LNG汽车加气站主要工艺流程及装置的性能要求

黎 辉

（攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川 攀枝花 617000）

随着能源形势的日趋严峻和环保要求的日益严格，燃气汽车逐渐步入人们的视野。而天然气以其热值高、排放低、价格较便宜的优点成为中国目前主要的替代燃油的燃料，天然气汽车主要包括CNGV(压缩天然气汽车)、LNGV（液化天然气汽车）和ANGV（吸附天然气汽车），其中LNGV以其安全性高、续驶历程长、技术较成熟得到了各城市的广泛应用。

1 LNG汽车加气站工艺

LNG加气站工艺如图1所示。

图1 LNG加气站工艺流程

LNG通过槽车运输抵达LNG加气站后，利用气化器使槽车压力升高，LNG即可注入加气站LNG储罐，当加气站给汽车加气时需用将储罐内一部分LNG输入气化器加压，并与低温泵中的LNG混合后通过加气机对汽车注入LNG。储罐内LNG减少导致压力降低，需用气化器将LNG气化升高其压力进行调压。而储罐内若压力过高需用减压调节阀、手动放散卸压、安全阀起跳等三级安全保护措施进行卸荷。

2 LNG汽车加气站设备

2.1 LNG储罐

表1 储罐主要技术参数

图2 LNG储罐的基本结构

LNG内罐材料作为主要工作装置，要求其能承受低温且能承受一定的工作压力，一般采用0Crl8Ni9，外罐材料作为常温外压容器，一般选用16MnR。为避免由于LNG蒸发导致储罐罐内压力过高，必须使储罐具有绝热功能，即外罐需满足日蒸发率≦0.15%，内罐需满足日蒸发率≦0.11%，因此需在内罐与外罐之间填充高性能的保冷材料。用于承受内筒体的轴向和径向载荷的支承位于内罐与外罐之间，一般采用玻璃钢材料，具有良好的绝热性能。为确保储罐在以外载荷作用下不发生倾倒和断裂，还要求其具有一定抗震性能。

2.2 LNG槽车

LNG加气站的运输方式有管道运输后再液化、LNG船运输和槽车运输等。考虑到地域适应性和经济性，LNG槽车运输无疑是最佳的运输方式，且罐车容积越大其运输经济性越好。其运输过程中需保持常压和110K左右温度。由于天然气易燃易爆，保证安全是其最基本的要求。LNG槽车主要由半挂车、罐体、管路系统、操作箱等组成。考虑到LNG储罐的安全可靠性、经济性及使用方便性，罐体设有压力表和液位计组，夹层设有外筒防爆装置，内筒设有双安全阀组合系统，两套安全阀由一只三通切换阀控制，正常工作时安全阀不会起跳排放，当罐内压力超压时一套安全阀工作泄压，罐压下降后回座，为避免其霜冻卡住，三通切换阀强行使其关闭并令另一套安全阀准备工作。罐体前另设一个压力表，此外还有管路安全阀等保证其安全使用。

2.3 低温泵

LNG低温泵的工作要求有承受低温、气密性、防爆、平衡要求、电器安全等。低温泵的结构组成主要有导流器、叶轮、电动机定子、主轴、排液口和吸入口等。在使用过程中要求其能满足以下要求：①避免局部受到强烈的冷却作用而导致变形，结构上尽可能采用轴心对称；②根据储罐液位、压力选择合适的低温泵，以保证最快的启动速度和加载速度；③进口管尽量短以避免LNG气化，超过3米必须使用真空管；④进口管上尽可能减少三通、阀门、弯头的数量。⑤电机必须通过变频器供电，任何时候都不允许不通过变频器启动泵。

2.4 调压气化器

调压气化器是将低温液态气体通过热交换，汽化成一定温度的气体的装置。其性能要求主要有：①气化器的结构特点应能保证在深冷温度下各部件正常工作，避免密封冻结，密封性好安全可靠，无腐蚀性，使用寿命长。②汽化器所有部件连接处的焊缝均采用氩弧焊焊接，焊缝整齐，美观，无气孔缺陷。③无偏流现象，保证流速控制在安全范围以内。 ④拥有很大的换热面积，使其换热效率和气化速度高。⑤应有切断阀和安全减压阀确保其工作安全可靠。⑥应有温度检测设备测量其进出口温度确保换热效率。

2.5 加气机

LNG加气机一般的性能要求有：①加气速度快，一般加气时间为3～5m in；②具有限温加液功能；③能进行故障诊断和报警；④能进行数据远程传输和监控；⑤能进行在线校验与标定；⑥精度较高，计量误差≤0.1%。

[1] 吴佩英.LNG汽车加气站技术的发展与应用[M] .煤气与热力,2003(10).

[2] 陈叔平,谢高峰等.LNG、L—CNG、CNG加气站的比较[M] .煤气与热力，2007(07).