LNG加氣站的設(shè)計(jì)

LNG加氣站的設(shè)計(jì)

201*年5月28日，國(guó)家科技部就“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“清潔汽車關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)及示范應(yīng)用”項(xiàng)目進(jìn)行了批復(fù)。批文中明確了要實(shí)施“單燃料LNG公交車示范工程”2個(gè)，分別由新疆廣匯實(shí)業(yè)股份有限公司和長(zhǎng)沙市液化石油氣總公司組織實(shí)施。我公司接受委托，承擔(dān)了這2個(gè)LNG公交車加氣示范站的全套設(shè)計(jì)。目前，2個(gè)LNG加氣示范站均投產(chǎn)運(yùn)行，各項(xiàng)科研指標(biāo)正在進(jìn)行測(cè)試。國(guó)內(nèi)已有不少針對(duì)LNG汽車及LNG供氣站的研究，本文就LNG汽車加氣站的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1、LNG加氣站的工藝流程

LNG加氣站的工藝分4個(gè)部分：卸車流程、調(diào)壓流程、加氣流程、卸壓流程一J。

1.1卸車流程

把集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG加氣站儲(chǔ)罐內(nèi)，有3種方式：卸車增壓器卸車、浸沒式加氣泵卸車、增壓器和泵聯(lián)合卸車。本加氣示范站采用第3種方式。選用設(shè)備規(guī)格為：卸車增壓器流量為200m3／h，浸沒式泵流量為40～200L／min，工作壓力為0.2～1.2MPa，實(shí)際工作時(shí)卸1臺(tái)40m3標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的時(shí)間約1.8h。該方式優(yōu)點(diǎn)是縮短了卸車時(shí)間，缺點(diǎn)是耗能，泵需進(jìn)行預(yù)冷，而且要注意泵的氣蝕現(xiàn)象，工藝流程相對(duì)復(fù)雜。筆者認(rèn)為：3種卸車方式中應(yīng)首選第1種，采用儲(chǔ)罐上、下同時(shí)進(jìn)液的方式。該方式的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、不耗電能。缺點(diǎn)是卸車時(shí)間長(zhǎng)，卸1臺(tái)40m3標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的時(shí)間為2.5～3.0h。建議在加氣站場(chǎng)地許可的情況下，加大卸車增壓器。如選用300m3／h的卸車增壓器，則卸1臺(tái)40m3標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的時(shí)間約2.0h。

1.2調(diào)壓流程由于汽車上車載瓶中的液體必須是飽和液體，為此在給汽車加氣之前須對(duì)儲(chǔ)罐中的LNG進(jìn)行升壓升溫，使之成為飽和液體方可給汽車加氣。升壓方式也有3種：通過儲(chǔ)罐壓力調(diào)節(jié)器升壓、通過泵低速循環(huán)進(jìn)行升壓、通過儲(chǔ)罐壓力調(diào)節(jié)器與泵低速循環(huán)聯(lián)合使用進(jìn)行升壓。第1種方式優(yōu)點(diǎn)是工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單且不耗能，缺點(diǎn)是升壓時(shí)間長(zhǎng)。LNG加氣站儲(chǔ)罐升壓與LNG氣化站儲(chǔ)罐增壓有所不同，LNG氣化站儲(chǔ)罐增壓只要得到所需壓力的LNG即可，而LNG加氣站儲(chǔ)罐升壓是要得到一定壓力的飽和液體，在升壓的同時(shí)需升溫。故采用同規(guī)格的壓力調(diào)節(jié)器對(duì)同樣的儲(chǔ)罐調(diào)節(jié)同樣的壓力需要的時(shí)間大不一樣。實(shí)際工作測(cè)得：采用200m3／h的壓力調(diào)節(jié)器對(duì)50m3的儲(chǔ)罐調(diào)節(jié)飽和液體壓力，達(dá)到0．5MPa時(shí)所需時(shí)間為8～10h，依外界環(huán)境溫度不同而異，這給汽車加氣帶來很大不便。儲(chǔ)罐升壓采用第3種方式較為合理，并且壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)有備用，若有可能還應(yīng)增大其規(guī)格。這樣，雖然增加了造價(jià)、能耗，但大大縮短了調(diào)壓時(shí)間，理論上計(jì)算可在3.0～4.0h實(shí)現(xiàn)，從而確保加氣時(shí)間。

1.3加氣流程

儲(chǔ)罐中的飽和液體LNG通過泵加壓后由加氣槍給汽車加氣，最高加氣壓力可達(dá)到1.6MPa。在給車載瓶加氣前應(yīng)先給車載瓶卸壓，通過回氣口回收車載瓶中余氣。目前，該部分氣體進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中，增設(shè)車載瓶到儲(chǔ)罐氣相的回流管，同時(shí)設(shè)置計(jì)量裝置，便于對(duì)車載瓶中余氣進(jìn)行回收和計(jì)量。

1.4卸壓流程

在給儲(chǔ)罐升壓過程中，儲(chǔ)罐中的液體同時(shí)在不斷地蒸發(fā)，這部分氣化了的氣體如不及時(shí)排出，儲(chǔ)罐壓力會(huì)越來越大。當(dāng)儲(chǔ)罐壓力大于設(shè)定值時(shí)，相關(guān)閥門打開，釋放儲(chǔ)罐中的氣體，降低壓力，保證儲(chǔ)罐安全。目前，該部分氣體進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中，該部分氣體通過調(diào)壓后送人附近燃?xì)夤芫W(wǎng)。

2、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CH。，LPG的主要成分為c3H8、c。H，。，二者的特性參數(shù)比較見表1。

表1CH4、C3H8、C4H10

成分

密度／(kgm一’)

CH4C3H8C4H10

O．7172.0102.703

5．O2.11.5

15.09.58.5

35.9193.24123.65

的特性參數(shù)。

著火溫度

化學(xué)計(jì)量火焰?zhèn)鞑ニ俣热紵郎囟赛c(diǎn)火能／mJ

540450365

0.330O．3050.760

0.38O．420.38

198023002080

Tab．1Characteristicparameters0fCH4，C3It8andC4Itlo

爆炸下限爆炸上限低熱值／％

/%

／(MJm13)／℃

／(ms-1)／℃

由此可見，同樣條件下，LPG

要比LNG危險(xiǎn)性大。規(guī)范中參照?qǐng)?zhí)行的LPG處于

常溫、壓力儲(chǔ)存狀態(tài)，因此LNG與LPG比較，在理論上是較為安全的。實(shí)踐證明，在LNG氣化站中參照?qǐng)?zhí)行LPG規(guī)范是安全可靠的u“。而在LNG加氣站設(shè)計(jì)中，若與LNG氣化站一樣，參照LPG的相關(guān)規(guī)范，這在寸土寸金的市區(qū)建設(shè)LNG加氣站沒有占地上的優(yōu)勢(shì)，而且，本工程作為示范站，其意義就是為制定LNG加氣站設(shè)計(jì)規(guī)范提供理論和實(shí)踐上的依據(jù)。因此，本加氣站設(shè)計(jì)采用了控制自身的安全性作為設(shè)計(jì)原則，在保證工藝和設(shè)備技術(shù)安全可靠的前提下，吸取國(guó)外的設(shè)計(jì)理念，在征得消防等有關(guān)部門同意后，采用美國(guó)消防協(xié)會(huì)《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》NFPA571999標(biāo)準(zhǔn)：50m3儲(chǔ)罐圍堰與建、構(gòu)筑物的安全間距為7.6m，50m3儲(chǔ)罐與站區(qū)圍墻及卸車接頭的安全間距分別為5.0m和0.46mL]2J。根據(jù)上述的安全間距，一座日加氣50一100輛公交車的LNG加氣站占地面積為800一l000m2，依據(jù)實(shí)際地形而異。長(zhǎng)沙和烏魯木齊的兩座LNG加氣站占地均約900m2。儲(chǔ)罐與站外的安全間距還是參照LPG的規(guī)范執(zhí)行，這便于消防審查。

3、LNG加氣站效益分析

LNG加氣站規(guī)�？纱罂尚�，造價(jià)差異大，以一座日售氣2.2×10ma／d的LNG加氣站為例，以國(guó)產(chǎn)設(shè)備為主，總造價(jià)(不含征地費(fèi)，常規(guī)地質(zhì)情況)約420×10元，年耗電約3×10kWh，人員為8人，與加油站合建時(shí)人員可不增加。年總運(yùn)營(yíng)成本約2081×10元，當(dāng)LNG進(jìn)價(jià)與零售價(jià)價(jià)差保持0.40形m3時(shí)，年利潤(rùn)(稅后)約154×10元，約2.7a可收回投資(稅后)。

4、問題和建議

①由于國(guó)內(nèi)規(guī)范的滯后性，目前LNG汽車加氣站執(zhí)行《汽車用液化天然氣(LNG)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》NFPA571999標(biāo)準(zhǔn)有很大難度，需做不少協(xié)調(diào)工作。②由于兩座LNG加氣站調(diào)試運(yùn)行的時(shí)間還不長(zhǎng)，故本文中的一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨著進(jìn)一步的調(diào)試運(yùn)行可能會(huì)有變化。

③根據(jù)兩座加氣示范站的試驗(yàn)效果，國(guó)產(chǎn)LNG加氣機(jī)的質(zhì)量有待提高，需做進(jìn)一步的研發(fā)工作。

④根據(jù)兩座加氣示范站的試驗(yàn)效果，LNG汽車最適用于600km范圍內(nèi)的城市區(qū)間車運(yùn)行，其次適用于城市公交車及出租車運(yùn)行。

⑤建議在車載瓶的研發(fā)中，自帶增壓器，這樣可簡(jiǎn)化加氣站流程，增加總的加氣時(shí)間，在同等規(guī)模下可增加加氣的汽車數(shù)量。

⑥建議盡快出臺(tái)有關(guān)LNG加氣站的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范。

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LNG汽車加氣站設(shè)計(jì)的探討

【摘要】本文介紹了lng汽車加氣站建站方式以及站址的選擇，詳細(xì)闡明了lng加氣站的工藝流程，對(duì)設(shè)計(jì)中若干問題進(jìn)行了探討�！娟P(guān)鍵詞】lng加氣站工藝流程設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：s611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：一、前言建站方式的選擇

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。表1為某地建設(shè)的lng站房式和橇裝式建站費(fèi)用的比較。

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。二、站址選擇

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。如表二所示表二ch4、c3h8、c4h10的特性參數(shù)

由此可見,同樣條件下,lpg要比lng危險(xiǎn)性大。規(guī)范中參照?qǐng)?zhí)行的lpg處于常溫、壓力儲(chǔ)存狀態(tài),因此lng與lpg比較,在理論上是較為安全的。實(shí)踐證明,在lng氣化站中參照?qǐng)?zhí)行l(wèi)pg規(guī)范是安全可靠的。而在lng加氣站設(shè)計(jì)中,若與lng氣化站一樣,參照lpg的相關(guān)規(guī)范,這在寸土寸金的市區(qū)建設(shè)lng加氣站沒有占地上的優(yōu)勢(shì),加氣站設(shè)計(jì)采用了控制自身的安全性作為設(shè)計(jì)原則,在保證工藝和設(shè)備技術(shù)安全可靠的前提下,吸取國(guó)外的設(shè)計(jì)理念,在征得消防等有關(guān)部門同意后,采用美國(guó)消防協(xié)會(huì)..汽車用液化天然氣(lng)供氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)..nfpa57-1999標(biāo)準(zhǔn):50m3儲(chǔ)罐圍

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