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LNG 液化天然气 应用基本知识 第一部分 LNG基本知识 什么是LNG LNG LiquefiedNaturalGas 即液化天然气的英文缩写 天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体 主要成分由甲烷组成 LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至 162 使之凝结成液体 天然气液化后可以大大节约储运空间和成本 而且具有热值大 性能高等特点 LNG的密度约为0 42 0 46g cm3 1公斤LNG气化后约为1 4方天然气LNG常用的计量单位为kg或Nm3LNG温度极低 常压下沸点约为 162摄氏度LNG的体积膨胀比极大 约为600倍LNG不能加臭 必须用专用仪器检漏LNG的存储是临时性的 温度 压力 组分随时在变化 LNG加气站介绍 第二部分 为LNG汽车充装LNG液体的加气站 分为橇装站和固定站橇装站 储罐 泵橇 汽化器 加注机集中装配在一个橇体上 可以方便整站运输固定站 储罐 泵橇 加注机分别固定安装在站上通常该系统都有 加气功能 储罐内LNG由LNG低温泵抽出 通过加气机向汽车加气卸车功能 由LNG低温泵将LNG槽车内LNC卸至LNG储罐增压功能 卸车完毕后 将储罐内部分LNG通过LNG气化调压后进入储罐 当储罐压力达到设定压力时停止气化调温功能 卸车完毕后 用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG增温器后进入储罐 当储罐温度达到设定温度时停止 固定站及橇装站 LNG加气站流程图 真空绝热储罐 天海或其他潜液泵 ACD 国产LNG加注机 单枪 双枪 单计量 双计量LNG站控系统 自主知识产权 LNG加气站系统硬件介绍 LNG站控系统 LNG储罐及车载钢瓶 LNG储罐有效容积5 150m3最大工作压力0 7 1 6MPa立式 卧式真空粉末 高真空多层缠绕 车载钢瓶有效容积300L 400L最大工作压力1 6MPa分带回气接口型和无回气接口型 LNG潜液泵 技术参数 输送介质 LNG流量 340L min最大扬程 250m进口压力 0 6MPa电机功率 约11KW转速 1500 6000r min所需进口净正压头 0 9m LNG输送管道 真空绝热管道 传统保温管道 LNG真空软管及真空法兰 LNG泵橇 LNG加注机 工作介质 液化天然气 LNG 加气速度 3 80kg min计量准确度 1 0级 重复性 0 5 防爆等级 Exdemb ib ib AT4工作电源 220V 10 AC 50Hz 1Hz 额定工作压力 1 6MPa 环境温度 25 55 相对湿度 90 管路温度 196 55 大气压力 80KPa 110KPa 接地电阻 0 1 LNG加注机配置 质量流量计 罗斯蒙特CMF100 CMF050 E H83F25 83F08加气枪头 Carter回气枪头 MARCO紧急切断阀 国产管路系统 普通管道 真空绝热管道电控系统 VER3 0版 本公司自主产权 小票打印机 选配 本公司自主产权 金属键盘 LNG加气机内部真空模块 LNG枪头及质量流量计 LNG加注机的枪数 LNG加注机分单枪和双枪两种型式一只为加气枪 另一只为回气枪单枪和双枪都只能同时给一辆车进行加注使用单枪还是双枪取决于车载钢瓶的型式双枪加注机可兼容单枪加注机使用双枪时两个流量计计量之差为最终加注量 撬装LNG加气站设计 单加气机 单加气机加气撬设备图解 撬装LNG加气站设计 双加气机 双加气机加气撬设备图解 2万方每天加气站布局 4万方每天加气站布局 8万方每天加气站布局 第三部分 LNG LCNG加气站介绍 LNG LCNG加注站是利用LNG作为气源的一种多功能加气站 可同时提供LNG和CNG两种车用替代燃料 即除了可以给LNG改装车充装液态LNG 完成对小容积LNG运输设备的充装外 同时还可以对各种CNG改装车充装气态CNG 给大容量的CNG专用运输半挂车充气 兼有CNG加气母站 CNG加气站 LNG加注站的功能 工作时 潜液泵将站内储罐中的LNG增压后通过加液机加入车载储罐中实现LNG的加注 高压柱塞泵将站内储罐中的LNG直接增压到250bar后通过空温式汽化器汽化为CNG 再通过CNG售气机为NGV车辆加气 也可通过加气柱为CNG子站拖车加气 LNG LCNG加气站配置 1 50方立式真空珠光砂绝热LNG专用储罐2台2 LNG低温泵 美国进口ACD泵 含泵池 工艺管线 阀门 仪表柜等1台3 LNG加液机 带有IC卡小票打印和收费系统2台4 低温高压柱塞泵 1500L min 2台5 空温式汽化器 1500NM3 h 2台6 CNG三线双枪加气机 带有IC卡小票打印和收费系统2台7 CNG地面储气瓶 3 9Nm3水容积 1组8 LNG真空连接管线120米9 CNG高压管线300米10 仪表风空压机1台11 PLC控制系统2套 2020 3 19 45 可编辑 LNG加液站工艺流程 加气站原料为液化天然气 0 3MPa 146 LNG 来自LNG工厂 采用40英尺标准集装箱低温槽车运输 正常运行条件下 2天运送一车即可满足100辆以LNG为燃料的公交车日加气量要求 LNG加气站工艺流程如下 1 卸车流程 由加气站LNG泵将LNG槽车内LNG转移至加气站LNG储罐 液化天然气槽车 密闭接头 LNG泵 LNG储罐 2 加气流程 储罐内LNG由LNG泵抽出 通过LNG加气机向汽车加气 LNG储罐 LNG泵 加气机 汽车加气 3 调压流程 卸车完毕后 用LNG泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG汽化器调压后进入储罐 当储罐饱和压力达到设定压力时停止汽化 LNG储罐 LNG泵 LNG汽化器 LNG储罐 LNG加气站工艺流程示意图 L CNG加气站工艺流程 L CNG加液站工艺主要分为LNG增压和LNG汽化 以及L CNG存储和加气两个主要流程 LNG增压 采用LNG低温高压柱塞泵直接增压 设备选型 采用两列柱塞式低温高压泵 一开一备 设备成撬 LNG高压空温式汽化器从LNG储罐出来的LNG经过低温高压泵增压到20Mpa后进入到汽化器 汽化器通过对LNG的加温汽化 使低温的LNG汽化成常温的CNG并且储存到现场的CNG存储装置中去 气化器的设计和选型是根据LNG的特性 当地的气候条件和L CNG站加气负荷计算来确定 确保足够的汽化率保证汽化后的CNG不带入潜热进入CNG储气瓶 三线双枪加气机 通过从CNG储气瓶组取气 给车辆进行加气 LNG产业资源介绍 第四部分 天然气在常压下 162度时形成液化天然气 LNG 液化天然气 LNG 是目前全球公认的清洁能源 它具有节能 环保 安全 可靠 经济效益突出等众多优点 国家十五规划政策鼓励液化天然气开发和引进 至2012年在我国沿海城市建立12个LNG进口接收站 总量3500万吨 相当于455亿标方天然气 即二条西气东输管道的总量 内陆已建立20多个天然气及煤层气的液化厂 年液化总量达500万吨 相当于65亿标方天然气 可供20万多辆大型汽车使用 LNG在低温 低压 液态下储存 运输及应用 其密度为气态的620倍左右 压缩天然气的三倍 单次加气可持续行驶400 1800公里 能满足城市公交 城际客车 重型卡车的长途行驶的要求 且环保 安全可靠 因此已逐渐成为我国汽车新能源市场需求的一个主要能源 LNG产业资源介绍 LNG物理性质 LNG密度 0 425 0 46KG L沸点 162 气化后密度0 6 0 7KG m3高热值 41 5 45 3MJ m3气液体积比 625 1辛烷值 130储存温度 160 120 操作压力 0 1 0MPa 部分沿海城市LNG进口接收站 液化厂 LNG计量单位换算表 LNG车用燃料的特点和优势 第五部分 1 能量密度大 汽车续驶里程长 同样容积的LNG车用储罐装载的天然气约是CNG储气瓶的3倍 大型LNG货车一次加气可连续行驶800 1000km 非常适合长途运输的需要 2 运输方便 由于是液态 LNG便于经济可靠地远距离运输 建设LNG汽车加气站不受天然气管网的制约 在陆上 通常用20 50m3 相当于12000 30000Nm3天然气 的汽车槽车像运输汽油 柴油那样将LNG远送到LNG汽车加气站 LNG作为车用燃料的特点和优势 3 组分纯 排放性能好 有利于减少污染 保护环境 LNG的组成比CNG更纯净 因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车 4 安全性能好 LNG的燃点为650 比汽油 柴油 LPG的燃点高 点火能也高于汽柴油 LPG 所以比汽柴油 LPG更难点燃 LNG的爆炸极限为5 15 且气化后密度很低 只有空气的一半左右 因而稍有泄漏即挥发扩散 LNG存储压力低 0 3 0 7MPa 比CNG更安全 LNG作为车用燃料的特点和优势 5 低速大扭矩 经济性好针对重卡载重大 上下坡多的工况 特别是自卸等工程用车 开发了重卡版气体发动机 通过加大低速时的充气效率 提高了低速扭矩 降低了燃料消耗率 采用潍柴 上柴的大功率纯天然气发动机 按照天然气特性标定发动机电控程序 保证了重卡足够的功率和扭矩的需要 6 低温启动性能好 最低启动温度 零下30度 ECU根据水温 空气温度对燃料喷射和点火提前角进行补偿 保证低温启动性能 LNG作为车用燃料的特点和优势 LNG经济性 气耗 1升柴油 1 1 1方LNG 根据我公司天然气重型商用半挂车的运营的统计数据显示 天然气重卡燃料消耗约为50立方米 100公里 同等马力 吨位的柴油车的燃料消耗约为50升 100公里 供气价格计算模式 1立方天然气是0号柴油市场零售价的60 例如0号柴油的零售价是6 5元 升 则每立方天然气的价格是 6 5x60 4元 方 使用LNG作燃料比燃油可节约燃料费40 LNG经济性 LNG车辆的百公里燃料消耗费用为 4元 立方米 50立方米 200元 柴油的价格为6 5元 升 柴油车辆的百公里燃料消耗费用为 6 5元 升 50升 325元 每百公里节约燃料费用125元 每车按年运行60000 80000km计算时 中型车耗油约13200 17600升 大型车耗油20400 27200升 以当前油价计算 使用LNG时分别可节约燃料费为33000 44000元和51000 68000元 汽车行驶路程越长 则越节约燃料费用 0 柴油在冬季 10度时会产生结腊无法正常使用 需更换 20 柴油 在 30度时需更换 35 柴油 燃料成本更高 LNG在 30以上时可正常燃烧 在冬季其燃料费用节约50 以上 LNG汽车改装件投资略高于CNG汽车 若采用国产储罐改装件 中型车投资约为1 3万元 重型车约为2 0万元 则改车投资回收期约为0 5年 根据天然气汽车的特点 使用天然气时还可延长发动机寿命 降低发动机的维修费用50 以上 因此LNG汽车的实际投资回收期比上述投资回收期短30 一般在投用半年之内即可收回投资 LNG经济性 LNG燃料技术的应用 第七部分 LNG车载燃料系统 LNG车载燃料系统是将LNG储存在车用LNG储罐内 通过汽化装置汽化为0 45Mpa左右的气体供给发动机 其主要构件有LNG储罐 汽化器 减压调压阀 混合器和控制系统等 车用LNG储罐一般采用双层金属真空加多层缠绕绝热技术 国内外都能生产 技术可保证LNG日蒸发率在2 以内 7 14天之内不产生蒸汽损失 汽化器一般采用发动机冷却水作热源 由控制系统根据发动机状况调节其气化量 车载供气系统主要包括LNG车用瓶 汽化器 调压阀 缓冲罐等 车载LNG气瓶内常规饱和气压 0 4 0 7MPa流程 气瓶阀 限流阀 汽化器 缓冲罐 过滤器 电磁阀 减压器 发动机燃气系统 LNG车载装置 LNG车载瓶结构介绍 在内胆外壁缠绕数百层复合绝热材料 包含高绝热性能的玻璃纤维纸和阻隔辐射传热的铝箔纸 并在夹套间进行超高真空处理 夹套间设置了低温吸附和常温吸附装置 可保证气瓶不论在低温使用或常温闲置时都有良好的夹套空间真空度 上充液管设计为单管喷淋结构 可以使低温的液化天然气在充入内胆时将气相空间的部分蒸汽 BOG 重新液化 加快加液速度 充液管线有单向阀 保证液化天然气只能向气瓶内部单向流动 而出液管线的单向阀则与充液管线的相反 在出液管线还设有过流阀 当外部管线断裂或大量泄漏 过流阀会限制气瓶内液体外泄 气瓶设置了两只安全阀 每只安全阀的泄放量均满足泄放要求 副安全阀的主要作用是 当主安全阀失灵时 保护气瓶安全 安全阀开启压力 第一级1 76MPa 第二级2 4MPa 气瓶内胆与外壳采用了轴向和径向组合支撑 可保证气瓶在运行中不会因为振动而使内胆器与外壳之间发生相对位移和结构变形 液化天然气绝热气瓶 LNG车载燃料系统 汽化器安装在车用瓶和发动机之间 汽化器与发动机冷却水系统相连 来自发动机的高温冷却液将其加热并气化 随后供给发动机 LNG车载瓶 昆仑能源有限公司新捷股份哈密LNG加注站 北京公交集团总公司LNG加注站实景 LNG单一燃料公交车加注LNG 43英尺LNG罐式集装箱 40英尺LNG罐式集装箱 LNG运输车辆及集装箱 美国LNG单一燃料重型牵引车 3燃料罐 中国重汽LNG汽车介绍 LNG牵引车 自卸车 牵引车分为 气瓶后置式气瓶侧置式 两种任意选择 自卸车为 气瓶侧置式 HOWOLNGS38牵引车汽车用LNG供气系统包括 1 专用车载低温绝热瓶2 充装接口3 安全限流装置4 LNG汽化器5 稳压器6 紧急切断 电磁阀 装置等组成 中国重汽LNG汽车介绍 中国重汽LNG汽车介绍 LNG供气系统技术性能 供气流量 根据发动机给定参数设定 供气压力 可在0 25 1 2MPa内设定 工作时设定值波动 10PSI 供气温度 可在10 45 内设定 如发动机有辅助调压功能 本系统可联动 系统有优先使用气相功能 即当LNG瓶内压力高于经济阀设定值时使用气相 系统充液时可闷充 无须接气相 不放空 充液速度40 分钟 即LNG充气时间约10分钟 而CNG充气时间约30分钟 中国重汽LNG汽车介绍 车用LNG气瓶车技术参数 设计压力3 18MPa 工作压力1 59MPa 设计温度 196 工作温度 162 充装系数0 9 规格是依据发动机功率和续驶路程设计成450L 375L 275L等三种 瓶上设有一 二级安全阀 进出液口 气相口 新型液位计 压力表和瓶内压力自动调压装置 中国重汽LNG汽车介绍 气瓶在冲击条件下的完整性 即对气瓶的最关键部位 自行指定 管路系统端除外 进行10米高的跌落试验和对管路系统端3米高的跌落试验 跌落试验完毕后的1小时内 气瓶外壳不得有结露或结霜现象 内胆与外壳连接支撑部位除外 气瓶安装在汽车上应能承受8kg重力加速度冲击 气