一、簡述L-CNG加氣站

1、L-CNG加氣站的特點

L-CNG加氣站將LNG經(jīng)高壓液體泵加壓后氣化后對CNG汽車加氣, 同時也可以采用低壓液體泵向LNG汽車加氣。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無需敷設天然氣管道, 只需用LNG槽車來運載LNG。雖說槽車價格較高, 但一輛槽車可同時為多個加氣站服務, 能節(jié)省費用, 且隨著L-CNG加氣站規(guī)模的擴大, 其利用率增加，折舊費用減少。

②傳統(tǒng)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

與單純通過氣體壓縮機來提高壓力的CNG加氣站相比, L-CNG加氣站的高壓可以很容易通過低溫泵來實現(xiàn)。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, 所以必須使用兩個低溫泵。

二、l-CNG加氣站主要設備及技術(shù)要求

1、LNG槽車

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高和消除燃燒可能性兩個方面, 主要是設置安全閥門、爆破片等超壓排泄裝置。根據(jù)經(jīng)驗, 槽車的儲罐必須設置兩套安全閥在線安裝的雙路系統(tǒng), 并設置一個轉(zhuǎn)換開關(guān), 在更換或維修時需要進行切換工作。

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 返回槽車儲罐增加壓力卸載LNG。這種方法簡單, 僅需少量管路和閥門。二是采用安裝在槽車上的低溫泵來卸載, 時間短、效率高, 盡管存在造價高、結(jié)構(gòu)復雜等問題, 但仍然是未來的發(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足LN G 儲罐的有關(guān)規(guī)范和標準。

儲罐的主要技術(shù)要求如下：

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

②儲罐在首次充注LNG 前, 或在需進行內(nèi)部檢修而停止使用后, 要進行惰性處理, 目的是利用惰性氣體將罐內(nèi)的空氣或天然氣置換出來, 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(shù)量的壓力安全閥和真空安全閥, 分別預防罐內(nèi)發(fā)生超壓和負壓。低溫儲罐一般采用雙層金屬結(jié)構(gòu)。內(nèi)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(nèi)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(shù)的低溫玻璃鋼結(jié)構(gòu)。內(nèi)外罐之間可以采用堆積絕熱或高真空多層絕熱方式進行絕熱。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, 在抽真空時要確保腔內(nèi)材料充分放氣, 并確保多層材料層間真空度達到規(guī)定要求。其次, 可在腔內(nèi)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(nèi)材料可能釋放出的少量氣體。

3、LNG低溫泵

LNG低溫泵是整個L-CNG加氣站的動力裝置, 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軸封電動泵, 它有單級與多級之分。其特點是將泵體與電動機的機殼通過密封結(jié)構(gòu)連在一起, 即葉輪直接安裝在電動機的主軸上, 從而成為一個整體而無需軸封, 因此不存在LNG 的泄漏問題。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之類的低溫可燃液體。

下圖為非潛液式電動低溫泵的結(jié)構(gòu)。在泵的LNG 排出口引出少量低溫流體來對電機進行冷卻,然后從回氣管流回泵內(nèi)。設置翅片和氣/ 液迷宮是為了避免由于導熱引起電動機溫度過低, 同時使底部軸承在適宜的溫度范圍內(nèi)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LNG儲存系統(tǒng)?，F(xiàn)在一般采用的變頻技術(shù)均可滿足此要求；②盡可能減少運行時產(chǎn)生的熱量, 以防止引發(fā)LNG氣化； ③不可出現(xiàn)兩相流, 否則會造成泵的損壞。

4、LNG高壓氣化器

氣化器通常采用空浴式, 即LNG 通過吸收環(huán)境熱量來達到氣化目的, 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進入閑置氣化器, 應安裝兩個進口閥門,并采用其他安全措施排出聚集在兩個閥門之間的LNG。

此外, 氣化器應配備切斷熱源的裝置來確保安全; 還需安裝溫度檢測設備, 用來測量其LNG和熱交換介質(zhì)的進出口溫度, 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。一般應滿足幾點基本要求: ①出于安全考慮, 不宜安裝在距儲罐很近的地方；②加注完成后可通過控制系統(tǒng)輕松關(guān)閉；③能夠顯示加注的燃料總量、金額及單價。

三、總結(jié)

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 汽車是天然氣汽車的發(fā)展趨勢。L-CNG加氣站以其高度靈活性, 目前可以為CNG汽車加氣, 并逐步向為LNG 汽車加氣過渡, 也可同時向老的CNG汽車和新的LNG汽車加氣，L-CNG加氣站也可作為現(xiàn)有CNG加氣站的備用氣源, 平時儲備LNG，在CNG加氣站氣源中斷或供氣不足時發(fā)揮作用以確保供氣的連續(xù)性，可以相信, L-CNG加氣站將會隨著各種相關(guān)技術(shù)的成熟而不斷出現(xiàn)，成為未來天然氣加氣站的一種多元存儲與供應方式。

文章來源：長征天民