中国L-N-G-汽车及加气站技术应用分析及推广建议教学内容

中国L N G 汽车及加气站技术应用分析及推广建议LNG 2011-01-24 13:51:36 阅读118 评论0 字号：大中小订阅基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（编号：２００８AA１１A１６６）和四川省教育厅自然科学重点项目（编号：０７ZA１１９）。

作者简介：何太碧，１９７０年生，副教授，硕士；主要从事清洁汽车工程及加气站技术研究工作。

地址：（６１００３９）四川省成都市西华大学交通与汽车工程学院。

电话：（０２８）８７７２０５３４。

E‐mail ：vechile＿２００１＠２６３．net中国L N G 汽车及加气站技术应用分析及推广建议何太碧１黄海波１林秀兰１李良君２１．西华大学交通与汽车工程学院２．中国石化中原油田石油化工总厂何太碧等．中国LNG 汽车及加气站技术应用分析及推广建议．天然气工业，２０１０，３０（９）：８２‐８６．摘要节能与新能源汽车发展战略对LNG 汽车及加气站的应用推广带来了新的契机。

为此，分析了LNG 理化特性，探讨了中国LNG 汽车及加气站的现状和发展优势，基于国内天然气汽车多元化区域性推广的迫切需求，结合国情提出了促进中国LNG 汽车大面积应用推广建议：①加快LNG 配套基础设施建设；②大力发展L‐CNG 加气站；③加快制定LNG 相关技术标准；④加强LNG 汽车产业引导和政策扶持；⑤建立协调联动的LNG 汽车应用推广体系；⑥遵循由点到线，有线到面，逐步推广的发展思路；⑦及早建立天然气汽车运行管理信息平台；⑧建立燃气汽车专项维修基金。

关键词中国LNG 汽车LNG 加气站应用分析推广建议DOI ：１０．３７８７／j ．issn ．１０００‐０９７６．２０１０．０９．０２１根据使用天然气的不同形态，天然气汽车（NGV）分为压缩天然气（CNG）汽车和液化天然气（LNG）汽车。

天然气汽车以环保效益明显、使用经济性较好、推广应用成本较低、安全性有保障、气源较丰富等优点，已为世界所重视，是国内节能减排的主要代用燃料汽车之一［１］。

国家“十五”规划期间，天然气汽车推广进展顺利，初步建立起我国天然气汽车产业化的技术平台，制定了CNG 汽车及加气站的部分标准。

“十一五”期间，天然气汽车以整车和关键技术的研发、示范应用和市场推广为重点。

国家“８６３”课题“四川省天然气汽车运行试验与技术考核” ，即意在推动天然气汽车从市内公共交通应用，延伸到城际公路运输范围，扩展天然气汽车的车型类别和运行地域。

由于CNG 汽车续驶里程短（一般为１５０～１８０km），建站受制于天然气管输网等制约因素，而LNG 汽车特别适合于城际间的中长途客运班车和货源及线路稳定的中、重型卡车，能有效弥补CNG 汽车限于城市车辆的发展缺陷。

故要实现城际间天然气汽车应用推广目标，推进LNG汽车应用势在必行。

1 LNG 理化特性LNG 是天然气经净化和低温液化（－１６２℃）后形成的一种无色无味无毒液体，主要成分甲烷的含量一般能达到９０％以上，各地生产的LNG 组分及相关特性各异，其密度取决于其组分，通常在４３０～４７０kg／m３之间，体积约为液化前气态体积的１／６００。

作为汽车燃料，LNG 较CNG 具有以下优势：①燃料杂质少、纯度高（个别LNG 中甲烷含量能达到９９％）、精纯的LNG 燃烧更彻底，使发动机性能充分发挥，排放更加洁净；②CNG 汽车相对于汽油和柴油汽车而言，动力性下降５％～１５％，而电喷式LNG 汽车相对于汽油和柴油汽车，动力降低不到２％［２］；③LNG 储罐为常压低温绝热容器，比CNG 高压钢瓶压力要求低，自重降低很多；④LNG 常压使用，防撞、抗爆性好，LNG 汽车较CNG 汽车更安全；⑤由于燃料储箱体积小，重量轻，燃料能量密度大，相应提高了汽车装载利用率［３］，LNG 汽车续驶里程约为CNG 汽车的３倍，可超过４００km 。

2 国内LNG 加气站技术应用LNG 加气站的主要设备有LNG 储罐、调压气化器、LNG 低温泵、加气机和控制系统。

较CNG 加气站，LNG 加气站无需造价昂贵及占地面积宽的多级压缩机组，大大减少了加气站初期投资和运行费用。

第３０卷第９期加工利用·１·LNG 加气站的主要优势在于脱离天然气管输网限制，建站更灵活，可以在任何需要的地方建站。

LNG 加气站建站的一次性投资相对CNG 加气站节约３０％左右，且日常运行和维护费用减少近５０％［４］。

2 ．1 LNG 加气站分类以LNG 为气源建设的汽车加气站可分为LNG加气站、L／CNG 加气站和L‐CNG 加气站３类，分类依据是可加气车辆类型。

表１为LNG 、L／CNG 、LCNG加气站基本情况比较表。

从表１可看出，L／CNG 和L‐CNG 加气站主要是在LNG 加气站设备基础上增加了LNG 至CNG 的转换装置以及CNG 存储、售气装置。

表1 LNG 、L‐CNG 、L／CNG 加气站基本情况比较表加气站类型供气车辆类型主要设备名称LNG 加气站LNGV LNG 储罐、气化器、潜液泵、LNG 加气机L‐CNG 加气站LNGV 、CNGV LNG 储罐、气化器、潜液泵、LNG 加气机、LNG 高压气化器、LNG 高压泵、CNG 储气瓶、CNG 加气机L／CNG 加气站CNGV LNG 储罐、LNG 高压气化器、LNG 高压泵、CNG 储气瓶、CNG 加气机注：LNGV 表示LNG 汽车；CNGV 表示CNG 汽车。

2 ．2 LNG 加气站工艺流程及建站方式LNG 加气站工艺流程的选择与建站方式密切相关，LNG 加气站工艺主要包括卸车流程、储罐调压流程和加气流程［５］。

卸车流程可分为２种：①利用大扬程潜液泵卸车；②利用槽车增压器卸车。

采用方式①效率高、卸车时间短，前期主要依靠进口美国ACD 公司产品，投资费用高。

“十一五”期间，潜液泵国产化技术日趋成熟。

若在整个输配系统中运输槽车宽余，或对于橇装式LNG 加气站，建议选择流程简单费用低廉且结构紧凑的自增压卸车方式，不足的是其卸车时间长、效率相对较低。

储罐调压流程与卸车流程相似，根据是否使用潜液泵，可分为潜液泵调压和气化器调压，或２种方式结合调压。

加气流程也有２种方式，潜液泵和加气机联合加气方式（加气流程潜液泵和调压流程潜液泵可共用），或利用回气后车载瓶和站内储罐间压力差仅使用加气机加气（现一般不采用）。

各流程详细技术介绍见本文参考文献［３］。

若LNG 加气站采用的工艺选型方案为采用增压器卸车、泵和气化器联合实现储罐调压、加气机和泵联合实现加气，则对应的LNG 加气站工艺流程如图１所示。

LNG 加气站建站方式可分为站房式和橇装式２种。

站房式LNG 加气站把站内设备平铺安装在地面，LNG 储罐容积大（一般在５０m３以上），可配置多台加气机，能满足较多LNG 汽车加气。

站房式LNG加气站根据日加气规模一般可分为小型（５０００～１００００m３／d）、中型（１２０００～２００００m３／d）、大型（大于２００００m３／d）。

北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳等地建成了固定式LNG 加气站并投入营运。

橇装式LNG加气站将LNG储罐、LNG低温泵、LNG调压气化器图1 LNG 加气站潜液泵式调压工艺流程图注：液相管路用实线表示；气相管路用虚线表示和LNG 加气机等设备安装在橇块上，可分为地面式和移动式橇装LNG 加气站，储罐总容积一般不大于５０m３，较站房式建设更灵活。

地面式橇装LNG 加气站将储存系统、管路系统和加气机系统安装在橇体内，站控系统安装在橇体外的值班室内。

移动式橇装LNG 加气站将以上各系统集中安装在橇体内，可整站移动。

根据加气规模，橇装式LNG 加气站一般可分为微型（小于５０００m３／d）、小型（８０００～１００００m３／d）、中型（１００００～１５０００m３／d）。

2 ．3 橇装式LNG 加气站的发展优势分析供气能力为３×１０４m３／d 的站房式LNG 加气站占地面积约为２０００m２／座，日加气车辆３００车次，投资总金额约为１２００万元。

供气能力为１×１０４m３／d的橇装LNG 加气站占地面积约为８００m２／座，日加气车辆３００车次，投资总金额为约４００万元。

单车加气时间不超过５min 。

由于橇装式采用整体装配，较站房式减小了系统设计、设备安装中存在的危险性，从而具有系统简单、安全可靠的特点，并且占地少、投资省、·２·天然气工业２０１０年９月使用方便。

现在国外橇装式加气站发展已初具规模，国内相关技术也日趋成熟。

张家港富瑞特种装备股份有限公司研发的地面式橇装LNG 加气站已在新疆广汇投入使用。

据悉张家港圣汇气体化工装备有限公司、山东绿能燃气实业有限责任公司都具有自主研发、设计、生产橇装式LNG 加气站的能力。

鉴于国内CNG 汽车及加气站技术经过１０余年的发展，已积累大量技术、人才及资本［６］，在一定时期内CNG 汽车将在天然气汽车中占据主导地位，LNG汽车不会快速取代CNG 汽车，即LNG 汽车车辆数量不会很大。

因此在城市LNG 汽车发展初期，在现有的CNG 站或加油站中增加橇装式LNG 加气站，一方面可满足CNG 汽车向LNG 汽车过渡，另一方面建站更容易实现。

由于LNG 汽车较CNG 汽车续驶里程长，具有在城际间驶行条件。

所以为促进天然气汽车的区域化发展，在城际高速路沿线布局建设LNG 加气站成为必然。

橇装式LNG 加气站较站房式具有投资省、占地小、使用方便等特点，所以在扩展天然气汽车区域化发展的机遇下，橇装式LNG 加气站具有明显的发展优势，非常适合在城际间高速路段沿线布局建设。

由此可知，橇装式LNG 加气站较站房式LNG 加气站更适合我国当前LNG 汽车的发展需要。

3 国内LNG 汽车技术应用LNG 汽车主要由LNG 汽车发动机和燃料系统构成，其中燃料系统主要由LNG 储气瓶总成、气化器和燃料加注系统等组成。

LNG 储气瓶总成包括储气瓶、安装其上的液位装置及压力表等附件。

储气瓶附件包括加注截止阀、排液截止阀、排液扼流阀、节气调节阀、主安全阀、辅助安全阀、压力表、液位传感器和液位指示表等。

汽化器包括水浴式汽化器和循环水管路及附件，功能是将LNG 加热转化为０．５～０．８MPa 的气体供给发动机。

燃料加注系统包括快速加注接口和气相返回接口［７］，对应连接LNG 加气机加液枪和回气枪。

经过近几年的技术研究开发，国内LNG 发动机和汽车的技术已基本成熟［８］，如广西玉柴机器集团有限公司、上海柴油机股份有限公司、潍柴动力股份有限公司等国内著名的发动机生产厂家，已成功开发生产出一系列LNG 发动机，能满足不同的需要，在公交车、重型货车领域有相当广泛的使用。

前几年国内示范运行的LNG 汽车主要是在传统汽油或柴油发动机基础上改装为传统燃油／LNG 双燃料车辆，发动机功率下降较为严重，主要应用于城市公交车［９］。