LNG汽车加气站工艺设计与设备配置

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　　[摘要]：本文结合海南海然嘉润天然气有限公司建设的两座LNG汽车加气站（一座房站式和另一座撬装式），两座站的建设实践经验来分析，列出建站的规范和标准，工艺分析，设备设施的选择配置，并对主要设备设施进行了分析论述，对今后LNG汽车加气站的建设起到指导意义。
　　[关键词]：LNG；LNG工艺；LNG储罐；LNG气化器
　　
　　前言
　　 天然气在常压下深冷到-162℃，即成为液化天然，简称LNG，其体积为标态时的1/625。液化天然气（LNG）是一种清洁、高效的绿色能源，它的推广和应用对改变我国能源结构，降低我国GDP能耗指标提高能源利用效率，改善环境污染等具有积极的意义。LNG汽车具有单次加气行驶里程长、清洁、环保等特点，受到越来越广泛的关注。北京、乌鲁木齐、内蒙古、安徽、陕西、长沙、贵阳、海南、杭州等地正在积极推广LNG汽车及加气站。
　　 2、技术规范与标准
　　 目前，国内尚未发布专门针对LNG汽车加气站的设计、施工和验收规范。当前国内外主要采用的规范与标准如下：
　　 2.1、国内标准：《石油天然气工程设计防火规范》GB50183；《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》GB/T20368；《建筑设计防火规范》GB50016；《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501；《建筑物防雷设计规范》GB50057；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058。
　　 2.2国外标准：美国国家防火协会NFPA59A《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》（2002年版）；美国国家防火协会NFPA 57《液化天然气（LNG）车辆燃料系统规范》（2002年版）。
　　 3、工艺流程
　　 LNG汽车加气站的设计首先应根据场地实际情况，选择合适的建站方式。目前加气站的建站方式主要有2种：站房式、橇装式。LNG汽车加气站设有一台LNG储罐，其既有接受LNG的功能又有供给LNG的功能。LNG储罐从LNG槽车接受到LNG，调节使用饱和状态，然后供给LNG汽车车用瓶加LNG。如下简图：  LNG加气站的工艺主要包括4部分流程：卸车流程、储罐调压流程、加气流程和卸压流程。
　　 3．1 、卸车流程
　　 把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内，此过程可通过三种方式实现：(1)通过卸车增压器卸车；(2)通过浸没式加气泵卸车；(3)通过增压器和泵联合卸车。本加气示范站采用第三种方式。选用设备规格为：卸车增压器200Nm3/h，浸没式泵流量40～200l/min，压力0.2～1.2Mpa。实际工作时卸一台标准集装箱的时间约为1.8小时。该方式优点是缩短了卸车时间，缺点是耗能、在卸液快完时如不注意泵容易遭损害、工艺流程相对复杂。笔者认为：三种卸车方式中应首选第一种，采用储罐上、下进液同时进行的方式。该方式优点是：简单、不耗能。缺点是卸车时间长，卸一台标准集装箱时间约为2.5～3.0小时。建议在加气站场地许可的情况下，加大卸车增压器。如选用300NmVh的卸车增压器，则卸一台标准集装箱的时间约为2.0小时。第二种卸车方式不建议采用。 3.2、调压流程
　　 由于目前汽车上的车载瓶本身不带增压器，因此车载瓶中的液体必须是饱和液体。为此在给汽车加液之前首先对储罐中的LNG进行调压，使之成为饱和液体方可给汽车加气。调压方式也有三种：(1)通过储罐压力调节器调压；(2)通过泵低速循环进行调压；(3)通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行调压。实际工作时测得：采用200Nm讥的压力调节器对30m³的储罐调节饱和液体压力，达到0.5Mpa时所需时间为8～10小时，依外界气候的温度不同而异。这对汽车加气带来很大不便。储罐调压应采用第三种方式较为合理，并且压力调节器应有备用，可能的话还应增大其规格。这样，虽然增加了投资、能耗，但大大缩短了调压时间，理论上计算可在3.0～4.0小时实现，从而确保加气时间。如单采用第二种方式其调压时间仍为偏长。 3.3、加气流程   储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加气枪给汽车加气，加气压力为1.6Mpa。在给车载瓶加气前首先应给车载瓶卸压，通过回气口回收车载瓶中余气。目前，该部分气进行放空处理。建议在以后的加气站中，增设车载瓶到储罐气相的回流管，同时设计量装置，便于对车载瓶中余气进行回收和计量。3.4、卸压流程  在给储罐调压过程中，储罐中的液体同时在不断的蒸发和气化，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐压力会越来越大，当储罐压力大于设定值时，相关阀门打开，释放储罐中的气体，降低压力，保证储罐安全。目前，该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中，该部分气体通过调压后送人附近市政管网系统。 4、LNG站工艺设备设施的选择配置
　　 LNG加气站的主要设备有LNG储槽、低温泵、蒸发器、售气机、控制系统和安全系统等，可实现给LNG车辆加注LNG液体的功能，流程类似于普通的加油站。
　　 4.1、LNG储罐
　　 一台30m3/1.2MPa-LNG储罐采用了卧式高真空多层缠绕绝形式，为卧式双圆筒式结构，内筒为0Cr18Ni9或进口304不锈钢板制成，外筒为16MnR钢板制成，内外筒之间采用专用的八胶木支撑结构。采用高真空多层缠绕绝热结构，夹层厚度125mm，在保障绝热性能的基础上最大限度地增加了储罐的有效容积。
　　 4.2、LNG泵
　　 u LNG泵为潜液式两级离心泵，泵整体安装在一个真空绝热容器中，正常工作过程始终处于冷态，确保能够随时启泵加气；u LNG泵由一台变频器控制其速度和流量，适应卸车、调压和加气等模式下不同的排量和压力要求；u 真空泵池按ACD公司的推荐尺寸和国家GB150制作，具有足够的保冷性能，泵体的真空外壳在运行过程中没有结霜现象，24小时内低温液体蒸发50%，并可快速拆开进行维修。
　　 4.3、LNG售气机
　　 工艺模式加气时，将加气枪连接到汽车加气口上，LNG通过加气管路进入汽车储罐，流量计将计量脉冲信号传输给微机控制器，微机控制器进行处理后，通过显示器显示总量和金额。回气管路是为了卸放车载瓶中的高压气体。吹扫管路是用于吹除加气枪和加气口上的霜雪或污物，保证密封和便于操作。
　　 4.4、调压汽化器
　　 LNG阀门、LNG输送管道应满足输送LNG压力、流量要求，且具备耐低温性能(-196℃)。主要包括LNG截止阀、安全阀、止回阀、紧急切断阀、升压调和节阀等，各满足工艺流程位置技术要求。
　　 5、LNG站工艺设备设施的运作情况由于严格按工艺技术要求选择，制造过程中严格执行工艺制造标准，安装过程中从安装就位、焊口焊接、焊口检验、吹扫、强度试验、严密性试验和预冷试验严格把关，运作过程严格操作规范，LNG汽车加气站设备设施自投用以来，运作情况良好。
　　 6、结语
　　 LNG汽车具有经济、安全、环保、机动等优势，是天然气汽车的发展方向，同时也是城市规模化发展天然气汽车的理想途径。LNG汽车技术在我国正处于起步阶段，关键技术有待研发，相关标准规范有待制定，为推广和发展LNG汽车奠定基础。
　　
　　[参考文献]：
　　[1] GB 50156―2002，汽车加油加气站设计与施工规范(2006年版)[S].
　　[2] 刘新领.液化天然气供气站的建设[J].煤气与热力: 2002, (1) .
　　
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