LNG加气站的工艺设计之浅见
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[摘 要]液化天然气汽车较之压缩天然气汽车，有安全可靠、行驶里程长的巨大优势，是天然气汽车发展的新趋势，随着液化天然气汽车的不断发展，对lng加气站提出了更大的要求，我国目前的LNG加气站建设运行的实例比较少，本文从LNG加气站的技术流程、安全及经济性出发对LNG加气站的建设进行了分析。
中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0111-01
1 LNG加气站的工艺设计
1.1 LNG加气站的主要技术指标
普通小型加气站的加气能力（气态）：1.2×104～2.4×104 m/d；能服务于LNG 车用载瓶（公交和货车等）台数：日加气量50～100辆；加气时间：5～10min/辆；加气机加气压力：1.2MPa；加气机计量精度：±1.0%。
1.2 LNG加气站的特点
由于同容积低温液态储槽比高压力的气体储罐装载的天然气贮存量约2.5倍，LNG低温液体槽车能长时间长距离的运输，即LNG易运输与贮存。不仅LNG加气站占地少，而且天然气管网不约制建造LNG 加气站。LNG的燃点比其它汽车用燃料（柴油与汽油）较高，同时LNG的爆炸极限范围较高，因此LNG没有其它燃料易燃易爆，导致LNG加气站安全可靠。LNG既清洁，又不损伤发动机，所以综合成本低，而经济效益显著。
1.3 LNG加气站设备一般采用1台、2台或3台的LNG深冷储罐，主要全容积为60m3 且设计压力1.3MPa的LNG储罐，其最高工作压力1.2MPa。
LNG 低温泵：LNG 低温泵工作温度-146 ℃，设计温度-196 ℃，设计压力1.6MPa，设计泵进出口压差0.6～0.7MPa。
空温式气化器：空温式气化器的流量应按加气站的加气能力来确定，一般设计压力32.0MPa ，最高工作压力25.0MPa。进口温度-145～-162 ℃，出口温度小于环境温度10 ℃以内。
仪表风系统：仪表风系统主要设备有空压机、干燥器、过滤器，螺杆式空压机排气量0.24 m3/min，排气压力1.0MPa。LNG加液机：LNG 加液机流量范围0～150L/min，额定工作压力1.6MPa。
LNG 车载瓶：用于中型车和公交车内贮存LNG液体，可采用的规格： 500 L、450 L、330 L、375L和275L等。
2 LNG加气站的工艺流程
液化天然气由LNG 低温槽车来运输，在卸车台处利用低温泵将槽车中的LNG 卸至LNG 储罐中，加气时通过低温泵，将LNG 储罐中的液化天然气达到饱和压力0.45～0.80MPa，再通过加气机加入汽车的车载气瓶里。
在正常待机状态下，泵池的液相与储罐的液相空间相通，但泵池的气相和储罐的气相不相通，即紧急切断阀关闭，加液机的加液紧急切断阀关闭，加液机循环紧急切断阀打开，与储罐的气相空间相通，其余回路（泵的供液回路、卸车回路）处于关闭状态.
2.1 卸车流程
卸车流程包括泵卸车和手动卸车两种方式。
2.1.1 泵卸车方式
（1）连接槽车出液口和气相口，打开管路阀门，通过槽车上的管道放空阀，将卸车软管中的空气进行吹扫置换。关闭放空阀后，卸车软管压力与储罐压力相同，对卸车软管接口进行检漏，无泄漏后，打开槽车出液阀和气相阀。
（2）通过控制盘将系统调到“卸车模式”或在柜门上手动开关选择拨到“自动卸车”档，系统自动打开压力平衡流程，储罐、槽车和低温泵压力相互平衡。
（3）当储罐压力降到设定压力时，控制系统启动泵的预冷流程，槽车中的LNG 通过卸车软管流入到泵池，对潜液泵进行预冷。
（4）按下启动按钮，等泵的预冷温度达到要求后，泵自动启动对储罐进行上充液（上下进液可以手动切换）。
（5）在上充液过程中，由于过冷液体对储罐内气体的冷却作用，储罐内压力会逐步降低。
（6）储罐液位达到90%时，系统自动停机并发出报警提示。关闭进液管路阀门及槽车上的出液阀和气相阀，打开槽车上的管道放空阀，对卸车软管进行泄压后，卸下卸车软管。
2.2 调压流程
卸车完毕后，用LNG低温泵将储罐中的部分LNG 输送到汽化，汽化后通过气相管路返回贮罐，直到储罐内压力达到工作压力时，才能停止汽化作用。 由于公交出租车及运输车上的车载瓶不自带增压器，所有在对车载瓶加液时须先调压，必须成为饱和液体方可加气给车用瓶。调压方式也有三种。（1）通过储罐与车用瓶之间的压差进行加气，只储罐通过自增压力进行调压；（2）通过LNG 低温泵自身压差变化低速循环进行调压；（3）打开储罐底部、顶部-潜液泵-调饱和加热器管路气动阀，LNG从储罐底部经潜液泵，调饱和加热器，LNG与NG的混合体回到储罐底部，使得储罐内部的LNG达到饱和状态，达到无自增压的车载瓶的使用工况要求。前二种方法虽然设备投资少，但是操作时间过长，不利于加气效率，第三种无论在什么时候，什么环境下都能调压，而汽化器同时工作，这样速度较快，适合加气站高效运作。
2.4 泄压流程
当压力升高时，首先通过手动阀放空。LNG 贮罐内气相压力继续升高时，紧急放空阀自动打开，对储罐进一步进行泄压。LNG贮罐内气相压力高于安全阀设定压力，安全阀起跳泄压。储罐设有两个安全阀，其中一个安全阀的排放量就能满足储罐安全要求。
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。
3 加气站监控系统流程特点
3.1 系统说明
控制系统设计范围为1台LNG储罐（54 m3）、1台LNG潜液泵、1台增压器、1台EAG加热器、2台LNG加注机、仪表风系统、安全监控系统、工业电视监控系统、站内照明系统等设备的仪表及自控设计。
站控系统的主要作用是连续监视和控制站内所有设备的运行状态、工艺参数，并记录和生成报警信息，使得整个站处于可监控、可视、安全、可靠、稳定的运行状态。由于场站重要并且站内介质易燃易爆，需要有人长期监控运行，所以本站站控系统设计为有人值守站。站控系统具有自动报警和应急事故自动处理流程；对场站所有设备状态和工艺参数能进行有效监控；正常生产运行控制流程实现自动化控制，所有重要参数、设备、系统等均声光报警，所有数据均存储和有历史追溯能力。
3.2 火灾报警控制系统
由火焰探测器、控制主机、PLC控制程序、上位机、声光报警等部分组成，完成对工艺区火灾事故的监测、声光报警，报警和联锁控制等功能。可燃气体报警控制系统、火灾报警控制系统不在本报价范围内，系统预留与上述二种系统的MODBUS通讯接口。
4 结束语
由于LNG是一种清洁无污染的新能源，随着国家政府对天然气运用的大力支持，越来越多的交通运输车将配置天然气燃料汽车，而LNG加气站是主要服务站的一种方式，液化天然气的广泛运用势必带动LNG加气站，因此在未来十年LNG加气站有着不可估量的前景。
参考文献
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[2] 汽车加油加气站设计与施工规范[S].中华人民共和同住房和城乡建设部，GB 50156-2012.
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[4] 吴佩英.LNG汽车加气站设计的探讨[J].煤气与热力，2006， 26（9） ：7-9.