LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)(工藝篇)

1、LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)（工藝篇）1建站方式的選擇      LNG汽車加氣站(以下簡(jiǎn)稱加氣站的設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)建站場(chǎng)地的實(shí)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。       站房式加氣站         這種建站方式占地面積大,土地費(fèi)用高,設(shè)備與基礎(chǔ)相連,施工周期長(zhǎng),加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費(fèi)用高。若城鎮(zhèn)處于LNG應(yīng)用的初期,LNG汽車的數(shù)量少,LNG消耗量小,則成本回收周期長(zhǎng),這

2、種建站方式適合已經(jīng)有一定量LNG汽車或政府資金支持的城鎮(zhèn)。      橇裝式加氣站     這種建站方式占地面積小,土地費(fèi)用低,設(shè)備絕大多數(shù)集成在一個(gè)或多個(gè)橇塊上,施工周期短,加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費(fèi)用少,建站整體造價(jià)低,易于成本回收。這種建站方式適合LNG加氣站建設(shè)初期。2工藝流程的選擇      LNG加氣站工藝流程的選擇與LNG加氣站的建站方式有關(guān),LNG加氣站的工藝主要包括3部分流程:卸車流程、儲(chǔ)罐調(diào)壓流程、加氣流程。2. 1卸車流程 

3、;     LNG的卸車工藝是將集裝箱或槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG儲(chǔ)罐內(nèi)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。      潛液泵卸車方式      該方式是通過(guò)系統(tǒng)中的潛液泵將LNG從槽車轉(zhuǎn)移到LNG儲(chǔ)罐中,目前用于LNG加氣站的潛液泵主要是美國(guó)某公司生產(chǎn)的TC34型潛液泵, 該泵最大流量為340 L /min,最大揚(yáng)程為488 m, LNG卸車的工藝流程見圖。潛液泵卸車方式是LNG液體經(jīng)LNG槽車卸液口進(jìn)入潛液泵

4、,潛液泵將LNG增壓后充入LNG儲(chǔ)罐。LNG槽車氣相口與儲(chǔ)罐的氣相管連通,LNG儲(chǔ)罐中的BOG氣體通過(guò)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(chǔ)罐因液體增多造成的氣相壓力升高,整個(gè)卸車過(guò)程不需要對(duì)儲(chǔ)罐泄壓,可以直接進(jìn)行卸車操作。該方式的優(yōu)點(diǎn)是速度快,時(shí)間短,自動(dòng)化程度高,無(wú)需對(duì)站內(nèi)儲(chǔ)罐泄壓,不消耗LNG液體;缺點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜,管道連接繁瑣,需要消耗電能。                

5、                                    自增壓卸車方式       自增壓卸車方式見圖, LNG液體通過(guò)LNG槽車增壓口進(jìn)入增壓氣化器,氣化后返回LNG槽車,提高LNG槽車的氣相

6、壓力。將LNG儲(chǔ)罐的壓力降至0. 4MPa后,LNG液體經(jīng)過(guò)LNG槽車的卸液口充入到LNG儲(chǔ)罐。自增壓卸車的動(dòng)力源是LNG槽車與LNG儲(chǔ)罐之間的壓力差,由于LNG槽車的設(shè)計(jì)壓力為0. 8MPa,儲(chǔ)罐的氣相操作壓力不能低于0. 4MPa,故最大壓力差僅有0. 4MPa。如果自增壓卸車與潛液泵卸車采用相同內(nèi)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(shí)間長(zhǎng)。隨著LNG槽車內(nèi)液體的減少,要不斷對(duì)LNG槽車氣相空間進(jìn)行增壓,如果卸車時(shí)儲(chǔ)罐氣相空間壓力較高,還需要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行泄壓, 以增大LNG槽車與LNG儲(chǔ)罐之間的壓力差。給LNG槽車增壓需要消耗一定量的LNG液體。  &

7、#160;     自增壓卸車方式與潛液泵卸車方式相比,優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單,管道連接簡(jiǎn)單,無(wú)能耗;缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低,放散氣體多,隨著LNG儲(chǔ)罐內(nèi)液體不斷增多需要不斷泄壓,以保持足夠的壓力差。                                

8、;                    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(shí)采用,一般由于空間足夠建議同時(shí)選擇兩種方式。對(duì)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(jiǎn)化管道,降低成本,節(jié)省空間,便于設(shè)備整體成橇。2. 2儲(chǔ)罐調(diào)壓流程      儲(chǔ)罐調(diào)壓流程是給LNG汽車加氣前需要調(diào)整儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的飽和蒸

9、氣壓的操作,該操作流程有潛液泵調(diào)壓流程和自增壓調(diào)壓流程兩種。     潛液泵調(diào)壓流程     LNG液體經(jīng)LNG儲(chǔ)罐的出液口進(jìn)入潛液泵,由潛液泵增壓以后進(jìn)入增壓氣化器氣化,氣化后的天然氣經(jīng)LNG儲(chǔ)罐的氣相管返回到LNG儲(chǔ)罐的氣相空間,為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐調(diào)壓。采用潛液泵為儲(chǔ)罐調(diào)壓時(shí),增壓氣化器的入口壓力為潛液泵的出口壓力,美國(guó)某公司的TC34型潛液泵的最大出口壓力為2. 2MPa,一般將出口壓力設(shè)置為1. 2 MPa,增壓氣化器的出口壓力為儲(chǔ)罐氣相壓力,約為0. 6 MPa。增壓氣化器的入口壓力遠(yuǎn)高于其出口壓力,所以使用潛

10、液泵調(diào)壓速度快、調(diào)壓時(shí)間短、壓力高。                                               

11、               自增壓調(diào)壓流程       LNG液體由LNG儲(chǔ)罐的出液口直接進(jìn)入增壓氣化器氣化,氣化后的氣體經(jīng)LNG儲(chǔ)罐的氣相管返回LNG儲(chǔ)罐的氣相空間,為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐調(diào)壓。采用這種調(diào)壓方式時(shí),增壓氣化器的入口壓力為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐未調(diào)壓前的氣相壓力與罐內(nèi)液體所產(chǎn)生的液柱靜壓力(容積為30 m3 的儲(chǔ)罐充滿時(shí)約為0. 01 MPa之和,出口壓力為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐的氣相壓力(約0. 6MPa ,所以自增壓調(diào)

12、壓流程調(diào)壓速度慢、壓力低。                                                

13、0;    2. 3加氣流程        在加氣流程中由于潛液泵的加氣速度快、壓力高、充裝時(shí)間短,成為L(zhǎng)NG加氣站加氣流程的首選方式。3管道絕熱方式的選擇       對(duì)于LNG管道,絕熱無(wú)疑是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,管道絕熱的性能不僅影響到LNG的輸送效率,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生重要影響。LNG管道的絕熱結(jié)構(gòu)主要有常規(guī)的絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)和真空夾套型結(jié)構(gòu)。     采用常規(guī)的絕熱材料包復(fù)型結(jié)

14、構(gòu),由于不銹鋼管道的冷收縮問(wèn)題,使得絕熱材料在包覆時(shí)需要預(yù)留一定的縫隙,補(bǔ)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(shí)間的推移,這些絕熱材料還是會(huì)因吸水而喪失絕熱效果。采用這種絕熱方式的管道造價(jià)低,施工制作方便、快捷,適合橇裝式LNG加氣站使用。                            

15、0;                      采用真空夾套型結(jié)構(gòu)的管道 ,由于是內(nèi)外雙層管,內(nèi)管用于輸送LNG,承受LNG的輸送壓力;內(nèi)外管之間為真空夾層,外管防止水分或者空氣進(jìn)入真空夾層。采用這種結(jié)構(gòu),真空夾層可以隔絕空氣的對(duì)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(dǎo),整體來(lái)看這種結(jié)構(gòu)的絕熱效果要優(yōu)于絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的制造工藝復(fù)雜,造價(jià)相對(duì)比較高,運(yùn)行維護(hù)成本低,設(shè)

16、備可靠性高,適用于站房式LNG加氣站。                                               

17、;        4  LNG加氣站的選址及安全間距         目前,LNG加氣示范站的服務(wù)對(duì)象為城市公交車,發(fā)展對(duì)象為城市區(qū)間車及出租車。加氣站布點(diǎn)是否合理直接影響到LNG汽車的推廣。若加氣站的服務(wù)對(duì)象為公交車,選址在公交車的停車場(chǎng)附近比較合適,便于晚間集中加氣。若服務(wù)對(duì)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(wù)對(duì)象為出租車,則要充分考慮出租車加氣的便利性,合理布點(diǎn),建議盡量與現(xiàn)有的加油站合建。        目前,國(guó)內(nèi)還未出臺(tái)針對(duì)LNG氣化站、加氣站的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范,在LNG氣化站設(shè)計(jì)中,行業(yè)普遍認(rèn)可的是參照LPG相關(guān)規(guī)范。其理論依據(jù)是基于LNG和LPG的特性參數(shù)。LNG的主要成分為CH4 ,LPG的主要成分為C3H8、C4H10 ,二者的特性參數(shù)比較見表1。