LNG加氣站的設計

LNG加氣站的設計

201*年5月28日，國家科技部就“十五”國家科技攻關計劃“清潔汽車關鍵技術研究開發(fā)及示范應用”項目進行了批復。批文中明確了要實施“單燃料LNG公交車示范工程”2個，分別由新疆廣匯實業(yè)股份有限公司和長沙市液化石油氣總公司組織實施。我公司接受委托，承擔了這2個LNG公交車加氣示范站的全套設計。目前，2個LNG加氣示范站均投產運行，各項科研指標正在進行測試。國內已有不少針對LNG汽車及LNG供氣站的研究，本文就LNG汽車加氣站的設計進行探討。

1、LNG加氣站的工藝流程

LNG加氣站的工藝分4個部分：卸車流程、調壓流程、加氣流程、卸壓流程一J。

1.1卸車流程

把集裝箱或汽車槽車內的LNG轉移至LNG加氣站儲罐內，有3種方式：卸車增壓器卸車、浸沒式加氣泵卸車、增壓器和泵聯合卸車。本加氣示范站采用第3種方式。選用設備規(guī)格為：卸車增壓器流量為200m3／h，浸沒式泵流量為40～200L／min，工作壓力為0.2～1.2MPa，實際工作時卸1臺40m3標準集裝箱的時間約1.8h。該方式優(yōu)點是縮短了卸車時間，缺點是耗能，泵需進行預冷，而且要注意泵的氣蝕現象，工藝流程相對復雜。筆者認為：3種卸車方式中應首選第1種，采用儲罐上、下同時進液的方式。該方式的優(yōu)點是工藝簡單、不耗電能。缺點是卸車時間長，卸1臺40m3標準集裝箱的時間為2.5～3.0h。建議在加氣站場地許可的情況下，加大卸車增壓器。如選用300m3／h的卸車增壓器，則卸1臺40m3標準集裝箱的時間約2.0h。

1.2調壓流程由于汽車上車載瓶中的液體必須是飽和液體，為此在給汽車加氣之前須對儲罐中的LNG進行升壓升溫，使之成為飽和液體方可給汽車加氣。升壓方式也有3種：通過儲罐壓力調節(jié)器升壓、通過泵低速循環(huán)進行升壓、通過儲罐壓力調節(jié)器與泵低速循環(huán)聯合使用進行升壓。第1種方式優(yōu)點是工藝、設備簡單且不耗能，缺點是升壓時間長。LNG加氣站儲罐升壓與LNG氣化站儲罐增壓有所不同，LNG氣化站儲罐增壓只要得到所需壓力的LNG即可，而LNG加氣站儲罐升壓是要得到一定壓力的飽和液體，在升壓的同時需升溫。故采用同規(guī)格的壓力調節(jié)器對同樣的儲罐調節(jié)同樣的壓力需要的時間大不一樣。實際工作測得：采用200m3／h的壓力調節(jié)器對50m3的儲罐調節(jié)飽和液體壓力，達到0．5MPa時所需時間為8～10h，依外界環(huán)境溫度不同而異，這給汽車加氣帶來很大不便。儲罐升壓采用第3種方式較為合理，并且壓力調節(jié)器應有備用，若有可能還應增大其規(guī)格。這樣，雖然增加了造價、能耗，但大大縮短了調壓時間，理論上計算可在3.0～4.0h實現，從而確保加氣時間。

1.3加氣流程

儲罐中的飽和液體LNG通過泵加壓后由加氣槍給汽車加氣，最高加氣壓力可達到1.6MPa。在給車載瓶加氣前應先給車載瓶卸壓，通過回氣口回收車載瓶中余氣。目前，該部分氣體進行放空處理。建議在以后的加氣站中，增設車載瓶到儲罐氣相的回流管，同時設置計量裝置，便于對車載瓶中余氣進行回收和計量。

1.4卸壓流程

在給儲罐升壓過程中，儲罐中的液體同時在不斷地蒸發(fā)，這部分氣化了的氣體如不及時排出，儲罐壓力會越來越大。當儲罐壓力大于設定值時，相關閥門打開，釋放儲罐中的氣體，降低壓力，保證儲罐安全。目前，該部分氣體進行放空處理。建議在以后的加氣站中，該部分氣體通過調壓后送人附近燃氣管網。

2、LNG加氣站的選址及安全間距目前，LNG加氣示范站的服務對象為城市公交車，發(fā)展對象為城市區(qū)間車及出租車。加氣站布點是否合理直接影響到LNG汽車的推廣。若加氣站的服務對象為公交車，選址在公交車的停車場附近比較合適，便于晚間集中加氣。若服務對象為城市區(qū)間車，可考慮在高速公路沿線的加油站處合建。若服務對象為出租車，則要充分考慮出租車加氣的便利性，合理布點，建議盡量與現有的加油站合建。目前，國內還未出臺針對LNG氣化站、加氣站的設計、施工和驗收規(guī)范，在LNG氣化站設計中，行業(yè)普遍認可的是參照LPG相關規(guī)范。其理論依據是基于LNG和LPG的特性參數。LNG的主要成分為CH。，LPG的主要成分為c3H8、c。H，。，二者的特性參數比較見表1。

表1CH4、C3H8、C4H10

成分

密度／(kgm一’)

CH4C3H8C4H10

O．7172.0102.703

5．O2.11.5

15.09.58.5

35.9193.24123.65

的特性參數。

著火溫度

化學計量火焰?zhèn)鞑ニ俣热紵郎囟赛c火能／mJ

540450365

0.330O．3050.760

0.38O．420.38

198023002080

Tab．1Characteristicparameters0fCH4，C3It8andC4Itlo

爆炸下限爆炸上限低熱值／％

/%

／(MJm13)／℃

／(ms-1)／℃

由此可見，同樣條件下，LPG

要比LNG危險性大。規(guī)范中參照執(zhí)行的LPG處于

常溫、壓力儲存狀態(tài)，因此LNG與LPG比較，在理論上是較為安全的。實踐證明，在LNG氣化站中參照執(zhí)行LPG規(guī)范是安全可靠的u“。而在LNG加氣站設計中，若與LNG氣化站一樣，參照LPG的相關規(guī)范，這在寸土寸金的市區(qū)建設LNG加氣站沒有占地上的優(yōu)勢，而且，本工程作為示范站，其意義就是為制定LNG加氣站設計規(guī)范提供理論和實踐上的依據。因此，本加氣站設計采用了控制自身的安全性作為設計原則，在保證工藝和設備技術安全可靠的前提下，吸取國外的設計理念，在征得消防等有關部門同意后，采用美國消防協會《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標準》NFPA571999標準：50m3儲罐圍堰與建、構筑物的安全間距為7.6m，50m3儲罐與站區(qū)圍墻及卸車接頭的安全間距分別為5.0m和0.46mL]2J。根據上述的安全間距，一座日加氣50一100輛公交車的LNG加氣站占地面積為800一l000m2，依據實際地形而異。長沙和烏魯木齊的兩座LNG加氣站占地均約900m2。儲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。

3、LNG加氣站效益分析

LNG加氣站規(guī)模可大可小，造價差異大，以一座日售氣2.2×10ma／d的LNG加氣站為例，以國產設備為主，總造價(不含征地費，常規(guī)地質情況)約420×10元，年耗電約3×10kWh，人員為8人，與加油站合建時人員可不增加。年總運營成本約2081×10元，當LNG進價與零售價價差保持0.40形m3時，年利潤(稅后)約154×10元，約2.7a可收回投資(稅后)。

4、問題和建議

①由于國內規(guī)范的滯后性，目前LNG汽車加氣站執(zhí)行《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標準》NFPA571999標準有很大難度，需做不少協調工作。②由于兩座LNG加氣站調試運行的時間還不長，故本文中的一些試驗數據隨著進一步的調試運行可能會有變化。

③根據兩座加氣示范站的試驗效果，國產LNG加氣機的質量有待提高，需做進一步的研發(fā)工作。

④根據兩座加氣示范站的試驗效果，LNG汽車最適用于600km范圍內的城市區(qū)間車運行，其次適用于城市公交車及出租車運行。

⑤建議在車載瓶的研發(fā)中，自帶增壓器，這樣可簡化加氣站流程，增加總的加氣時間，在同等規(guī)模下可增加加氣的汽車數量。

⑥建議盡快出臺有關LNG加氣站的設計、施工、驗收規(guī)范。

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LNG汽車加氣站設計的探討

【摘要】本文介紹了lng汽車加氣站建站方式以及站址的選擇，詳細闡明了lng加氣站的工藝流程，對設計中若干問題進行了探討。【關鍵詞】lng加氣站工藝流程設計中圖分類號：s611文獻標識碼：a文章編號：一、前言建站方式的選擇

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1為某地建設的lng站房式和橇裝式建站費用的比較。

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。二、站址選擇

目前,lng加氣示范站的服務對象為城市公交車,發(fā)展對象為城市區(qū)間車及出租車。加氣站布點是否合理直接影響到lng汽車的推廣。若加氣站的服務對象為公交車,選址在公交車的停車場附近比較合適,便于晚間集中加氣。若服務對象為城市區(qū)間車,可考慮在高速公路沿線的加油站處合建。若服務對象為出租車,則要充分考慮出租車加氣的便利性,合理布點,建議盡量與現有的加油站合建。目前,國內還未出臺針對lng氣化站、加氣站的設計、施工和驗收規(guī)范,在lng氣化站設計中,行業(yè)普遍認可的是參照lpg相關規(guī)范。其理論依據是基于lng和lpg的特性參數。lng的主要成分為ch4,lpg的主要成分為c3h8、c4h10。如表二所示表二ch4、c3h8、c4h10的特性參數

由此可見,同樣條件下,lpg要比lng危險性大。規(guī)范中參照執(zhí)行的lpg處于常溫、壓力儲存狀態(tài),因此lng與lpg比較,在理論上是較為安全的。實踐證明,在lng氣化站中參照執(zhí)行l(wèi)pg規(guī)范是安全可靠的。而在lng加氣站設計中,若與lng氣化站一樣,參照lpg的相關規(guī)范,這在寸土寸金的市區(qū)建設lng加氣站沒有占地上的優(yōu)勢,加氣站設計采用了控制自身的安全性作為設計原則,在保證工藝和設備技術安全可靠的前提下,吸取國外的設計理念,在征得消防等有關部門同意后,采用美國消防協會..汽車用液化天然氣(lng)供氣系統(tǒng)標準..nfpa57-1999標準:50m3儲罐圍

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