LNG汽車加氣站主要工藝流程及裝置的性能要求

黎 輝

（攀枝花學(xué)院交通與汽車工程學(xué)院,四川 攀枝花 617000）

隨著能源形勢的日趨嚴(yán)峻和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，燃氣汽車逐漸步入人們的視野。而天然氣以其熱值高、排放低、價格較便宜的優(yōu)點成為中國目前主要的替代燃油的燃料，天然氣汽車主要包括CNGV(壓縮天然氣汽車)、LNGV（液化天然氣汽車）和ANGV（吸附天然氣汽車），其中LNGV以其安全性高、續(xù)駛歷程長、技術(shù)較成熟得到了各城市的廣泛應(yīng)用。

1 LNG汽車加氣站工藝

LNG加氣站工藝如圖1所示。

圖1 LNG加氣站工藝流程

LNG通過槽車運輸?shù)诌_LNG加氣站后，利用氣化器使槽車壓力升高，LNG即可注入加氣站LNG儲罐，當(dāng)加氣站給汽車加氣時需用將儲罐內(nèi)一部分LNG輸入氣化器加壓，并與低溫泵中的LNG混合后通過加氣機對汽車注入LNG。儲罐內(nèi)LNG減少導(dǎo)致壓力降低，需用氣化器將LNG氣化升高其壓力進行調(diào)壓。而儲罐內(nèi)若壓力過高需用減壓調(diào)節(jié)閥、手動放散卸壓、安全閥起跳等三級安全保護措施進行卸荷。

2 LNG汽車加氣站設(shè)備

2.1 LNG儲罐

表1 儲罐主要技術(shù)參數(shù)

圖2 LNG儲罐的基本結(jié)構(gòu)

LNG內(nèi)罐材料作為主要工作裝置，要求其能承受低溫且能承受一定的工作壓力，一般采用0Crl8Ni9，外罐材料作為常溫外壓容器，一般選用16MnR。為避免由于LNG蒸發(fā)導(dǎo)致儲罐罐內(nèi)壓力過高，必須使儲罐具有絕熱功能，即外罐需滿足日蒸發(fā)率≦0.15%，內(nèi)罐需滿足日蒸發(fā)率≦0.11%，因此需在內(nèi)罐與外罐之間填充高性能的保冷材料。用于承受內(nèi)筒體的軸向和徑向載荷的支承位于內(nèi)罐與外罐之間，一般采用玻璃鋼材料，具有良好的絕熱性能。為確保儲罐在以外載荷作用下不發(fā)生傾倒和斷裂，還要求其具有一定抗震性能。

2.2 LNG槽車

LNG加氣站的運輸方式有管道運輸后再液化、LNG船運輸和槽車運輸?shù)??？紤]到地域適應(yīng)性和經(jīng)濟性，LNG槽車運輸無疑是最佳的運輸方式，且罐車容積越大其運輸經(jīng)濟性越好。其運輸過程中需保持常壓和110K左右溫度。由于天然氣易燃易爆，保證安全是其最基本的要求。LNG槽車主要由半掛車、罐體、管路系統(tǒng)、操作箱等組成?？紤]到LNG儲罐的安全可靠性、經(jīng)濟性及使用方便性，罐體設(shè)有壓力表和液位計組，夾層設(shè)有外筒防爆裝置，內(nèi)筒設(shè)有雙安全閥組合系統(tǒng)，兩套安全閥由一只三通切換閥控制，正常工作時安全閥不會起跳排放，當(dāng)罐內(nèi)壓力超壓時一套安全閥工作泄壓，罐壓下降后回座，為避免其霜凍卡住，三通切換閥強行使其關(guān)閉并令另一套安全閥準(zhǔn)備工作。罐體前另設(shè)一個壓力表，此外還有管路安全閥等保證其安全使用。

2.3 低溫泵

LNG低溫泵的工作要求有承受低溫、氣密性、防爆、平衡要求、電器安全等。低溫泵的結(jié)構(gòu)組成主要有導(dǎo)流器、葉輪、電動機定子、主軸、排液口和吸入口等。在使用過程中要求其能滿足以下要求：①避免局部受到強烈的冷卻作用而導(dǎo)致變形，結(jié)構(gòu)上盡可能采用軸心對稱；②根據(jù)儲罐液位、壓力選擇合適的低溫泵，以保證最快的啟動速度和加載速度；③進口管盡量短以避免LNG氣化，超過3米必須使用真空管；④進口管上盡可能減少三通、閥門、彎頭的數(shù)量。⑤電機必須通過變頻器供電，任何時候都不允許不通過變頻器啟動泵。

2.4 調(diào)壓氣化器

調(diào)壓氣化器是將低溫液態(tài)氣體通過熱交換，汽化成一定溫度的氣體的裝置。其性能要求主要有：①氣化器的結(jié)構(gòu)特點應(yīng)能保證在深冷溫度下各部件正常工作，避免密封凍結(jié)，密封性好安全可靠，無腐蝕性，使用壽命長。②汽化器所有部件連接處的焊縫均采用氬弧焊焊接，焊縫整齊，美觀，無氣孔缺陷。③無偏流現(xiàn)象，保證流速控制在安全范圍以內(nèi)。 ④擁有很大的換熱面積，使其換熱效率和氣化速度高。⑤應(yīng)有切斷閥和安全減壓閥確保其工作安全可靠。⑥應(yīng)有溫度檢測設(shè)備測量其進出口溫度確保換熱效率。

2.5 加氣機

LNG加氣機一般的性能要求有：①加氣速度快，一般加氣時間為3～5m in；②具有限溫加液功能；③能進行故障診斷和報警；④能進行數(shù)據(jù)遠程傳輸和監(jiān)控；⑤能進行在線校驗與標(biāo)定；⑥精度較高，計量誤差≤0.1%。

[1] 吳佩英.LNG汽車加氣站技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[M] .煤氣與熱力,2003(10).

[2] 陳叔平,謝高峰等.LNG、L—CNG、CNG加氣站的比較[M] .煤氣與熱力，2007(07).