LNG氣瓶說明書

1、膂LNG 氣瓶說明書艿5.1.1 特性袆處理液化天然氣的危險主要來自以下三方面特性：蚄1.極低溫度。在大氣壓力下按液化天然氣組成不同，其沸點略有差別，但都在-162 C左羈右，在此低溫下液化天然氣蒸汽密度大于環(huán)境空氣。荿2. 僅少量液體就能轉(zhuǎn)化為大量氣體。1 體積液化天然氣大致能夠轉(zhuǎn)化成 600625 體積氣體。芇3. 天然氣是可燃的。 一般環(huán)境條件下， 515%(體積， 下同)天然氣和空氣混合是可燃的。 這意味著，當(dāng)空氣中天然氣的體積分?jǐn)?shù) 15% 都不會燃燒，當(dāng)然也就不會爆炸。莆5.1.2 液化天然氣的蒸發(fā)蝕5.1.2.1 蒸發(fā)氣( BOG -boil-off gas )的物理性質(zhì)葿大批量的

2、液化天然氣是作為一種沸騰液體儲存在絕熱的儲罐中的。任何傳入儲罐的熱量都 將導(dǎo)致一定量液體蒸發(fā)而成為氣體，這部分氣體稱為蒸發(fā)氣體，其組成與液體組成有關(guān)。蚈5.1.2.2 閃蒸螄加壓的液化天然氣當(dāng)其壓力降至沸點以下時，將有一定量的液體蒸發(fā)而成氣體，同時液體溫度也隨之降到其壓力下的沸點， 此過程稱為閃蒸。 液化天然氣是一種多元混合物， 因此閃 蒸氣組成不同于液體組成。 計算閃蒸氣及與之相對應(yīng)的液體組分相當(dāng)困難， 必須借助計算機(jī)。以下數(shù)據(jù)可以作為估算的參考：壓力在100200kPa范圍內(nèi)，1m 3處于沸點下的液化天然氣降低1kPa壓力時閃蒸出的氣體量約為 0.4kg。螃5.1.3.1 溢出液體的性質(zhì)葿

3、液化天然氣傾倒在地面上時，起初蒸發(fā)迅速，然后很快降到某一固定的蒸發(fā)速度，固定速 度取決于地面吸熱性能及可由周圍大氣中獲得的熱量。螅5.1.3.2 液化天然氣的泄漏薅液化天然氣泄漏到水中產(chǎn)生強(qiáng)烈的對流傳熱，以致在一定的面積內(nèi)蒸發(fā)速度保持穩(wěn)定。隨 著天然氣流動泄漏面積逐漸擴(kuò)大，直到氣體蒸發(fā)量等于漏出液體所能產(chǎn)生的氣體量。蒂5.1.3.3 氣體云團(tuán)的膨脹與擴(kuò)散蕿泄漏的液化天然氣剛開始蒸發(fā)時產(chǎn)生的氣體溫度接近于液體溫度，其密度大于環(huán)境空氣。冷芅氣體在未大量吸收環(huán)境空氣中的熱量之前，沿地面形成一個對流層。當(dāng)其溫度上升至約-113 C （對純甲烷）或-82 C （對甲烷蒸汽）時氣體密度就小于環(huán)境空氣。形成

4、的蒸發(fā)氣和 空氣的混合物， 在溫度繼續(xù)上升過程中逐漸形成密度小于空氣的云團(tuán)， 此云團(tuán)的膨脹和擴(kuò)散 是一個與風(fēng)速、 大氣穩(wěn)定有關(guān)的復(fù)雜問題， 也要利用數(shù)學(xué)模型以計算機(jī)進(jìn)行預(yù)測。 泄漏液化 天然氣時，由于溫度很低，大氣中的水蒸氣會被冷凝而形成“霧團(tuán)”， “霧團(tuán) ”通常是可見的，可以作為可燃性云團(tuán)的示蹤物， 指示出云團(tuán)的區(qū)域和范圍， 實際上由于云團(tuán)外部邊緣的溫度 已經(jīng)不足以把水蒸氣冷凝，云團(tuán)的范圍要比可見的要大一些。羃5.1.4.1 翻滾現(xiàn)象（ Rollover ）芀指短時間內(nèi)有大量氣體從液化天然氣儲罐中散發(fā)出來，如果不及時處理， 將導(dǎo)致設(shè)備超壓。液化天然氣儲罐中有時會形成兩個穩(wěn)定的液層。 這是因為

5、新注入的液化天然氣與原罐底剩余 部分的密度不同，又沒有充分混合， 導(dǎo)致下層密度高于上層。 當(dāng)有熱量傳入儲罐時，兩個液 層之間自發(fā)地進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱， 最終完成混合， 同時在液層表面進(jìn)行蒸發(fā)。 蒸發(fā)過程吸收了 上層液體的熱量而使下層液體處于 “過熱 ”狀態(tài)。 當(dāng)兩層液體的密度接近相等時就會突然迅速 混合， 在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體， 從而使得儲罐壓力急驟上升， 甚至使得安全閥開啟。在 蒸發(fā)過程中，當(dāng)蒸發(fā)出的氣體量明顯低于其正常水平時，通常是出現(xiàn)翻滾的前兆。蠆提示：翻滾現(xiàn)象在運(yùn)動的設(shè)備中（槽車、車用氣瓶）不會出現(xiàn)，因為運(yùn)動的設(shè)備在運(yùn)動過程中，使得液體出現(xiàn)分層的條件消失。蚆5.1 .4.2 快速相態(tài)轉(zhuǎn)

6、變（ RPT ）蚅當(dāng)溫度相差懸殊的兩種液體接觸時，由于快速相態(tài)轉(zhuǎn)變可能產(chǎn)生爆炸力。此時，雖然不會 出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象， 但是快速相態(tài)轉(zhuǎn)變具備爆炸的其他特征， 液化天然氣溢入水中而產(chǎn)生的 RPT 不太常見， 且后果不甚嚴(yán)重。經(jīng)過實驗得出的理論：兩種溫差極大的液體接觸時， 如果熱液 體的溫度（ 以 K 計）比冷液體沸點溫度高 1.1 倍，則冷液體溫度迅速上升，表面層溫度 超過自發(fā)成核溫度 （當(dāng)液體中出現(xiàn)氣泡時） ，此過程熱液體能在極短時間內(nèi)通過復(fù)雜的鏈?zhǔn)?反應(yīng)機(jī)理以爆炸速度產(chǎn)生大量蒸汽，這就是出現(xiàn) RPT 的原因。芃5.1 .4.3 沸騰液體膨脹蒸汽爆炸（ Bleve ）蝿任何液體在（或接近）其沸點面壓

7、力又高于某一數(shù)值時，若容器因為故障而突然泄壓（比 如：肇產(chǎn)生較大的裂口），容器內(nèi)的液體迅速蒸發(fā)，劇烈的膨脹可把整個容器推動幾百米遠(yuǎn)。膃提示：液化天然氣一般貯存在低壓容器中，且這類容器都是絕熱的，因此蒸發(fā)速度不會太高，因而在液化天然氣裝置中很少出現(xiàn)這種現(xiàn)象。衿6.1氣瓶簡介蒈氣瓶是作為一種用以替代汽車油箱盛裝、貯存、供給燃料（液化天然氣），并且可以多次 重復(fù)充裝的低溫絕熱壓力容器。 其主要結(jié)構(gòu)是雙層容器。 內(nèi)膽能夠承受一定的壓力用來貯存 和供給低溫液態(tài)的液化天然氣。 在內(nèi)膽外壁纏繞由玻璃纖維紙和光潔的鋁箔組成的多層絕熱 材料， 多層材料在高真空條件下具有熱導(dǎo)率低、隔熱性能高、 重量輕的特點。外殼

8、主要用來 與內(nèi)膽形成夾層空間 （兩層容器之間的空間） 和把內(nèi)膽支撐起來的作用。 夾層空間被抽成高 真空與多層絕熱材料共同形成良好的絕熱系統(tǒng)， 用以延長液化天然氣的貯存時間。 外殼和內(nèi) 膽之間設(shè)置支撐系統(tǒng)將內(nèi)膽外殼合理固定。 支撐系統(tǒng)的設(shè)計能夠承受車輛在行駛時產(chǎn)生的加 速、減速，運(yùn)行時的振動。氣瓶所有的外部管路、閥件都設(shè)置在氣瓶的一端，并用保護(hù)環(huán)或 保護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)。 閥門系統(tǒng)的設(shè)置能夠滿足液化天然氣的充裝和供給。 內(nèi)膽設(shè)置了兩級安全 閥（管路系統(tǒng)中）會在內(nèi)膽超壓時起到保護(hù)的作用。在超壓情況下主安全閥 （Svp） （開啟壓 力為1.75MPa , 250psi ）首先打開，其作用泄放由于絕熱層和支

9、撐正常的漏熱損失導(dǎo)致的壓 力上升、或真空遭破壞后以及在失火條件下的加速漏熱導(dǎo)致的壓力上升。副安全閥（Svs）（開啟壓力為 2.9MPa ， 420psi ）的壓力設(shè)定比主安全閥高，在主安全閥失效或發(fā)生堵塞時，副 安全閥啟動。 在夾層超壓條件下， 外殼的保護(hù)是通過一個環(huán)形的真空塞來實現(xiàn)的。 正常情況 下，真空塞被大氣壓壓緊在真空塞座內(nèi)，使大氣與夾層空間隔絕， 保證夾層的真空度。 由于低溫液體或蒸汽受熱后體積變化比較大，即使少量的低溫液體或蒸汽泄漏進(jìn)入夾層，也會導(dǎo)致夾層壓力迅速升高。當(dāng)夾層壓力超過 0.17MPa （表壓）左右，真空塞將會打開泄壓。裊設(shè)置了經(jīng)濟(jì)閥（Er），在使用過程中（長時間停駛除

10、外）經(jīng)濟(jì)閥能夠優(yōu)先使用氣瓶內(nèi)膽頂部 由于自然蒸發(fā)被汽化而形成的天然氣蒸汽， 從而降低氣瓶內(nèi)部的壓力， 使得只要在使用氣瓶 的壓力就不會升至安全閥的開啟壓力，因而不用放空。還設(shè)置了過流閥（Ef），當(dāng)外部管路發(fā)生破裂， 管路流量大于設(shè)定值時， 過流閥自動關(guān)閉；當(dāng)關(guān)閉過流閥前的液體使用閥后，過 流閥自動回位。 通過過流閥自動關(guān)閉， 從而可以有效避免次生危險的發(fā)生。 整套系統(tǒng)中的獨 之處是設(shè)置了自增壓系統(tǒng)。自增壓系統(tǒng)包括：增壓截止閥（Pv ）、升壓調(diào)節(jié)閥（ PBr） 、自增壓盤管（ Pr ）及相應(yīng)的管路。該系統(tǒng)能夠保證且穩(wěn)定地提供氣瓶的正常供液壓力和流 量的要求， 僅僅通過與空氣進(jìn)行熱交換， 而不需額

11、外的能源。 穩(wěn)定的壓力是通過調(diào)節(jié)升壓調(diào)袁節(jié)閥來控制的，當(dāng)氣瓶頂部的壓力低于升壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定的壓力（也就是系統(tǒng)需要的壓力） 時，液化天然氣通過增壓截止閥和升壓調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入自增壓盤管與空氣進(jìn)行熱交換，液體變成蒸汽回到氣瓶的頂部。 由于液化天然氣的液氣比較大， 因此使得壓力升高。 當(dāng)壓力等于升 壓調(diào)節(jié)閥的壓力后， 升壓調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉， 氣瓶壓力不再繼續(xù)升高。 液化天然氣汽車燃料系 統(tǒng)由氣瓶、 汽化器、 管路降壓調(diào)壓閥、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組成。 汽化器主要是利用發(fā)動機(jī)循環(huán)冷卻 水把液化天然氣進(jìn)行加熱汽化， 使天然氣達(dá)到滿足發(fā)動機(jī)使用溫度、 流量要求。 管路降壓調(diào) 節(jié)閥主要作用是將汽化器汽化后的天然氣進(jìn)行減壓，

12、使之滿足發(fā)動機(jī)的使用壓力要求， 且保 持壓力穩(wěn)定。緩沖罐的作用是儲備一定量的氣體， 以備不時之需。 當(dāng)汽車功率較大，啟動時 需要較多的天然氣時， 可以在管路降壓調(diào)節(jié)閥后配備一只緩沖罐。 如果受到汽車安裝空間的 限制， 且汽車功率不大且供氣管路的長度 （其作用相當(dāng)于緩沖罐） 滿足需要的情況下， 可以 不用配備此容器。系統(tǒng)中需要配備安全閥 （用戶自備）， 安全閥的開啟壓力要小于或等于圖 1 所示系統(tǒng)中工作壓力最小的設(shè)備。 電磁閥的作用是 當(dāng)發(fā)動機(jī)點火開關(guān)關(guān)閉或處于次要位置、 以及發(fā)動機(jī)熄火點火開關(guān)仍處于開啟狀態(tài)時， 閥門處于關(guān)閉狀態(tài)能夠阻止天然氣流向發(fā)動機(jī)， 防 止天然氣泄漏 。羈6.2.2 流程

13、介紹薅6.2.2.1 進(jìn)液管路莃進(jìn)液管路由低溫進(jìn)液口（ C1）、進(jìn)液單向閥（FCV）以及連接的管道。薀圖 2. 進(jìn)液示意圖肇加氣站用加氣槍的機(jī)械力量把低溫進(jìn)液口（ Ci）頂開，液化天然氣被加氣站裝備的低溫泵 泵入加氣管道，由于泵的壓力進(jìn)液單向閥 （FCV）被打開，此時整條進(jìn)液管路處于開啟狀態(tài)。羆當(dāng)液體進(jìn)入過程中，由于噴淋作用，瓶內(nèi)頂部氣相空間的蒸汽會部分被重新液化回收以避 免放空損失， 使得加液過程中氣瓶的壓力維持不變甚至降低。 當(dāng)氣瓶內(nèi)部快加滿的瞬間， 由 于液體的不可壓縮性， 瓶內(nèi)的壓力會迅速升高， 達(dá)到加氣機(jī)設(shè)定的停機(jī)壓力時， 加氣機(jī)停止 加氣，加氣的過程完成。由于低溫進(jìn)液口（Ci）和進(jìn)

14、液單向閥（FCV）都只允許流體單相流動（只能流向瓶內(nèi)，不能流向瓶外），因此停留在低溫進(jìn)液口（Ci）和進(jìn)液單向閥（FCV）之間管道內(nèi)的液化天然氣被汽化成蒸汽后會進(jìn)入瓶內(nèi)，不會引起管道超壓破裂的危險。肅6.2.2.2 自增壓管路蚃自增壓管路由增壓截止閥（Pv）、升壓調(diào)節(jié)閥（PBr）、自增壓盤管（Pr）組成。肇圖 3. 自增壓示意圖莇在自增壓時，需要保證除增壓截止閥（PV ）外的所有截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣氣瓶和自增壓管路可以形成一個密閉的循環(huán)空間。開啟增壓截止閥（Pv） ，低溫液體通過升壓調(diào)節(jié)閥（PBr），然后經(jīng)過自增壓盤管（Pr）被加熱成飽和蒸汽，進(jìn)入氣瓶氣相空間（頂部）， 由于液化天然氣的液氣

15、比較大， 因此輸出較少的液體會變成大量的蒸汽， 同時這是個密閉的 循環(huán)空間， 也就是說增加的氣體體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸出的液體體積， 再有氣體具有可壓縮性， 從 而使得氣瓶的壓力升高。 當(dāng)氣瓶壓力升至需要的壓力（升壓調(diào)節(jié)閥的設(shè)定壓力）時，升壓調(diào) 節(jié)閥（PBr ）自動關(guān)閉，氣瓶壓力不再升高，壓力維持穩(wěn)定。蒃6.2.2.3 出液管路莂出液管路由出液單向閥（DCv ）、出液截止閥（Vu）、過流閥（Ef）組成。膈圖 4. 出液示意圖螈在沒有使用的情況下，出液截止閥（Vu ）應(yīng)當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)。汽車進(jìn)行燃?xì)夤┙o時，開啟出液截止閥（Vu ），液化天然氣通過出液單向閥（DCV）然后流經(jīng)出液截止閥（Vu）和過流閥（Ef

16、）進(jìn)入供氣系統(tǒng)。當(dāng) 過流閥（Ef）的進(jìn)口的壓力與岀口的壓力差值大于設(shè)計的值時， 過流閥（Ef）會迅速關(guān)閉停止對外供液。關(guān)閉出液截止閥（Vu ）,過流閥（Ef）很快又回到開啟狀態(tài)。膄6.2.2.4 經(jīng)濟(jì)回路賺經(jīng)濟(jì)回路由經(jīng)濟(jì)閥（Er）、出液截止閥（Vu ）、過流閥（Ef）組成。羋圖5. 經(jīng)濟(jì)回路示意圖腿當(dāng)瓶內(nèi)壓力高于經(jīng)濟(jì)閥（Er）設(shè)定的壓力時，如果又在供氣過程中，經(jīng)濟(jì)閥（Er）開啟，氣螞瓶頂部氣相空間的飽和蒸汽通過經(jīng)濟(jì)閥（Er）進(jìn)入供氣管路，此時出液單向閥（DCV）基本處于關(guān)閉狀態(tài)。 供氣管路中的是汽液混合物。 隨著氣體的不斷使用， 瓶內(nèi)壓力會逐漸降低 至經(jīng)濟(jì)閥（Er）的設(shè)定壓力，此時，經(jīng)濟(jì)閥（E

17、r）關(guān)閉，又回到液體供應(yīng)狀態(tài)。膃不供氣時，經(jīng)濟(jì)閥（ Er ）不能起到降低瓶內(nèi)壓力的作用莈張家港富瑞特種裝備股份有限公司芅6.2.2.5 供氣系統(tǒng)莄供氣系統(tǒng)由汽化器（Va ）、管路降壓調(diào)壓閥（LRe ）、緩沖罐、管路安全閥（LSv）、電磁閥 圖 6. 供氣系統(tǒng)示意圖羂液化天然氣進(jìn)入汽化器（Va）后，被發(fā)動機(jī)的冷卻水加熱變成氣體，經(jīng)過管路降壓調(diào)壓閥蒈（LRe ）把壓力降至適合發(fā)動機(jī)的需要，通過緩沖罐和電磁閥（SV）去往發(fā)動機(jī)。蚆注意：管路降壓調(diào)壓閥、管路壓力表、電磁閥為系統(tǒng)中必須配置的，如果發(fā)動機(jī)沒有配置 以上部件，汽車制造（改裝）廠在整車設(shè)計時應(yīng)當(dāng)予以考慮選 汽化器是一種水浴蛇管式換熱器。利用發(fā)動機(jī)冷卻水作為加熱介質(zhì)對液化天然氣進(jìn)行加熱。 液化天然氣和冷卻水的流動方向是并流。內(nèi)部是盤管作為換熱器的管程， 低溫的液化天然氣經(jīng)過后被汽化成適合的溫度供給發(fā)動機(jī)。外部是一根套管作為換熱器的殼程， 與汽車發(fā)動機(jī)的冷卻水系統(tǒng)相連形成閉合的回路。外殼保證其間流動的冷卻水不會外泄。_以下無正文 _僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途Nur f uden pers?nlichen f