LNG汽車加氣站設計中的幾個問題

    LNG汽車加氣站(以下簡稱加氣站)的設計首先應根據建站場地的實際情況，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的LNG加氣站(站房式)和我公司開發的橇裝式加氣站建站費用的比較。

表1  兩種建站方式的費用比較

 

續表1

 

    ①站房式加氣站

    這種建站方式占地面積大，土地費用高，設備與基礎相連，施工周期長，加氣站的土建施工、設備安裝費用高。若城鎮處于LNG應用的初期，LNG汽車的數量少，LNG消耗量小，則成本回收周期長，這種建站方式適合已經有一定量LNG汽車或政府資金支持的城鎮。

    ②橇裝式加氣站

    這種建站方式占地面積小，土地費用低，設備絕大多數集成在一個或多個橇塊上，施工周期短，加氣站的土建施工、設備安裝費用少，建站整體造價低，易于成本回收。這種建站方式適合LNG加氣站建設初期。

    LNG加氣站工藝流程的選擇與LNG加氣站的建站方式有關，LNG加氣站的工藝主要包括3部分流程：卸車流程、儲罐調壓流程、加氣流程。

    LNG的卸車工藝是將集裝箱或槽車內的LNG轉移至LNG儲罐內的操作，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

    該方式是通過系統中的潛液泵將LNG從槽車轉移到LNG儲罐中，目前用于LNG加氣站的潛液泵主要是美國某公司生產的TC34型潛液泵，該泵****流量為340 L／rain，****揚程為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LNG槽車卸液口進入潛液泵，潛液泵將LNG增壓后充入LNG儲罐。LNG槽車氣相口與儲罐的氣相管連通，LNG儲罐中的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儲罐因液體增多造成的氣相壓力升高，整個卸車過程不需要對儲罐泄壓，可以直接進行卸車操作。

    該方式的優點是速度快，時間短，自動化程度高，無需對站內儲罐泄壓，不消耗LNG液體；缺點是工藝流程復雜，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儲罐的壓力降車O.4 MPa后，LNG液體經過LNG槽車的卸液口充人到LNG儲罐。自增壓卸車的動力源是LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差，由于LNG槽車的設計壓力為0.8 MPa，儲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，卸車時間長。隨著LNG槽車內液體的減少，要不斷對LNG槽車氣相空間進行增壓，如果卸車時儲罐氣相空間壓力較高，還需要對儲罐進行泄壓，以增大LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差。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，優點是流程簡單，管道連接簡單，無能耗；缺點是自動化程度低，放散氣體多，隨著LNG儲罐內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，也可以同時采用，一般由于空間足夠建議同時選擇兩種方式。對于橇裝式LNG加氣站，由于空間的限制、電力系統的配置限制，建議選擇自增壓卸車方式，可以簡化管道，降低成本，節省空間，便于設備整體成橇。

    儲罐調壓流程是給LNG汽車加氣前需要調整儲罐內LNG的飽和蒸氣壓的操作，該操作流程有潛液泵調壓流程兩種。

    ①潛液泵調壓流程

    LNG液體經LNG儲罐的出液口進入潛液泵，由潛液泵增壓以后進入增壓氣化器氣化，氣化后的天然氣經LNG儲罐的氣相管返回到LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調壓。采用潛液泵為儲罐調壓

時，增壓氣化器的入口壓力為潛液泵的出口壓力，美國某公司的TC34型潛液泵的****出口壓力為，一般將出口壓力設置為1.2 MPa，增壓氣化器的出口壓力為儲罐氣相壓力，約為0.6 MPa。增壓氣化器的人口壓力遠高于其出口壓力，所以使用潛液泵調壓速度快、調壓時間短、壓力高。

  ②自增壓調壓流程

    LNG液體由LNG儲罐的出液口直接進入增壓氣化器氣化，氣化后的氣體經LNG儲罐的氣相管返回LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調壓。采用這種調壓方式時，增壓氣化器的入口壓力為LNG儲罐未調壓前的氣相壓力與罐內液體所產生的液柱靜壓力(容積為30 m³的儲罐充滿時約為0.01 MPa)

之和，出口壓力為LNG儲罐的氣相壓力(約0.6MPa)，所以自增壓調壓流程調壓速度慢、壓力低。

    在加氣流程中由于潛液泵的加氣速度快、壓力高、充裝時間短，成為LNG加氣站加氣流程的****方式。

    對于LNG管道，絕熱無疑是一個非常重要的問題，管道絕熱的性能不僅影響到LNG的輸送效率，對整個系統的正常運行也會產生重要影響。LNG管道的絕熱結構主要有常規的絕熱材料包復型結構和真空夾套型結構。

    ①采用常規的絕熱材料包復型結構，由于不銹鋼管道的冷收縮問題，使得絕熱材料在包覆時需要預留一定的縫隙，補償管道的收縮。在這些管道的接口處要阻擋水蒸氣，但隨著時間的推移，這些絕熱材料還是會因吸水而喪失絕熱效果。采用這種絕熱方式的管道造價低，施工制作方便、快捷，適合橇裝式LNG加氣站使用。

     ②采用真空夾套型結構的管道，由于是內外雙層管，內管用于輸送LNG，承受LNG的輸送壓力；內外管之間為真空夾層，外管防止水分或者空氣進入真空夾層。采用這種結構，真空夾層可以隔絕空氣的對流傳熱，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，整體來看這種結構的絕熱效果要優于絕熱材料包復型結構。這種結構的制造工藝復雜，造價相對比較高，運行維護成本低，設備可靠性高，適用于站房式LNG加氣站。