LNG汽車加氣站設計中的幾個問題

    LNG汽車加氣站(以下簡稱加氣站)的設計首先應根據建站場地的實際情況，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l為我公司在某地建設的LNG加氣站(站房式)和我公司開發(fā)的橇裝式加氣站建站費用的比較。

表1  兩種建站方式的費用比較

 

續(xù)表1

 

    ①站房式加氣站

    這種建站方式占地面積大，土地費用高，設備與基礎相連，施工周期長，加氣站的土建施工、設備安裝費用高。若城鎮(zhèn)處于LNG應用的初期，LNG汽車的數量少，LNG消耗量小，則成本回收周期長，這種建站方式適合已經有一定量LNG汽車或政府資金支持的城鎮(zhèn)。

    ②橇裝式加氣站

    這種建站方式占地面積小，土地費用低，設備絕大多數集成在一個或多個橇塊上，施工周期短，加氣站的土建施工、設備安裝費用少，建站整體造價低，易于成本回收。這種建站方式適合LNG加氣站建設初期。

    LNG加氣站工藝流程的選擇與LNG加氣站的建站方式有關，LNG加氣站的工藝主要包括3部分流程：卸車流程、儲罐調壓流程、加氣流程。

    LNG的卸車工藝是將集裝箱或槽車內的LNG轉移至LNG儲罐內的操作，LNG的卸車流程主要有

兩種方式可供選擇：潛液泵卸車方式、自增壓卸車方式

  ①潛液泵卸車方式

    該方式是通過系統(tǒng)中的潛液泵將LNG從槽車轉移到LNG儲罐中，目前用于LNG加氣站的潛液泵主要是美國某公司生產的TC34型潛液泵，該泵****流量為340 L／rain，****揚程為488 m，LNG卸車的工藝流程見圖1。潛液泵卸車方式是LNG液體經LNG槽車卸液口進入潛液泵，潛液泵將LNG增壓后充入LNG儲罐。LNG槽車氣相口與儲罐的氣相管連通，LNG儲罐中的BOG氣體通過氣相管充入LNG槽車，一方面解決LNG槽車因液體減少造成的氣相壓力降低，另一方面解決LNG儲罐因液體增多造成的氣相壓力升高，整個卸車過程不需要對儲罐泄壓，可以直接進行卸車操作。

    該方式的優(yōu)點是速度快，時間短，自動化程度高，無需對站內儲罐泄壓，不消耗LNG液體；缺點是工藝流程復雜，管道連接繁瑣，需要消耗電能。

      ②自增壓卸車方式

   LNG液體通過LNG槽車增壓口進入增壓氣化器，氣化后返回LNG槽車，提高LNG槽車的氣相壓力。將LNG儲罐的壓力降車O.4 MPa后，LNG液體經過LNG槽車的卸液口充人到LNG儲罐。自增壓卸車的動力源是LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差，由于LNG槽車的設計壓力為0.8 MPa，儲罐的氣相操作壓力不能低于0.4MPa，故****壓力差僅有O.4 MPa。如果自增壓卸車與潛液泵卸車采用相同內徑的管道，自增壓卸車方式的流速要低于潛液泵卸車方式，卸車時間長。隨著LNG槽車內液體的減少，要不斷對LNG槽車氣相空間進行增壓，如果卸車時儲罐氣相空間壓力較高，還需要對儲罐進行泄壓，以增大LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差。給LNG槽車增壓需要消耗一定量的LNG液體。

    自增壓卸車方式與潛液泵卸車方式相比，優(yōu)點是流程簡單，管道連接簡單，無能耗；缺點是自動化程度低，放散氣體多，隨著LNG儲罐內液體不斷增多需要不斷泄壓，以保持足夠的壓力差。

    在站房式的LNG加氣站中兩種方式可以任選其一，也可以同時采用，一般由于空間足夠建議同時選擇兩種方式。對于橇裝式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方式，可以簡化管道，降低成本，節(jié)省空間，便于設備整體成橇。

    儲罐調壓流程是給LNG汽車加氣前需要調整儲罐內LNG的飽和蒸氣壓的操作，該操作流程有潛液泵調壓流程兩種。

    ①潛液泵調壓流程

    LNG液體經LNG儲罐的出液口進入潛液泵，由潛液泵增壓以后進入增壓氣化器氣化，氣化后的天然氣經LNG儲罐的氣相管返回到LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調壓。采用潛液泵為儲罐調壓

時，增壓氣化器的入口壓力為潛液泵的出口壓力，美國某公司的TC34型潛液泵的****出口壓力為，一般將出口壓力設置為1.2 MPa，增壓氣化器的出口壓力為儲罐氣相壓力，約為0.6 MPa。增壓氣化器的人口壓力遠高于其出口壓力，所以使用潛液泵調壓速度快、調壓時間短、壓力高。

  ②自增壓調壓流程

    LNG液體由LNG儲罐的出液口直接進入增壓氣化器氣化，氣化后的氣體經LNG儲罐的氣相管返回LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調壓。采用這種調壓方式時，增壓氣化器的入口壓力為LNG儲罐未調壓前的氣相壓力與罐內液體所產生的液柱靜壓力(容積為30 m³的儲罐充滿時約為0.01 MPa)

之和，出口壓力為LNG儲罐的氣相壓力(約0.6MPa)，所以自增壓調壓流程調壓速度慢、壓力低。

    在加氣流程中由于潛液泵的加氣速度快、壓力高、充裝時間短，成為LNG加氣站加氣流程的****方式。

    對于LNG管道，絕熱無疑是一個非常重要的問題，管道絕熱的性能不僅影響到LNG的輸送效率，對整個系統(tǒng)的正常運行也會產生重要影響。LNG管道的絕熱結構主要有常規(guī)的絕熱材料包復型結構和真空夾套型結構。

    ①采用常規(guī)的絕熱材料包復型結構，由于不銹鋼管道的冷收縮問題，使得絕熱材料在包覆時需要預留一定的縫隙，補償管道的收縮。在這些管道的接口處要阻擋水蒸氣，但隨著時間的推移，這些絕熱材料還是會因吸水而喪失絕熱效果。采用這種絕熱方式的管道造價低，施工制作方便、快捷，適合橇裝式LNG加氣站使用。

     ②采用真空夾套型結構的管道，由于是內外雙層管，內管用于輸送LNG，承受LNG的輸送壓力；內外管之間為真空夾層，外管防止水分或者空氣進入真空夾層。采用這種結構，真空夾層可以隔絕空氣的對流傳熱，多層纏繞的鋁箔和紙絕熱材料可以隔絕輻射傳熱和熱傳導，整體來看這種結構的絕熱效果要優(yōu)于絕熱材料包復型結構。這種結構的制造工藝復雜，造價相對比較高，運行維護成本低，設備可靠性高，適用于站房式LNG加氣站。