L-CNG加氣站的設(shè)計原理與工藝流程

L-CNG加氣站的設(shè)計原理與工藝流程一、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(shè)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(wù)，能節(jié)省費用，且隨著L-CNG加氣站規(guī)模的擴(kuò)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(jī)、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(jī)功率為低溫泵的5—15倍。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(hù)作用，減少了設(shè)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(jī)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(yuǎn)小于氣體壓縮機(jī)，由于進(jìn)入氣化器的LNG處于高壓，而LNG加氣機(jī)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(shè)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(shè)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(shè)置兩套安全閥在線安裝的雙路系統(tǒng)，并設(shè)置一個轉(zhuǎn)換開關(guān)，在更換或維修時需要進(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，隨著工藝成熟而逐漸得到廣泛應(yīng)用。LNG的卸載方式有兩種。一是采用壓力卸載咱增壓卸載），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(fù)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(shè)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(shè)計、制造、安裝以及定期檢測等應(yīng)滿足LNG儲罐的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。儲罐的主要技術(shù)要求如下：①儲罐要設(shè)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(yīng)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(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)目臻g。②儲罐在首次充注LNG前,或在需進(jìn)行內(nèi)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(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(yīng)配有壓力控制裝置，應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的壓力安全閥和真空安全閥，分別預(yù)防罐內(nèi)發(fā)生超壓和負(fù)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0Cr18Ni9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(qiáng)度又有較低導(dǎo)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(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(dá)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（出壓力高于25MPa）。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(jī)的機(jī)殼通過密封結(jié)構(gòu)連在一起，即葉輪直接安裝在電動機(jī)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(yīng)性大為增強(qiáng)，很適合輸送LNG之類的低溫可燃液體。非潛液式電動低溫泵的結(jié)構(gòu)。在泵的LNG排出引出少量低溫流體來對電機(jī)進(jìn)行冷卻，然后從回氣管流回泵內(nèi)。設(shè)置翅片和氣/液迷宮是為了避免由于導(dǎo)熱引起電動機(jī)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(hù)應(yīng)能達(dá)到如下要求：①必須有足夠的壓力和流量范圍，以適應(yīng)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(dá)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(fēng)力、日照等氣象條件以及工作壓力等。氣化器應(yīng)設(shè)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(yīng)安裝兩個進(jìn)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(yīng)配備切斷熱源的裝置來確保安全;還需安裝溫度檢測設(shè)備,用來測量其LNG和熱交換介質(zhì)的進(jìn)出溫度，確保傳熱效率。5、LNG加注機(jī)和CNG加注機(jī)加注機(jī)應(yīng)能承受一定的低溫或高壓。一般應(yīng)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(jī),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