1 LNG汽車加氣站的基本構(gòu)成
LNG汽車加氣站主要由LNG槽車、LNG儲(chǔ)罐、卸車／調(diào)壓增壓器、LNG低溫泵、加氣機(jī)及LNG車載系統(tǒng)等設(shè)備組成。LNG汽車加氣站一般分為常規(guī)站和橇裝站。
①常規(guī)站：建在固定地點(diǎn)，LNG通過(guò)卸氣裝置，儲(chǔ)存在LNG儲(chǔ)罐中，采用加氣機(jī)給汽車加LNG。
②橇裝站：將加氣站相關(guān)設(shè)備和裝置安裝在汽車或橇體上，工廠高度集成，便于運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移，適用于規(guī)模較小的加氣站。
2 LNG汽車加氣站的工藝流程
LNG汽車加氣站的工藝流程分為卸車流程、調(diào)壓流程、加氣流程及卸壓流程4個(gè)步驟。
①卸車流程
將集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG汽車加氣站儲(chǔ)罐內(nèi)，有3種方式：增壓器卸車、浸沒(méi)式低溫泵卸車、增壓器和低溫泵聯(lián)合卸車。
a．增壓器卸車
通過(guò)增壓器將氣化后的氣態(tài)天然氣送人LNG槽車，增大槽車的氣相壓力，將槽車內(nèi)的LNG壓人 LNG儲(chǔ)罐。此過(guò)程給槽車增壓，所以卸完車后需要給槽車減壓0．2～0．3 MPa，需排出大量的氣體。
b．浸沒(méi)式低溫泵卸車
將LNG槽車和LNG儲(chǔ)罐的氣相空間相連通，通過(guò)低溫泵將槽車內(nèi)的LNG卸入LNG儲(chǔ)罐。
c．增壓器和低溫泵聯(lián)合卸車
先將LNG槽車和LNG儲(chǔ)罐的氣相空間相連通，然后斷開(kāi)，在卸車的過(guò)程中通過(guò)增壓器適當(dāng)增大槽車的氣相壓力，用低溫泵卸車。
第1種卸車方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電能，工藝流程簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是產(chǎn)生較多的放空氣體，卸車時(shí)間長(zhǎng)。第2種卸車方式的優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生放空氣體；缺點(diǎn)是耗能，工藝流程相對(duì)復(fù)雜。第3種卸車方式與第2種卸車方式相比，卸車時(shí)間相差不多，缺點(diǎn)是耗電能，也產(chǎn)生放空氣體，流程較復(fù)雜。一般工程上選用第2種卸車方式。
②調(diào)壓流程
LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要車載氣瓶?jī)?nèi)的飽和液體壓力較高，一般為0．52～0．83 MPa，而運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)LNG飽和液體的壓力越低越好。因此，在為汽車加氣之前，需使儲(chǔ)罐中的LNG升壓以得到一定壓力的飽和液體，同時(shí)在升壓的過(guò)程中飽和溫度相應(yīng)升高。升壓有3種方式：增壓器升壓、泵低速循環(huán)升壓、增壓器與泵低速循環(huán)聯(lián)合升壓。這3種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要進(jìn)行選用。
③加氣流程
儲(chǔ)罐中的飽和液體LNG通過(guò)低溫泵加壓后經(jīng)過(guò)計(jì)量由加氣機(jī)給汽車加氣，分為單線、雙線加氣。當(dāng)車載儲(chǔ)氣瓶壓力較低時(shí)，車載儲(chǔ)氣瓶采用上進(jìn)液噴淋式，加進(jìn)去的LNG直接吸收車載氣瓶?jī)?nèi)氣體的熱量，使氣瓶?jī)?nèi)壓力降低，減少放空氣體，并提高了加氣速度。當(dāng)車載儲(chǔ)氣瓶壓力較高時(shí)，采用雙線加氣，通過(guò)回氣管，將車載儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的氣體回收至 LNG儲(chǔ)罐中。
④卸壓流程
由于系統(tǒng)漏熱，LNG氣化導(dǎo)致系統(tǒng)壓力升高，或者在使儲(chǔ)罐升壓過(guò)程中，儲(chǔ)罐中的液體不斷地氣化，這部分氣化了的氣體如不及時(shí)排出，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力越來(lái)越大。當(dāng)系統(tǒng)壓力大于設(shè)定值時(shí)，通過(guò) BOG回收系統(tǒng)或者打開(kāi)安全閥，釋放系統(tǒng)中的氣體，降低壓力，保證系統(tǒng)安全。
3調(diào)飽和壓力和不調(diào)飽和壓力
液化天然氣的飽和壓力是在給定壓力下，與液相平衡的蒸氣壓力。LNG飽和壓力、密度隨飽和溫度的變化見(jiàn)圖1，由圖1可知：
①在給定溫度下，液化天然氣對(duì)應(yīng)一定的飽和壓力，不同溫度下，液化天然氣的飽和壓力不同。
②調(diào)壓過(guò)程中，飽和溫度越高，LNG的對(duì)應(yīng)飽和壓力也越高，LNG的密度越小。
LNG汽車加氣站調(diào)飽和壓力是把儲(chǔ)罐內(nèi)的液化天然氣飽和壓力調(diào)至所需要的飽和壓力，再將液化天然氣加注給汽車，而不調(diào)飽和壓力是直接將儲(chǔ)罐內(nèi)的液體加注給汽車。調(diào)飽和壓力和不調(diào)飽和壓力的工藝流程見(jiàn)圖2。
3．1調(diào)飽和壓力
采用調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線與國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入使用的LNG汽車相匹配。通常LNG儲(chǔ)存在溫度為 一161℃、壓力約為0．1 MPa的低溫儲(chǔ)罐內(nèi)，LNG汽車加氣站以0.6～0.8 MPa的壓力將LNG加注到車載儲(chǔ)氣瓶中。0.6～0.8 MPa是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的壓力心，為達(dá)到此壓力，需要將LNG進(jìn)行調(diào)壓以得到飽和液體，同時(shí)在升壓的過(guò)程中飽和溫度相應(yīng)升高。LNG汽車加氣站每次給汽車加氣都需調(diào)飽和壓力，由于溫度升高，LNG儲(chǔ)罐中的液體不斷地氣化，這部分氣化了的氣體即為BOG，調(diào)飽和壓力的次數(shù)越多，產(chǎn)生的BOG越多，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力大于設(shè)定值時(shí)，BOG需要被釋放掉，以保證儲(chǔ)罐的安全。
LNG汽車加氣站中的常規(guī)站一般都設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，而橇裝站通常不設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，直接把氣體放散到大氣中。BOG回收系統(tǒng)可以把BOG通過(guò)調(diào)壓計(jì)量后送人附近的燃?xì)夤芫W(wǎng)中，減少經(jīng)濟(jì)損失。無(wú)論是否設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，這部分損失的氣體對(duì)LNG汽車加氣站在經(jīng)濟(jì)方面的影響均比較大，增加了LNG汽車加氣站的運(yùn)行成本。
3．2不調(diào)飽和壓力
隨著LNG汽車車載儲(chǔ)氣瓶技術(shù)的不斷改進(jìn)，研發(fā)出了LNG汽車自帶增壓系統(tǒng)，可以采用自然壓力給LNG汽車直接加氣，LNG汽車通過(guò)自帶增壓系統(tǒng)，使LNG達(dá)到天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要的壓力。因此，LNG汽車加氣站可以不調(diào)飽和壓力，大大減少BOG的放散，提高LNG汽車加氣站的經(jīng)濟(jì)效益。采用不調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線是今后LNG汽車加氣站的發(fā)展方向，有廣闊的發(fā)展前景。從近幾年的實(shí)際運(yùn)行情況可以看出，LNG汽車加氣站不調(diào)飽和壓力鵠羲術(shù)路線，解決了BOG損失大的問(wèn)題，為L(zhǎng)NG汽車加氣站的發(fā)展提供了保障。
4結(jié)語(yǔ)
LNG汽車加氣站作為L(zhǎng)NG汽車技術(shù)的一個(gè)子系統(tǒng)，其工藝流程把LNG運(yùn)輸、卸車、儲(chǔ)存、裝卸、加液及加氣回流等作為一個(gè)大的系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)，避免了 LNG運(yùn)輸、加液和車用系統(tǒng)的不匹配問(wèn)題。LNG汽車加氣站的工藝流程中，是否調(diào)飽和壓力應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，但是不調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線是今后的發(fā)展方向。隨著LNG汽車加氣站的高速發(fā)展， LNG汽車加氣站的工藝流程會(huì)不斷改進(jìn)優(yōu)化，從而減少天然氣的損耗，滿足LNG產(chǎn)業(yè)的需要。
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