启飞汽车

　　摘 要：L-CNG包含有储气、转换、计量以及回收利用这几个部分。在本文中，将就LNG/L-CNG汽车加气站工艺设计进行一定的分析与探讨。

　　关键词：LNG/L-CNG;汽车加气站;工艺设计

　　1 引言

　　在L-CNG中，撬装站以及常规站是其中的主要组成形式。其中，常规站能够将天然气通过卸气装置的应用在储罐当中储存，在经过高压柱塞泵转化之后对其进行加压处理，并通过高压空温式气化器的应用实现向压缩天然气的转化，使用加气机实现向汽车的填充。撬装站方面，其同常规站相比适合应用在规模不大的加气站当中，能够更便于转移以及运输。

　　2 L-CNG加气站工艺流程

　　L-CNG加气工艺是将低温(-162℃～-137℃)、低压(0～0.4MPa)的LNG转变成常温、最大工作压力25MPa的天然气，然后将压缩天然气(CNG)加注给汽车。其主要设备包括：LNG储罐、高压柱塞泵、高压空温式气化器、CNG储气瓶或储气井、加气机、自控系统等。该工艺是利用LNG高压柱塞泵将LNG最大增压到25MPa来完成系统升压。过程中LNG高压柱塞泵的控制及操作中泵的超压停、低压开、流体计量等都由控制系统自动完成;系统中用高压空温式气化器加热LNG，使其气化变成高压天然气(CNG)，完成由液态到气态、低温到常温的过程，然后经加气机给车辆加气。按照顺序排列，可以将L-CNG加气站分为卸车、转化、降压以及加气这几个流程：第一，卸车流程。把LNG槽车内的LNG转移至LNG加气站的储罐内，使LNG经过泵从储罐进液管进入LNG储罐。卸车有3种方式：增压器卸车、泵卸车、增压器和泵联合卸车。LNG/L-CNG加气站多采用增压器和泵联合卸车。先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间连通，然后断开，在卸车的过程中通过增压器增大槽车的气相压力，用泵将槽车内的LNG卸入储罐，卸完车后需要给槽车降压。第二，转化流程。在该流程中，LNG经低温高压柱塞泵增压到25MPa，再经高压空温式气化器换热实现从高压LNG到高压CNG的转化;第三，降压流程。高压柱塞泵是L-CNG加气站最重要的加压设备，柱塞泵的泵头由泵腔、活塞杆、填料和密封材料等组成，泵头的进液管和回气管与储罐相通，可以加压到25MPa。为防止柱塞泵出口单向阀在高压状态下微漏导致泵头进液受影响，柱塞泵在停泵后和启泵前都需要将泵后的高压气体排放(排放到常压)，以确保柱塞泵能正常工作。此工艺是由柱塞泵的特殊工艺要求导致的。根据GB150.1-2011第B.4.7条规定，储罐的安全阀的泄放压力一般取Pz=(1.05～1.1)Pw。由于LNG储罐最大工作压力为1.2MPa，储罐安全阀的整定压力可取1.26～1.32MPa。LNG、BOG管道为低温深冷管道，采用真空管道或绝热材料绝热，但当真空度破坏或绝热性能下降时，液相或气相管道压力剧增，此时安全阀自动开启，可以降低管道内的压力。根据GB50156-2012第8.3.5条，当设备的最大工作压力Pw≤1.8MPa时，安全阀的定压应符合Pz=Pw+0.18MPa，LNG潜液泵前管道系统的工作压力与LNG储罐工作压力一致，均为1.2MPa且LNG潜液泵前管道与LNG储罐连通，因此，LNG潜液泵前管道系统安全阀的定压取较小值，应与LNG储罐安全阀的定压保持一致。LNG潜液泵后管道系统的工作压力为1.6MPa，因此，LNG潜液泵后管道系统安全阀的整定压力定为1.78MPa。根据GB50156-2012第8.3.5条，当设备的最大工作压力8.0MPa　　3 L-CNG储罐、槽车中闪蒸气回收及LNG高压柱塞泵排放的天然气回收

　　对于L-CNG槽车以及储罐的BOG回收工作来说，其主要方式有：第一，实现将天然气向管网的转化，也可以通过对站内燃气发电机以及壁挂炉的设置实现对天然气的回收以及利用;第二，BOG压缩机在将气化后的BOG实现压缩之后返回到进气管道回收利用。对于该种方式来说，其能够较为有效的将天然气排空所导致的污染以及资源浪费问题进行缓解。在加气站运行回气中，储罐BOG来源主要有三个部分，即LNG潜液泵回气、高压柱塞泵回气以及LNG车载气瓶。

　　4 加气枪放空回收

　　4.1 加注流程

　　在天然气汽车加注工作当中，使用加气枪进行加注可以說是加注工作当中的主要方式。在该系统中，两位控制阀门可以说是对加气枪进行组成的关键部件，在整个加注工作中，其操作流程为：第一，将加气枪的头部插入到车载气瓶的气口进行连接，并将车载气瓶阀门以及进气阀门同时打开;第二，将加气枪转换到开档状态，使加气口能够同枪管间具有联通特征。之后，将加气机电磁阀打开，通过压差方式的应用向车载气瓶加气，直至其压力能够满足要求;第三，当车载气瓶内部压力上升到一定值之后将其关闭。此时，加气枪两位控制阀门顶端枪头部分在进气球阀被切断的情况也能够保持20MPa左右的压力;第四，将阀柄转换到排档状态，实现放散口同加气管路间的连通，以此实现同大气的连通。之后，将该段管路压力放散，并将阀柄转换到关的状态;第五，完成天然气加注过程，并将加气枪枪头部分拔出。

　　4.2 加气枪排空天然气回收

　　在整个加注过程中，要想对零排放的目标进行达成，则需要从回收加气枪排放的残留天然气入手解决。对于高压天然气来说，其在天然气的利用以及回收方面存在一定的不利特征，对此，通过将具有高压特征的天然气实现向中低压天然气的转换，对于排空天然气的回收以及利用则具有着十分积极的意义。要想对该目标进行实现，其基本思路为：第一，对加气枪天然气注入压力的控制阀门进行安装;第二，对收集排空天然气的装置进行安装，并将装置运行过程中所收集到的排空天然气进行再一次的利用。

　　回收方式方面，其主要有以下几种类型：第一，三位控制阀门。同普通的加气枪构造不同，具有回收排空天然气核心部分即将以往的两位控制阀门类型实现三位控制阀门的转换。对于新的三位控制阀门来说，其在原理方面同两位阀门较为相似，在具有良好可靠以及安全特征的同时并不需要对过多的操纵进行增加，且在外形方面同两位控制阀门基本一致。在实际运用中，其具有三种不同的状态：首先，非加注状态。在该状态当中，其三个通道都处于关闭状态，当阀门处于该状态时，加气枪枪头依然能够同大气保持联通的状态，此时其状态同之前阀门的待机状态相同。其次，加注状态。该该状态当中，天然气则会通过加气通道。此时，其余两个通道处于关闭状态，在将天然气注入到车载气瓶当中之后对天然气的加注过程实现。最后，过渡状态。在该状态当中，开启回收通道，并将其余通道进行关闭处理。此时，剩余的天然气会通过回收通道传输回储存装置，且能够以较为快速的方式对枪头管道当中的压力进行释放。在完成上述加注过程后，则会通过弹簧的应用将其还原到初始状态，并在关闭回收通道之后打开排空通道。同传统技术不同，该阀门能够将直接排放大气的天然气实现向用户系统的转移;第二，余气回收通道。该通道在具体应用汇总具有着降压、收集以及对回收天然气进行隔离的作用，且能够对其实现储存与利用。在装置中，其具有止回阀的设置，能够在降压隔离的同时避免天然气出现倒灌问题。以此在将管道直接同储气瓶组实现连接后进入到中压管道供气系统。

　　在上文中，我们对LNG/L-CNG汽车加气站工艺设计进行了一定的研究，通过该设计方式，能够在对大气污染进行减少的同时实现设备最佳运行工况的调整，能够帮助我们获得更好的经济效益。

　　参考文献：

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　　[3]何东红，盛璘，刘俊德，王奇斌.减少LNG加气站BOG放散量的措施[J].煤气与热力，2014(11)：111-112.