LNG加气站的工艺流程

LNG加气站的工艺流程

一、LNG加气站工艺流程

设计LNG加气站的工艺流程分四个步骤：卸车流程、调压

流程、加气流程、卸压流程

1)卸车流程：把集装箱或汽车槽率内的LNG转移至LNG加

气站储罐内。此过程可以通过三种方式

实现。

(1)通过卸车增压器卸车(2)通过浸没式加气泵卸车

(3)通过增压器和泵联合卸车。本加气示范站采用第三种

方式。选用设备规格为：卸车增压200Nm3/h,浸没式泵流量

40-2001/min,压力0.2〜L2Mpa.实际工作时卸一台标准集装

箱的时约为L8小时。该方式优点是缩短了卸车时间，缺点是

耗能、在卸液快完时如不注意泵容易遭害、工艺流程相对复杂。

笔者认为：

三种卸车方式中应首选第一种，采用储罐上、下进液同时

进行的方式。该方式优点是：简单、不耗能。缺点是卸车时间

长，卸一台标准集装箱时间约为2.5〜3.0小时。建议在加气站

场地许可的情况下，加大卸车增压器。如选用300NmVh的卸车

增压器，则卸一台标准集装箱的时间约为2.0小时。第二种卸

车方式不建议采用。

2)调压流程：由于目前汽车上的车载瓶本身不带增压器，

因此车载瓶中的液体必须是饱和液体。为此在给汽

车加液之前首先对储罐中的LNG进行调压，使之成为饱和

液体方可给汽车加气。调压方式也有三种。（1）通过储罐压力

调节器调压（2）通过泵低速循环进行调压

（3）通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行调压。

第一种方式优点是工艺、设备简单、不耗能。缺点是调压时间

长。LNG加气站储罐调压与LNG气化站储罐调压原理不同，LNG

气化站储罐调压采用气相调压，目的是只要得到所需压力的

LNG即可。而LNG加气站储罐调压是要得到一定压力的饱和液

体，只能进行液相调压。故采用同规格的压力调节器对同样的

储罐调节同样的压力需要的时间却大不一样。实际工作时测得:

采用200Nm讥的压力调节器对50m3的储罐调节饱和液体压力，

达到0.5Mpa时所需时间为8~10小时，依外界气候的温度不同

而异。这对汽车加气带来很大不便。储罐调压应采用第三种方

式较为合理，并且压力调节器应有备用，可能的话还应增大其

规格。这样，虽然增加了投资、能耗，但大大缩短了调压时间,

理论上计算可在3.0〜4.0小时实现，从而确保加气时间。如单

采用第二种方式其调压时间仍为偏长。

3）加气流程：储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加气

枪给汽车加气，加气压力为1.6Mpa.在给车载瓶加

气前首先应给车载瓶卸压，通过回气口回收车载瓶中余气。

目前，该部分气进行放空处理。建议在以后的加气站中，增设

车载瓶到储罐气相的回流管，同时设计量装置，便于对车载瓶

中余气进行回收和计量。4）卸压流程：在给储罐调压过程中，

储罐中的液体同时在不断的蒸发和气化，这部分气化了的气体

如不及时

排出，储罐压力会越来越大，当储罐压力大于设定值时，

相关阀门打开，释放储罐中的气体，降低压力，保证储罐安全。

目前，该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中，该

部分气体通过调压后送人附近市政管网系统。二、LNG加气站

设计

依据规范目前，国内还未出台LNG的相关设计、施工和验

收规范，在LNG气化站设计中，行业

普遍认可的是参照LPG相关规范。其理论依据是基于LNG

和LPG的特性参数。LNG的主要成分为CH4,LPG的主要成分为

C3H6C4Hso同时LNG处于-162℃的深冷、常压储存状态，规范

中参照执行的LPG是处于常温、压力储存状态，因此LNG与

LPG比较，在理论上是较为安全的。

而在LNG汽车加气站设计中，如与LNG气化站一样，参照

LPG的相关规范，这在寸土寸金的市区建设LNG加气站没有占

地上的优势，而且，本站作为示范站，其意义就是将来为制定

LNG加气站设计规范提供理论和实践上的依据，如仍套用LPG

的相关规范，则失去了其示范的意义。由LNG的性质，可以看

出它作为车用燃料还有如下的特点和优势：

1）能量密度大汽车续驶里程长，同样容积的LNG车用储罐

装载的天然气是CNG储气瓶的2•倍。目前国外大型LNG货车一

次加气可连续行驶1000〜1300km,非常适合长途运输的需要。

国内410升钢瓶加气一次在市区可连续行驶约400km,在高速

公路加气一次可连续行驶约700Km以上。

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CNG汽车加气站不受天然气

管网的制约。在陆上，通常用20〜50nl3（相当于1201*〜

30000Nm3天然气）的汽车槽车象运输汽油，柴油那样将LNG远

送到LNG汽车加气站，也可根据需耍用火车槽车。在海上，通

常用大至12〜13万m3的LNG轮船，进行长途运输。

3）组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境LNG

由于脱除了硫和水分，其组成比CNG

更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。与燃

油车相比，LNG汽车的有害排放降低约85%左右，被称为真正的

环保汽车。

4）安全性能好LNG的燃点为650C,比汽柴油、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，而LPG的爆炸极限为2.4〜9.5%,燃点为466℃,且气

化后密度大于空气，泄漏后不易挥发，汽油爆炸极限为L0〜

7.6%,燃点为427℃,柴油爆炸极限为0.5〜4.1,燃点为

260℃,由此可见，LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。

三、价格分析

1）LNG价格根据用户与资源供应地的实际地理位置，LNG

的陆上运输距离大体可分为近距离

（200km以内），中远距离（200-1000km）、远距离

（1000〜3000km）,与此相对应的LNG运输价格相应约为0.3

元/Nm3,0.7元/Nm3、0.9元/Nm3.这是对公路运输而言，如采

用铁路运输，则远距离运输价格可大大降低。

2）LNG汽车经济性根据天然气燃烧特性和运行试验结果，

lNm3的天然气的行驶里程等效于1.2

升燃油，目前汽柴油价格在3.45-4.0元/升之间，如天然

气零售价按3.0元/Nm3计算时，使用LNG作燃料比燃油便宜

27.5%〜34.2%.每车按年运行60000~80000km计算时，中型车

耗汕约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14761〜19682元

和22813〜30418元，汽车行驶路程越长，则越节约燃料费用。

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2.5万元，重型车约为3.5万元，则改车投资

回收期约为L4〜2.0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L5年之内即可收回投资。3）LNG加气站效益初步分析

LNG汽车加气站规模可大可小，投资额差异大，以一座日售气

2.2X104Nm3LNG（年售气800X104Nm3）加气站为例，如

以采用国产设备为主，总投资约420万元（不含征地费、常规

地质情况），年耗动力约3万kW,人员为8人（与加油站合建

时人可不增加）。则年总经营成本约为2081万元，当LNG进价

与零售价价差保持0.40元/Nm3时，年利润约为154（税后）万

元，约2.7年可收回投资（税后）。

综上所述，LNG汽车具有经济、安全、环保、适用、方便、

机动等优势，是天然气汽车的发

展方向，同时也是城市规模化发展天然气汽车的理想途径。

四、问题和结论

1）由于国内规范的滞后性，目前，LNG汽车加气站执行

《液化天然气（LNG）生产、储存和装

卸标准》NFPA59A-201*和《汽车用液化天然气（LNG）供气

系统标准》NFPA57-1999的标准有很大难度，需做不少协调工

作。

2）由于二个LNG加气站调试运行的时间还不长，故本文中

的一些试验数据随着进一步的调试运行可能会有变化。

3）根据二个加气示范站的试验效杲，国产LNG加气机的质

量有待提高，同时需做进一步的研发

工作。

4）根据二个加气示范站的试验效果，LNG汽车最适用于

600Km范围内的城市区间车运行，其

次适用于城市公交车运行。

LNG加气站工艺流程的选择

LNG加气站工艺流程的选择与LNG加气站的建站方式有关,

LNG加气站的工艺主要包括3部分流程：卸车流程、储罐调压

流程、加气流程。1卸车流程

LNG的卸车工艺是将集装箱或槽车内的LNG转移至LNG储

罐内的操作，LNG的卸车流程主要有两种方式可供选择：潜液

泵卸车方式、自增压卸车方式.①潜液复卸车方式

该方式是通过系统中的潜液泵将LNG从槽车转移到LNG储

罐中，目前用于LNG加气站的潜液泵主要是美国某公司生产的

TC34型潜液泵，该泵最大流量为340L/rain,最大扬程为

488nbLNG卸车的工艺流程见图1。潜液泵卸车方式是LNG液体

经LNG槽车卸液II进入潜液泵，潜液泵将LNG增压后充入LNG

储罐。LNG槽车气相口与储罐的气相管连通，LNG储罐中的BOG

气体通过气相管充入LNG槽车，一方面解次LNG槽车因液体减

少造成的气相压力降低，另一方面解决LNG储罐因液体增多造

成的气相压力升高，整个卸车过程不需要对储罐泄压，可以直

接进行卸车操作。

该方式的优点是速度快，时间短，自动化程度高，无需对

站内储罐泄压，不消耗LNG液体；缺点是工艺流程复杂，管道

连接繁琐，需要消耗电能。②自增压卸车方式

LNG液体通过LNG槽车增压口进入增压气化器，气化后返

回LNG槽车，提高LNG槽车的气相压力。将LNG储罐的压力降

车0.4MPa后，LNG液体经过LNG槽车的卸液口充人到LNG储罐。

自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差，由

于LNG槽车的设计压力为0.8MPa,储罐的气相操作压力不能低

于0.4MPa,故最大压力差仅有0.4MPa。如果自增压卸车与潜液

泵卸车采用相同内径的管道，自增压卸车方式的流速要低于潜

液泵卸车方式，卸车时间长。随着LNG槽车内液体的减少，要

不断对LNG槽车气相空间进行增压，如果卸车时储罐气相空间

压力较高，还需要对储罐进行泄压，以增大LNG槽车与LNG储

罐之间的压力差。给LNG槽车增压需要消耗一定量的LNG液体。

自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比，优点是流程简单,

管道连接简单，无能耗；缺点是自动化程度低，放散气体多，

随着LNG储罐内液体不断增多需要不断泄压，以保持足够的压

力差。在站房式的LNG加气站中两种方式可以任选其一，也可

以同时采用，一般由于空间足够建议同时选择两种方式。对于

橇装式LNG加气站，由于空间的限制、电力系统的配置限制，

建议选择自增压回车方式，可以简化管道，降低成本，节省空

间，便于设备整体成橇。2储罐调压流程

储罐调压流程是给L