LNG汽車加氣站工藝流程

    LNG汽車加氣站主要由LNG槽車、LNG儲罐、卸車／調(diào)壓增壓器、LNG低溫泵、加氣機(jī)及LNG車載系統(tǒng)等設(shè)備組成。LNG汽車加氣站一般分為常規(guī)站和橇裝站。

    ①常規(guī)站：建在固定地點(diǎn)，LNG通過卸氣裝置，儲存在LNG儲罐中，采用加氣機(jī)給汽車加LNG。

②橇裝站：將加氣站相關(guān)設(shè)備和裝置安裝在汽車或橇體上，工廠高度集成，便于運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移，適用于規(guī)模較小的加氣站。

    LNG汽車加氣站的工藝流程分為卸車流程、調(diào)壓流程、加氣流程及卸壓流程4個步驟。

  ①卸車流程

  將集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG汽車加氣站儲罐內(nèi)，有3種方式：增壓器卸車、浸沒式低溫泵卸車、增壓器和低溫泵聯(lián)合卸車。

  a．增壓器卸車

  通過增壓器將氣化后的氣態(tài)天然氣送人LNG槽車，增大槽車的氣相壓力，將槽車內(nèi)的LNG壓人 LNG儲罐。此過程給槽車增壓，所以卸完車后需要給槽車減壓0．2～0．3 MPa，需排出大量的氣體。

    b．浸沒式低溫泵卸車

    將LNG槽車和LNG儲罐的氣相空間相連通，通過低溫泵將槽車內(nèi)的LNG卸入LNG儲罐。

    c．增壓器和低溫泵聯(lián)合卸車

    先將LNG槽車和LNG儲罐的氣相空間相連通，然后斷開，在卸車的過程中通過增壓器適當(dāng)增大槽車的氣相壓力，用低溫泵卸車。

    第1種卸車方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電能，工藝流程簡單；缺點(diǎn)是產(chǎn)生較多的放空氣體，卸車時間長。第2種卸車方式的優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生放空氣體；缺點(diǎn)是耗能，工藝流程相對復(fù)雜。第3種卸車方式與第2種卸車方式相比，卸車時間相差不多，缺點(diǎn)是耗電能，也產(chǎn)生放空氣體，流程較復(fù)雜。一般工程上選用第2種卸車方式。

  ②調(diào)壓流程

  LNG汽車發(fā)動機(jī)需要車載氣瓶內(nèi)的飽和液體壓力較高，一般為0．52～0．83 MPa，而運(yùn)輸和儲存時LNG飽和液體的壓力越低越好。因此，在為汽車加氣之前，需使儲罐中的LNG升壓以得到一定壓力的飽和液體，同時在升壓的過程中飽和溫度相應(yīng)升高。升壓有3種方式：增壓器升壓、泵低速循環(huán)升壓、增壓器與泵低速循環(huán)聯(lián)合升壓。這3種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要進(jìn)行選用。

  ③加氣流程

  儲罐中的飽和液體LNG通過低溫泵加壓后經(jīng)過計(jì)量由加氣機(jī)給汽車加氣，分為單線、雙線加氣。當(dāng)車載儲氣瓶壓力較低時，車載儲氣瓶采用上進(jìn)液噴淋式，加進(jìn)去的LNG直接吸收車載氣瓶內(nèi)氣體的熱量，使氣瓶內(nèi)壓力降低，減少放空氣體，并提高了加氣速度。當(dāng)車載儲氣瓶壓力較高時，采用雙線加氣，通過回氣管，將車載儲氣瓶內(nèi)的氣體回收至 LNG儲罐中。

  ④卸壓流程

  由于系統(tǒng)漏熱，LNG氣化導(dǎo)致系統(tǒng)壓力升高，或者在使儲罐升壓過程中，儲罐中的液體不斷地氣化，這部分氣化了的氣體如不及時排出，會導(dǎo)致儲罐壓力越來越大。當(dāng)系統(tǒng)壓力大于設(shè)定值時，通過 BOG回收系統(tǒng)或者打開安全閥，釋放系統(tǒng)中的氣體，降低壓力，保證系統(tǒng)安全。

    液化天然氣的飽和壓力是在給定壓力下，與液相平衡的蒸氣壓力。LNG飽和壓力、密度隨飽和溫度的變化見圖1，由圖1可知：

    ①在給定溫度下，液化天然氣對應(yīng)一定的飽和壓力，不同溫度下，液化天然氣的飽和壓力不同。

    ②調(diào)壓過程中，飽和溫度越高，LNG的對應(yīng)飽和壓力也越高，LNG的密度越小。

LNG汽車加氣站調(diào)飽和壓力是把儲罐內(nèi)的液化天然氣飽和壓力調(diào)至所需要的飽和壓力，再將液化天然氣加注給汽車，而不調(diào)飽和壓力是直接將儲罐內(nèi)的液體加注給汽車。調(diào)飽和壓力和不調(diào)飽和壓力的工藝流程見圖2。

    采用調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線與國內(nèi)已經(jīng)投入使用的LNG汽車相匹配。通常LNG儲存在溫度為 一161℃、壓力約為0．1 MPa的低溫儲罐內(nèi)，LNG汽車加氣站以0.6～0.8 MPa的壓力將LNG加注到車載儲氣瓶中。0.6～0.8 MPa是天然氣發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的壓力心，為達(dá)到此壓力，需要將LNG進(jìn)行調(diào)壓以得到飽和液體，同時在升壓的過程中飽和溫度相應(yīng)升高。LNG汽車加氣站每次給汽車加氣都需調(diào)飽和壓力，由于溫度升高，LNG儲罐中的液體不斷地氣化，這部分氣化了的氣體即為BOG，調(diào)飽和壓力的次數(shù)越多，產(chǎn)生的BOG越多，當(dāng)儲罐壓力大于設(shè)定值時，BOG需要被釋放掉，以保證儲罐的安全。

    LNG汽車加氣站中的常規(guī)站一般都設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，而橇裝站通常不設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，直接把氣體放散到大氣中。BOG回收系統(tǒng)可以把BOG通過調(diào)壓計(jì)量后送人附近的燃?xì)夤芫W(wǎng)中，減少經(jīng)濟(jì)損失。無論是否設(shè)置BOG回收系統(tǒng)，這部分損失的氣體對LNG汽車加氣站在經(jīng)濟(jì)方面的影響均比較大，增加了LNG汽車加氣站的運(yùn)行成本。

  3．2不調(diào)飽和壓力

    隨著LNG汽車車載儲氣瓶技術(shù)的不斷改進(jìn)，研發(fā)出了LNG汽車自帶增壓系統(tǒng)，可以采用自然壓力給LNG汽車直接加氣，LNG汽車通過自帶增壓系統(tǒng)，使LNG達(dá)到天然氣發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要的壓力。因此，LNG汽車加氣站可以不調(diào)飽和壓力，大大減少BOG的放散，提高LNG汽車加氣站的經(jīng)濟(jì)效益。采用不調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線是今后LNG汽車加氣站的發(fā)展方向，有廣闊的發(fā)展前景。從近幾年的實(shí)際運(yùn)行情況可以看出，LNG汽車加氣站不調(diào)飽和壓力鵠羲術(shù)路線，解決了BOG損失大的問題，為LNG汽車加氣站的發(fā)展提供了保障。

    LNG汽車加氣站作為LNG汽車技術(shù)的一個子系統(tǒng)，其工藝流程把LNG運(yùn)輸、卸車、儲存、裝卸、加液及加氣回流等作為一個大的系統(tǒng)來設(shè)計(jì)，避免了 LNG運(yùn)輸、加液和車用系統(tǒng)的不匹配問題。LNG汽車加氣站的工藝流程中，是否調(diào)飽和壓力應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，但是不調(diào)飽和壓力的技術(shù)路線是今后的發(fā)展方向。隨著LNG汽車加氣站的高速發(fā)展， LNG汽車加氣站的工藝流程會不斷改進(jìn)優(yōu)化，從而減少天然氣的損耗，滿足LNG產(chǎn)業(yè)的需要。