LNG汽车加气站工艺与设备
(1)工艺流程
美国休斯敦LNG加气站的工艺流程:规模为日加气量120辆车。站内有42m3的深冷储罐2座,储存温度为-176.4℃。低温离心泵将储罐内LNG经加气机加到车辆上。泵工作压力为0.28 – 0.62 MPa,排量为114 L/min。加气机使用一部38.1 mn质量流量计,用于计量由储罐至加气车辆的气量,另一部12.7 mm质量漉量计计量从汽车返回储罐的气态天然气量。国内LNG加气站工艺见下图。
a)卸车流程:由LNG低温泵将LNG槽车内 LNC卸至LNG储罐。
b)加气流程:储罐内LNG由LNG低温泵抽出,通过加气机向汽车加气。
c)调压漉程:卸车完毕后,用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG气化调压后进入储罐,当储罐压力达到设定压力时停止气化。
LNG加气站的主要技术指标:加气能力(气态):1.2×104~2.4×104m/d;可加气LNG汽车(公交车)台数:50~100辆/d;加气时间:5~10 min/辆;加气机加气压力:1.2 MPa;加气机计量精度:±1.0%。
加气站能实现从槽车卸液,低温储罐上下进液;储罐有液位保护系统、防泄漏系统和自动调压系统;加气机能实现计量加气和定量加气功能;自动控制系统对泵可进行三挡变频调速,以实现低速循环、加气及储罐上进液功能。
目前北京引进的全套LNG加气站设备(不含LNG槽车)的价格,据了解约为400多万元(不到500万元)。具权威工业专家估计,如果全部或部分(控制部分等引进),其设备的总投资约为200万元左右。
(2)加气站设备
LNG加气站设备主要包括LNG槽车、LNC储罐、调压气化器、LNG低温泵、加气机及LNG车载系统。LNG槽车目前单台最大容积为37m3(引进国外的每辆140万元左右,国产80万元左右),槽车设计压力0.8 MPa,运行压力0.3 MPa。LNC储罐由内、外壳组成,采用真空粉末绝热技术,目前可做到200m3,大多为100m3以下。调压气化器是空温式气化器。LNG车载瓶目前国内可生产3种规格,45L,300 L和410 L,分别用于轿车、中型车和公交车。 LNG储罐内层材质为不锈钢,外层为碳钢,而车载瓶内外层均为不锈钢。
27m3LNG运输槽车简介:该槽车一次可装运27 m3 LNG产品,相当于1.6×104 m3天然气。考虑到LNG等介质的低温特性(-160℃),采用真空纤维绝热技术对槽车进行绝热,贮槽内筒及管道材料选用0Crl8Ni9奥氏体不锈钢,外筒选用16MnR低合金钢钢板。内外筒支承选用耐低温的,且绝热性能较好的环氧玻璃钢。该槽车整车装备质量为18.5 t (不含牵引车),允载总质量为34 t,满载总质量为30.7 t。牵引汽车底盘采用定型的北方奔驰NDl926S型带卧罐汽车底盘。整车外形尺寸长、宽、高分别为14.5 m、2.5 m和3.8 m。槽车包括进排液系统、进排气系统、自增压系统、吹扫置换系统、仪控系统、紧急截断阀与气控系统、安全系统、抽空系统、测满分析取样系统。针对LNG的易燃易爆特点,设计已采取了以下安全措施:紧急截断控制措施、易熔塞、阻火器、吹扫置换系统、导静电接地及灭火装置。另外还有40m3规格的LNG运输槽车。
3 LNG汽车特点
因同容积LNG储罐装载天然气是CNG的2.5~3倍,国外大型LNG货车一次加气可连续行驶l000~1300 km,非常适合长距离运输。LNG加气站占地少,一座加气150辆/d的加气站占地仅几百平方米。由于LNG是液态,便于运输,建LNG汽车加气站不受天然气管网的制约。
LNG的燃点为650℃,比汽柴油、LPG的燃点高,点火能也高于汽柴油、LPG,所以比汽柴油、LPG更难点燃。LNG的爆炸极限为5%~15%,且气化后密度很低,因而稍有泄漏即挥发扩散;而LPG燃点为466℃,爆炸极限为2.4%~9.5%,且气化后密度大于空气,泄漏后不易挥发;汽油燃点为427℃,爆炸极限为1.0%~7.6%;柴油燃点为260℃,爆炸极限为0.5%~4.1%。由此可见。LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。从经济性角度来说,1 m3的天然气行驶里程等效于1.14 L燃油。如果按2002年汽柴油价格为2.75~3.00元,汽油平均2.85元/L计算,天然气按2.5元/m3计算,使用LNG作燃料比燃油便宜27%。按年运行6万km计算,中型车耗油约13200 L,大型车约20400 L,则使用LNG可分别节约10157元和15699元,汽车行驶里程越长,则越节约燃料费用。从环境保护保护观点看,LNG汽车的尾气排放可达到欧洲III号标准。按2002年原料价格和生产定额指标估算,LNG汽车改装费用如采用国产储罐改装件.中型车投资约1.5万元,重型车约2.2万元.则约需1.5年即可收回投资。
4 运行的燃油和燃气汽车的经济对比
1)汽车耗油量
大巴(包括公交车)或出租车均按日行驶柴油车700公里,汽油车500公里,其中大巴耗油量26kg/100km,出租车6kg/100km计。大巴(柴油车)耗油量182kg/d(63.7T/a),出租车30kg/d(10.5T/a)。
2)燃气对燃油汽车的替代率
1m3天然气替代0.815kg汽油(约1.1L汽油);替代0.906kg柴油(约1.08L柴油)。1kgLPG替代1.06kg汽油或1.18kg柴油