b>　　二、站址選擇 </b></p><p>　　目前, LNG加氣示范站的

5、服務(wù)對(duì)象為城市公交車(chē), 發(fā)展對(duì)象為城市區(qū)間車(chē)及出租車(chē)。加氣站布點(diǎn)是否合理直接影響到LNG 汽車(chē)的推廣。若加氣站的服務(wù)對(duì)象為公交車(chē), 選址在公交車(chē)的停車(chē)場(chǎng)附近比較合適, 便于晚間集中加氣。若服務(wù)對(duì)象為城市區(qū)間車(chē), 可考慮在高速公路沿線的加油站處合建。若服務(wù)對(duì)象為出租車(chē), 則要充分考慮出租車(chē)加氣的便利性, 合理布點(diǎn), 建議盡量與現(xiàn)有的加油站合建。目前, 國(guó)內(nèi)還未出臺(tái)針對(duì)LNG 氣化站、加氣站的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范, 在LNG 氣化站設(shè)計(jì)中,

6、 行業(yè)普遍認(rèn)可的是參照LPG 相關(guān)規(guī)范。其理論依據(jù)是基于LNG 和LPG的特性參數(shù)。LNG 的主要成分為CH4, LPG的主要成分為C3H8、C4H10。如表二所示 </p><p>　　表二CH4、C3H8、C4H10的特性參數(shù) </p><p>　　由此可見(jiàn), 同樣條件下, LPG要比LNG 危險(xiǎn)性大。規(guī)范中參照?qǐng)?zhí)行的LPG 處于常溫、壓力儲(chǔ)存狀態(tài), 因此LNG與LPG 比較, 在理論

7、上是較為安全的。實(shí)踐證明, 在LNG氣化站中參照?qǐng)?zhí)行LPG 規(guī)范是安全可靠的 。而在LNG 加氣站設(shè)計(jì)中, 若與LNG氣化站一樣, 參照LPG 的相關(guān)規(guī)范, 這在寸土寸金的市區(qū)建設(shè)LNG 加氣站沒(méi)有占地上的優(yōu)勢(shì), 加氣站設(shè)計(jì)采用了控制自身的安全性作為設(shè)計(jì)原則, 在保證工藝和設(shè)備技術(shù)安全可靠的前提下, 吸取國(guó)外的設(shè)計(jì)理念, 在征得消防等有關(guān)部門(mén)同意后, 采用美國(guó)消防協(xié)會(huì)..汽車(chē)用液化天然氣( LNG)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)..NFPA 57 - 1

8、999標(biāo)準(zhǔn): 50 m3 儲(chǔ)罐圍堰與建、構(gòu)筑物的安全間距為7. 6m, 50 m3 儲(chǔ)罐與站區(qū)圍墻及卸車(chē)接頭的安全間距分別為5. 0m和0. 46 m 。根據(jù)上述的安全間距, 一座日加氣50~ 100輛公交車(chē)的LNG 加氣站占地面積為800~ 1 000 m2,依據(jù)實(shí)際地形而異。長(zhǎng)沙和烏魯木齊的兩座LNG加氣站占地均約900 m2。儲(chǔ)罐與站外的安全間距還是參照LPG的規(guī)范執(zhí)行, 這便于消防審查。 </p><p>

9、;　　三、LNG加氣站的工藝流程 </p><p>　　LNG加氣站的工藝分4 個(gè)部分: 卸車(chē)流程、調(diào)壓流程、加氣流程、卸壓流程。如圖一所示 </p><p>　　圖一 LNG加氣站工藝流程示意圖 </p><p><b>　　1、卸車(chē)流程 </b></p><p>　　LNG的卸車(chē)工藝是將集裝箱或槽車(chē)內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至L

10、NG儲(chǔ)罐內(nèi)的操作, LNG 的卸車(chē)流程主要有兩種方式可供選擇: 潛液泵卸車(chē)方式、自增壓卸車(chē)方式 。潛液泵卸車(chē)方式該方式是通過(guò)系統(tǒng)中的潛液泵將LNG 從槽車(chē)轉(zhuǎn)移到LNG 儲(chǔ)罐中,LNG 卸車(chē)的工藝流程見(jiàn)圖1。潛液泵卸車(chē)方式是LNG 液體經(jīng)LNG 槽車(chē)卸液口進(jìn)入潛液泵, 潛液泵將LNG 增壓后充入LNG儲(chǔ)罐。LNG 槽車(chē)氣相口與儲(chǔ)罐的氣相管連通, LNG 儲(chǔ)罐中的BOG 氣體通過(guò)氣相管充入LNG槽車(chē), 一方面解決LNG 槽車(chē)因液體減少造成的

11、氣相壓力降低, 另一方面解決LNG儲(chǔ)罐因液體增多造成的氣相壓力升高, 整個(gè)卸車(chē)過(guò)程不需要對(duì)儲(chǔ)罐泄壓, 可以直接進(jìn)行卸車(chē)操作。該方式的優(yōu)點(diǎn)是速度快, 時(shí)間短, 自動(dòng)化程度高, 無(wú)需對(duì)站內(nèi)儲(chǔ)罐泄壓, 不消耗LNG液體;缺點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜,管道連接繁瑣,需要消耗電能。 </p><p>　　圖二 潛液泵卸車(chē)工藝流程 </p><p><b>　　自增壓卸車(chē)方式 </b>&l

12、t;/p><p>　　見(jiàn)圖三, LNG 液體通過(guò)LNG槽車(chē)增壓口進(jìn)入增壓氣化器, 氣化后返回LNG 槽車(chē),提高LNG槽車(chē)的氣相壓力。將LNG 儲(chǔ)罐的壓力降至0. 4MPa后, LNG液體經(jīng)過(guò)LNG槽車(chē)的卸液口充入到LNG儲(chǔ)罐。自增壓卸車(chē)的動(dòng)力源是LNG 槽車(chē)與LNG 儲(chǔ)罐之間的壓力差, 由于LNG 槽車(chē)的設(shè)計(jì)壓力為0. 8MPa, 儲(chǔ)罐的氣相操作壓力不能低于0. 4MPa, 故最大壓力差僅有0. 4MPa。隨著LNG

13、槽車(chē)內(nèi)液體的減少, 要不斷對(duì)LNG 槽車(chē)氣相空間進(jìn)行增壓, 如果卸車(chē)時(shí)儲(chǔ)罐氣相空間壓力較高, 還需要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行泄壓, 以增大LNG 槽車(chē)與LNG 儲(chǔ)罐之間的壓力差。給LNG 槽車(chē)增壓需要消耗一定量的LNG液體。自增壓卸車(chē)方式與潛液泵卸車(chē)方式相比, 優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單, 管道連接簡(jiǎn)單, 無(wú)能耗; 缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低, 放散氣體多, 隨著LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)液體不斷增多需要不斷泄壓, 保持足夠壓力差。 </p><p>　　圖

14、三 自增壓卸車(chē)工藝流程 </p><p>　　在站房式的LNG 加氣站中兩種方式可以任選其一, 也可以同時(shí)采用, 一般由于空間足夠建議同時(shí)選擇兩種方式。對(duì)于橇裝式LNG 加氣站, 由于空間的限制、電力系統(tǒng)的配置限制, 建議選擇自增壓卸車(chē)方式, 可以簡(jiǎn)化管道, 降低成本, 節(jié)省空間, 便于設(shè)備整體成橇。 </p><p><b>　　2、調(diào)壓流程 </b></p&

15、gt;<p>　　由于汽車(chē)上車(chē)載瓶中的液體必須是飽和液體,為此在給汽車(chē)加氣之前須對(duì)儲(chǔ)罐中的LNG進(jìn)行升壓升溫, 使之成為飽和液體方可給汽車(chē)加氣。升壓方式: 通過(guò)儲(chǔ)罐壓力調(diào)節(jié)器升壓、通過(guò)泵低速循環(huán)進(jìn)行升壓、通過(guò)儲(chǔ)罐壓力調(diào)節(jié)器與泵低速循環(huán)聯(lián)合使用進(jìn)行升壓。建議LNG 加氣站應(yīng)采取調(diào)飽和器和LNG泵聯(lián)合調(diào)飽和的方式，可以大大縮短LNG 的調(diào)飽和時(shí)間，避免加氣車(chē)輛的長(zhǎng)時(shí)間等待。 </p><p><b

16、>　　3、加氣流程 </b></p><p>　　儲(chǔ)罐中的飽和液體LNG 通過(guò)泵加壓后由加氣槍給汽車(chē)加氣, 最高加氣壓力可達(dá)到1. 6MPa。在給車(chē)載瓶加氣前應(yīng)先給車(chē)載瓶卸壓, 通過(guò)回氣口回收車(chē)載瓶中余氣。目前, 該部分氣體進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中, 增設(shè)車(chē)載瓶到儲(chǔ)罐氣相的回流管, 同時(shí)設(shè)置計(jì)量裝置, 便于對(duì)車(chē)載瓶中余氣進(jìn)行回收和計(jì)量。 </p><p><

17、;b>　　4、卸壓流程 </b></p><p>　　在給儲(chǔ)罐升壓過(guò)程中, 儲(chǔ)罐中的液體同時(shí)在不斷地蒸發(fā), 這部分氣化了的氣體如不及時(shí)排出, 儲(chǔ)罐壓力會(huì)越來(lái)越大。當(dāng)儲(chǔ)罐壓力大于設(shè)定值時(shí), 相關(guān)閥門(mén)打開(kāi), 釋放儲(chǔ)罐中的氣體, 降低壓力, 保證儲(chǔ)罐安全。目前, 該部分氣體進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中, 該部分氣體通過(guò)調(diào)壓后送入附近燃?xì)夤芫W(wǎng)。 </p><p><b

18、>　　四、主要設(shè)備 </b></p><p><b>　　1、LNG 儲(chǔ)罐 </b></p><p>　　LNG 加氣站采用的低溫壓力儲(chǔ)罐為真空粉末絕熱儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐分為內(nèi)罐和外罐兩層，內(nèi)罐材質(zhì)為0Cr18Ni9，外罐材質(zhì)為16MnR。內(nèi)外罐之間采用真空粉末絕熱，真空隔熱層厚度為250 mm。儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)率小于0． 25%，充裝系數(shù)為0． 9。儲(chǔ)罐上裝有

19、高、低液位報(bào)警設(shè)施，內(nèi)罐壓力高報(bào)警設(shè)施，超壓自動(dòng)排放罐頂氣體的自力式降壓調(diào)節(jié)閥以及安全閥等，以保證儲(chǔ)罐的安全。在儲(chǔ)罐進(jìn)、出口的LNG 管道上設(shè)有緊急切斷閥，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，可迅速關(guān)閉閥門(mén)，以保證系統(tǒng)安全。 </p><p><b>　　2、LNG 泵 </b></p><p>　　輸送LNG 這類低溫的易燃介質(zhì)，不僅要求輸送泵能承受低溫，而且對(duì)其氣密性能和電氣方面

20、的安全性能要求很高。隨著對(duì)泵結(jié)構(gòu)、材料等方面的研究有了很大的進(jìn)展，一種安裝在密封容器內(nèi)的潛液式電動(dòng)泵在LNG 系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是將泵與電動(dòng)機(jī)整體安裝在一個(gè)密封的金屬容器內(nèi)，不需要軸封，也不存在軸封的泄漏問(wèn)題。 </p><p>　　3、LNG 加氣機(jī) </p><p>　　LNG 加氣機(jī)是依據(jù)直接測(cè)量流體介質(zhì)質(zhì)量的原理，利用先進(jìn)的傳感和微電腦測(cè)控技術(shù)，具有高精度、多功能的

21、新型LNG 加液計(jì)量裝置，主要用于計(jì)量充入LNG 車(chē)載瓶的液量。同時(shí)，加氣機(jī)應(yīng)用微測(cè)控技術(shù)對(duì)計(jì)量過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，顯示屏直接顯示被測(cè)液體的流量、單價(jià)、金額及加液量累計(jì)值，可遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中央管理。 </p><p>　　4、調(diào)飽和器和卸車(chē)增壓器 </p><p>　　LNG 加氣站采用的調(diào)飽和器和卸車(chē)增壓器均為空溫式換熱器，LNG 通過(guò)吸收環(huán)境熱量達(dá)到氣化升溫的目的，能耗很低。為了提

22、高氣化速率和換熱效率，調(diào)飽和器和卸車(chē)增壓器的主體通常采用耐低溫的鋁合金縱向翅片管，且擁有很大的換熱面積。其影響因素主要為流量、工作壓力、工作周期、大氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)力、日照等。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　LNG 汽車(chē)是繼CNG 汽車(chē)和LPG 汽車(chē)之后于近年才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種新型環(huán)保天然氣汽車(chē)。由于LNG 燃料密度大, 儲(chǔ)氣

23、瓶自身輕、占用空間小, 汽車(chē)一次充氣能行駛300~ 800 km。同時(shí), 又能像油品一樣運(yùn)輸,不僅具有CNG 和LPG 的優(yōu)點(diǎn), 而且克服了它們的不足,因此具有更強(qiáng)的實(shí)用性。目前已經(jīng)公認(rèn), LNG 汽車(chē)具有經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保、適用、方便、機(jī)動(dòng)等優(yōu)勢(shì), 是天然氣汽車(chē)的發(fā)展方向, 同時(shí)也是城市規(guī)模化發(fā)展天然氣汽車(chē)的理想途徑。 </p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】 </b></p>