LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

    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。表l為我公司在某地建設(shè)的LNG加氣站(站房式)和我公司開發(fā)的橇裝式加氣站建站費(fèi)用的比較。

表1  兩種建站方式的費(fèi)用比較

 

續(xù)表1

 

    ①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)。

    ②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。

    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。

    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

  ①潛液泵卸車方式

    該方式是通過系統(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****流量為340 L／rain，****揚(yáng)程為488 m，LNG卸車的工藝流程見圖1。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，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。

      ②自增壓卸車方式

   LNG液體通過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槽車的氣相壓力。將LNG儲(chǔ)罐的壓力降車O.4 MPa后，LNG液體經(jīng)過LNG槽車的卸液口充人到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0.8 MPa，儲(chǔ)罐的氣相操作壓力不能低于0.4MPa，故****壓力差僅有O.4 MPa。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。

    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。

    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。

    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的飽和蒸氣壓的操作，該操作流程有潛液泵調(diào)壓流程兩種。

    ①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****出口壓力為，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。增壓氣化器的人口壓力遠(yuǎn)高于其出口壓力，所以使用潛液泵調(diào)壓速度快、調(diào)壓時(shí)間短、壓力高。

  ②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)壓流程調(diào)壓速度慢、壓力低。

    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****方式。

    對(duì)于LNG管道，絕熱無疑是一個(gè)非常重要的問題，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)。

    ①采用常規(guī)的絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)，由于不銹鋼管道的冷收縮問題，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。

     ②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)備可靠性高，適用于站房式LNG加氣站。