一、簡(jiǎn)述L-CNG加氣站

1、L-CNG加氣站的特點(diǎn)

L-CNG加氣站將LNG經(jīng)高壓液體泵加壓后氣化后對CNG汽車(chē)加氣, 同時(shí)也可以采用低壓液體泵向LNG汽車(chē)加氣。相比同樣容量CNG加氣站，L-CNG加氣站的投資和運行成本更低 。以下介紹L-CNG加氣站的其他優(yōu)勢。

①無(wú)需敷設天然氣管道, 只需用LNG槽車(chē)來(lái)運載LNG。雖說(shuō)槽車(chē)價(jià)格較高, 但一輛槽車(chē)可同時(shí)為多個(gè)加氣站服務(wù), 能節省費用, 且隨著(zhù)L-CNG加氣站規模的擴大, 其利用率增加，折舊費用減少。

②傳統CNG加氣站使用的壓縮機、冷卻裝置、脫水以及脫硫裝置等電力消耗很大, 而L-CNG加氣站僅低溫泵耗費較少電能, 其他支出很少。一般CNG壓縮機功率為低溫泵的5~ 15倍 。

③低溫LNG儲罐單位容積儲存密度高, 用地少, 甚至可以埋藏在地下, 起到安全、絕熱的保護作用, 減少了設備投資費用。而普通CNG加氣站需體積巨大的高壓天然氣儲罐。這點(diǎn)相比CNG加氣站，L-CNG加氣站更具備優(yōu)勢。

2、L-CNG加氣站工藝流程

與單純通過(guò)氣體壓縮機來(lái)提高壓力的CNG加氣站相比, L-CNG加氣站的高壓可以很容易通過(guò)低溫泵來(lái)實(shí)現。在質(zhì)量流量和壓縮比相同條件下, 低溫泵的投資、能耗和占地面積等均遠小于氣體壓縮機，由于進(jìn)入氣化器的LNG 處于高壓, 而LNG加氣機卻不需要很高的壓力, 所以必須使用兩個(gè)低溫泵。

二、l-CNG加氣站主要設備及技術(shù)要求

1、LNG槽車(chē)

LNG的運輸狀態(tài)一般是常壓, 溫度為110K左右。由于LNG的易燃易爆性, 安全和絕熱是最重要的技術(shù)要求。

安全主要包括防止壓力過(guò)高和消除燃燒可能性?xún)蓚€(gè)方面, 主要是設置安全閥門(mén)、爆破片等超壓排泄裝置。根據經(jīng)驗, 槽車(chē)的儲罐必須設置兩套安全閥在線(xiàn)安裝的雙路系統, 并設置一個(gè)轉換開(kāi)關(guān), 在更換或維修時(shí)需要進(jìn)行切換工作。

絕熱方式主要有3種: 真空粉末絕熱、真空纖維絕熱和高真空多層絕熱。其中高真空多層絕熱以占用體積小、重量輕和絕熱效率高的獨特優(yōu)勢, 隨著(zhù)工藝成熟而逐漸得到廣泛應用。

LNG 的卸載方式有兩種。一是采用壓力卸載( 自增壓卸載) , 即將在增壓器中氣化的LNG 返回槽車(chē)儲罐增加壓力卸載LNG。這種方法簡(jiǎn)單, 僅需少量管路和閥門(mén)。二是采用安裝在槽車(chē)上的低溫泵來(lái)卸載, 時(shí)間短、效率高, 盡管存在造價(jià)高、結構復雜等問(wèn)題, 但仍然是未來(lái)的發(fā)展趨勢。

2、LNG儲罐

LNG儲罐作為主要設備之一, 安全性是最重要的性能要求。儲罐可采用臥式或立式、地上或地下的形式, 其設計、制造、安裝以及定期檢測等應滿(mǎn)足LN G 儲罐的有關(guān)規范和標準。

儲罐的主要技術(shù)要求如下：

①儲罐要設計一個(gè)最高液位限定值, 防止液面過(guò)高。若過(guò)高可通過(guò)溢流閥從溢出管排出。在充注LNG時(shí), 應考慮到液體受熱后的體積膨脹而出現液位超高的情況。如充注的LNG 相對于儲存壓力來(lái)說(shuō)是已經(jīng)膨脹了的LNG, 則可以充注到最高液位；反之則應預留適當的空間。

②儲罐在首次充注LNG 前, 或在需進(jìn)行內部檢修而停止使用后, 要進(jìn)行惰性處理, 目的是利用惰性氣體將罐內的空氣或天然氣置換出來(lái), 避免形成天然氣與空氣的混合物。

③儲罐還應配有壓力控制裝置, 應設置一定數量的壓力安全閥和真空安全閥, 分別預防罐內發(fā)生超壓和負壓。低溫儲罐一般采用雙層金屬結構。內罐一般采用低溫不銹鋼材料, 如0Cr18N i9 等。外罐多采用普通低合金鋼, 如16MnR 等內外罐之間的支承宜采用在低溫下既有較高強度又有較低導熱系數的低溫玻璃鋼結構。內外罐之間可以采用堆積絕熱或高真空多層絕熱方式進(jìn)行絕熱。如果采用高性能的高真空多層絕熱方式, 維持中空部分的真空度是至關(guān)重要的。首先, 在抽真空時(shí)要確保腔內材料充分放氣, 并確保多層材料層間真空度達到規定要求。其次, 可在腔內放置吸附劑, 或采用添加吸附劑的層間隔熱材料,如填炭紙等, 以吸附腔內材料可能釋放出的少量氣體。

3、LNG低溫泵

LNG低溫泵是整個(gè)L-CNG加氣站的動(dòng)力裝置, 其性能要求最主要是能耐低溫且絕熱效果好, 以及承受高壓(出口壓力高于25 MPa）。其次是氣密性和電氣方面的安全性能要求比普通泵高很多。

L-CNG加氣站一般使用非潛液式的立式無(wú)軸封電動(dòng)泵, 它有單級與多級之分。其特點(diǎn)是將泵體與電動(dòng)機的機殼通過(guò)密封結構連在一起, 即葉輪直接安裝在電動(dòng)機的主軸上, 從而成為一個(gè)整體而無(wú)需軸封, 因此不存在LNG 的泄漏問(wèn)題。由于兩者是靜密封, 使得泵對工作環(huán)境的適應性大為增強, 很適合輸送LNG之類(lèi)的低溫可燃液體。

下圖為非潛液式電動(dòng)低溫泵的結構。在泵的LNG 排出口引出少量低溫流體來(lái)對電機進(jìn)行冷卻,然后從回氣管流回泵內。設置翅片和氣/ 液迷宮是為了避免由于導熱引起電動(dòng)機溫度過(guò)低, 同時(shí)使底部軸承在適宜的溫度范圍內工作。

低溫泵的防護應能達到如下要求: ①必須有足夠的壓力和流量范圍, 以適應不同級別的汽車(chē)LNG儲存系統?，F在一般采用的變頻技術(shù)均可滿(mǎn)足此要求；②盡可能減少運行時(shí)產(chǎn)生的熱量, 以防止引發(fā)LNG氣化； ③不可出現兩相流, 否則會(huì )造成泵的損壞。

4、LNG高壓氣化器

氣化器通常采用空浴式, 即LNG 通過(guò)吸收環(huán)境熱量來(lái)達到氣化目的, 其能耗很低。為提高LNG 與環(huán)境的換熱效率和氣化速度, 氣化器主體部分一般采用耐低溫的鋁合金縱向翅片管, 同時(shí)擁有很大的換熱面積。影響氣化器工作的因素主要有流量、工作周期, 大氣溫度、相對濕度、風(fēng)力、日照等氣象條件以及工作壓力等。

氣化器應設置切斷閥和安全減壓閥。為防止泄漏的LNG進(jìn)入閑置氣化器, 應安裝兩個(gè)進(jìn)口閥門(mén),并采用其他安全措施排出聚集在兩個(gè)閥門(mén)之間的LNG。

此外, 氣化器應配備切斷熱源的裝置來(lái)確保安全; 還需安裝溫度檢測設備, 用來(lái)測量其LNG和熱交換介質(zhì)的進(jìn)出口溫度, 確保傳熱效率。

5、LNG加注機和CNG加注機

加注機應能承受一定的低溫或高壓。一般應滿(mǎn)足幾點(diǎn)基本要求: ①出于安全考慮, 不宜安裝在距儲罐很近的地方；②加注完成后可通過(guò)控制系統輕松關(guān)閉；③能夠顯示加注的燃料總量、金額及單價(jià)。

三、總結

L-CNG 加氣站不使用高壓壓縮機, 代之以低溫泵, 運行費用大大降低, 投資成本和占地面積也明顯減小。

LNG 汽車(chē)是天然氣汽車(chē)的發(fā)展趨勢。L-CNG加氣站以其高度靈活性, 目前可以為CNG汽車(chē)加氣, 并逐步向為L(cháng)NG 汽車(chē)加氣過(guò)渡, 也可同時(shí)向老的CNG汽車(chē)和新的LNG汽車(chē)加氣，L-CNG加氣站也可作為現有CNG加氣站的備用氣源, 平時(shí)儲備LNG，在CNG加氣站氣源中斷或供氣不足時(shí)發(fā)揮作用以確保供氣的連續性，可以相信, L-CNG加氣站將會(huì )隨著(zhù)各種相關(guān)技術(shù)的成熟而不斷出現，成為未來(lái)天然氣加氣站的一種多元存儲與供應方式。

文章來(lái)源：長(cháng)征天民