LNG汽车加气站设计

LNG汽车加气站设计的探讨

【摘要】本文介绍了lng汽车加气站建站方式以及站址的选择，详细阐明了lng加气站的工艺流程，对设计中若干问题进行了探讨。【关键词】lng加气站工艺流程设计

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

一、前言

建站方式的选择

lng汽车加气站(以下简称加气站)的设计首先应根据建站场地的实际情况, 选择合适的建站方式。目前加气站的建站方式主要有2种: 站房式、橇装式。表1为某地建设的lng站房式和橇装式建站费用的比较。

1、站房式加气站

这种建站方式占地面积大, 土地费用高, 设备与基础相连, 施

工周期长, 加气站的土建施工、设备安装费用高。若城镇处于lng 应用的初期, lng汽车的数量少, lng消耗量小, 则成本回收周期长, 这种建站方式适合已经有一定量lng 汽车或政府资金支持的

城镇。

2、橇装式加气站

这种建站方式占地面积小, 土地费用低, 设备绝大多数集成在

一个或多个橇块上, 施工周期短, 加气站的土建施工、设备安装费用少, 建站整体造价低,易于成本回收。这种建站方式适合lng 加

气站建设初期。

二、站址选择

目前, lng加气示范站的服务对象为城市公交车, 发展对象为城市区间车及出租车。加气站布点是否合理直接影响到lng 汽车的推广。若加气站的服务对象为公交车, 选址在公交车的停车场附近比较合适, 便于晚间集中加气。若服务对象为城市区间车, 可考虑在高速公路沿线的加油站处合建。若服务对象为出租车, 则要充分考虑出租车加气的便利性, 合理布点, 建议尽量与现有的加油站合建。目前, 国内还未出台针对lng 气化站、加气站的设计、施工和验收规范, 在lng 气化站设计中, 行业普遍认可的是参照lpg 相关规范。其理论依据是基于lng 和lpg的特性参数。lng 的主要成分为ch4, lpg的主要成分为c3h8、c4h10。如表二所示

表二ch4、c3h8、c4h10的特性参数

由此可见, 同样条件下, lpg要比lng 危险性大。规范中参照执行的lpg 处于常温、压力储存状态, 因此lng与lpg 比较, 在理论上是较为安全的。实践证明, 在lng气化站中参照执行lpg 规范是安全可靠的。而在lng 加气站设计中, 若与lng气化站一样, 参照lpg 的相关规范, 这在寸土寸金的市区建设lng 加气站没有占地上的优势, 加气站设计采用了控制自身的安全性作为设计原则, 在保证工艺和设备技术安全可靠的前提下, 吸取国外的设计理念, 在征得消防等有关部门同意后, 采用美国消防协会..汽车用液化

天然气( lng)供气系统标准..nfpa 57 - 1999标准: 50 m3 储罐围堰与建、构筑物的安全间距为7. 6m, 50 m3 储罐与站区围墙及卸车接头的安全间距分别为5. 0m和0. 46 m 。根据上述的安全间距, 一座日加气50~ 100辆公交车的lng 加气站占地面积为800~ 1 000 m2,依据实际地形而异。长沙和乌鲁木齐的两座lng加气站占地均约900 m2。储罐与站外的安全间距还是参照lpg的规范执行, 这便于消防审查。

三、lng加气站的工艺流程

lng加气站的工艺分4 个部分: 卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程。如图一所示

图一 lng加气站工艺流程示意图

1、卸车流程

lng的卸车工艺是将集装箱或槽车内的lng转移至lng储罐内的操作, lng 的卸车流程主要有两种方式可供选择: 潜液泵卸车方式、自增压卸车方式。潜液泵卸车方式该方式是通过系统中的潜液泵将lng 从槽车转移到lng 储罐中,lng 卸车的工艺流程见图1。潜液泵卸车方式是lng 液体经lng 槽车卸液口进入潜液泵, 潜液泵将lng 增压后充入lng储罐。lng 槽车气相口与储罐的气相管连通, lng 储罐中的bog 气体通过气相管充入lng槽车, 一方面解决lng 槽车因液体减少造成的气相压力降低, 另一方面解决lng储罐因液体增多造成的气相压力升高, 整个卸车过程不需要对储罐泄

压, 可以直接进行卸车操作。该方式的优点是速度快, 时间短, 自动化程度高, 无需对站内储罐泄压, 不消耗lng液体;缺点是工艺

流程复杂,管道连接繁琐,需要消耗电能。

图二潜液泵卸车工艺流程

自增压卸车方式

见图三, lng 液体通过lng槽车增压口进入增压气化器, 气化后返回lng 槽车,提高lng槽车的气相压力。将lng 储罐的压力降至0. 4mpa后, lng液体经过lng槽车的卸液口充入到lng储罐。自

增压卸车的动力源是lng 槽车与lng 储罐之间的压力差, 由于lng 槽车的设计压力为0. 8mpa, 储罐的气相操作压力不能低于0. 4mpa, 故最大压力差仅有0. 4mpa。随着lng槽车内液体的减少, 要不断

对lng 槽车气相空间进行增压, 如果卸车时储罐气相空间压力较高, 还需要对储罐进行泄压, 以增大lng 槽车与lng 储罐之间的

压力差。给lng 槽车增压需要消耗一定量的lng液体。自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比, 优点是流程简单, 管道连接简单,

无能耗; 缺点是自动化程度低, 放散气体多, 随着lng 储罐内液

体不断增多需要不断泄压, 保持足够压力差。

图三自增压卸车工艺流程

在站房式的lng 加气站中两种方式可以任选其一, 也可以同时

采用, 一般由于空间足够建议同时选择两种方式。对于橇装式lng

加气站, 由于空间的限制、电力系统的配置限制, 建议选择自增压卸车方式, 可以简化管道, 降低成本, 节省空间, 便于设备整体

成橇。

2、调压流程

由于汽车上车载瓶中的液体必须是饱和液体,为此在给汽车加气之前须对储罐中的lng进行升压升温, 使之成为饱和液体方可给汽车加气。升压方式: 通过储罐压力调节器升压、通过泵低速循环进行升压、通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行升压。建议lng 加气站应采取调饱和器和lng泵联合调饱和的方式，可以大大缩短lng 的调饱和时间，避免加气车辆的长时间等待。

3、加气流程

储罐中的饱和液体lng 通过泵加压后由加气枪给汽车加气, 最

高加气压力可达到1. 6mpa。在给车载瓶加气前应先给车载瓶卸压, 通过回气口回收车载瓶中余气。目前, 该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中, 增设车载瓶到储罐气相的回流管, 同时

设置计量装置, 便于对车载瓶中余气进行回收和计量。

4、卸压流程

在给储罐升压过程中, 储罐中的液体同时在不断地蒸发, 这部

分气化了的气体如不及时排出, 储罐压力会越来越大。当储罐压力大于设定值时, 相关阀门打开, 释放储罐中的气体, 降低压力,

保证储罐安全。目前, 该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中, 该部分气体通过调压后送入附近燃气管网。