LNG基础培训
王志贤
张家港富瑞特种装备股份有限公司培训文件2010-5-11
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L N G 资 源 介 绍
我国能源利用与环境和生态的巨大矛盾
随着我国经济持续快速增长,各类能源消费成倍增长,2003年一
次能源消费总量达16.78亿吨标煤,占世界能源消费总量的11%,使
我国成为仅次于美国的第二大能源消费国。在能源消费大国中,我
国煤炭比重最高(66.5%),是全球平均水平(20.9%)的3.1倍,而
天然气比重最低,仅为2.7%,只是全球平均水平(23.1%)的11%。
以煤为主的能源消费结构给大气和生态环境造成了严重的污染。
据世界银行统计,目前空气和水污染造成的经济损失每年大约占我
国生产总值(GDP)的8%左右,已经严重威胁到可持续发展战略的
实施。
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2001年以来,全球石化资源供应日趋紧张,国际原油价
格一路攀升,至2010年已突破至80美元,但是高昂的价格并
不能抑制人类对于石油需求量的剧增。随着世界经济对原油
的依赖性不断增强,石油开采量持续扩大,世界石油储量逐
渐减少,石油价格必然呈不断上升趋势。
近年来我国对石油的需求量也在不断增加,石油进口量大
幅度上涨,对外依存度持续上升。去年国内原油产量1.89亿
吨,同比下降0.4%。海关总署数据显示去年进口原油2.038
亿吨,对外依存度首度超过50%。上至最高决策层,下至各
级政府部门,都对能源问题极大关注,能源多样化战略和科
学发展观问题被我国政府提到了前所未有的高度。
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油气发展规划提出了明确具体的重点任务:
1)建设大型油气生产基地。未来3年,我国油气行业将稳定
松辽、渤海湾盆地等东部老油田产量,加快塔里木、准噶尔、
鄂尔多斯、四川盆地等西部油气区建设步伐,提高海上油气
产量,争取南方海相天然气勘探开发再上新台阶。
2)建设完善的油气储运设施。未来3年,我国油气行业将加
快建设东北、西北、西南、海上四大进口油气战略通道。统
筹境内外天然气(含LNG),煤层气、煤制天然气等资源,加
快建设川气东送、中亚及西气东输二线(含深圳LNG调峰站)、
中缅、青藏输气、陕京三线、东北天然气管网、涩宁兰复线、
榆林—济南、川东北—川西等天然气管道;新建青岛、宁波、
唐山、珠海等LNG接收站及配套管道。
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LNG的特点
LNG是世界公认的最清洁的能源之一。它的主
要组份是甲烷,另有少量的乙烷和丙烷,能充
分燃烧,对环境基本没有污染;无色、无味、
无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气
体积的1/600,液化天然气的重量仅为同体积水
的45%左右。LNG具有体积小,便于运输,易
于汽化等特点。近几十年来,LNG在国内外得
到了广泛的应用。
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LNG的广泛用途
(1)用作城市管网供气的调峰负荷和事故气源。
(2)用作大中城市管道供气的主要气源。
(3)用作LNG小区气化的气源。
(4)用作汽车加气的燃料。
(5)用作飞机燃料。
(6)LNG的冷能利用。
(7)分布式能源系统。
目前,LNG在国内主要用作调峰气源、大中城市的主
气源和小区气化的气源。
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L N G 介 绍
我国LNG的发展
我国的LNG产业起步较晚。我国的能源结构以煤炭为主,
石油、天然气只占到很小的比例,远远低于世界平均水平。
进入新千年以后,随着我国调整能源结构、改善大气环境
等一系列政策的实施,西气东输(一线、二线)、川气东送、
进口LNG等一系列天然气利用工程的建设,我国的天然气供
气格局基本成型,我国的能源消费进入了一个新时代——天
然气时代,天然气消费在一次能源消费结构中的比例也越来
越高,国内的天然气产业得到了快速发展。LNG项目作为一
项新兴的天然气利用产业,因其独有的特点快速的发展起来。
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我国LNG的市场价格
国内LNG的市场价格与国际原油价格挂钩,并受原料气价格、运输距离等因
素影响较大。近期由于世界性的金融危机,国际油价大幅下跌,国内LNG价格也
有了较大幅度的回落。比如LNG在深圳市场的销售价格,最高时达到6元/ m3,
目前已经回落到3.50元/ m3。
目前,国内LNG价格构成中,进口LNG和国产LNG有一定差别。进口LNG以
深圳大鹏接收站进口的来自澳大利亚的LNG和福建莆田进口的来自印度尼西亚的
LNG等项目为代表,国产LNG主要以新疆广汇LNG、鄂尔多斯星星能源LNG、
青海西宁LNG、广西涠洲岛LNG等项目为代表。福建莆田进口LNG到达福州天然
气城市门站的价格(合同价)是2.45元/m3,深圳大鹏进口LNG到达深圳天然气
城市门站的价格(合同价)约1.75元/m3,合同外价格约3.50元/ m3。国内LNG液
化厂由于受原料气价格、运输距离等因素影响较大,LNG在各地的市场销售价格
参差不齐。总体来说,国内各液化厂到达深圳的价格约为3.10~3.50元/m3,到
达江浙一带的价格约为3.0元/m3,到达东北城市如沈阳的价格:夏季约为2.80元
/m3,冬季约为3.30元/m3。
随着经济的回暖,LNG需求量的不断增加,LNG的市场价格会不断攀升。
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LNG市场方向
目前,LNG在国内的城市燃气领域主要用作各类气源,如调峰
起源、事故起源等。现阶段,我国的城市燃气主要分为三类:天
然气、液化石油气和人工煤气。相比于天然气而言,使用液化石
油气一般采用瓶装形式,危险性较大,其价格随国际油价波动较
大,价格相对较高,且相对于国家大力推动天然气利用的政策,
使用管道液化石油气的地区,考虑将来气源转换为天然气的成本
高;而人工煤气工艺复杂,投资大,效益差,对环境影响大,政
策上发展受到一定限制。同时,充分考虑我国的国情:农业大国,
城市化人口占少数,管输燃气的发展受到一定制约。因此,今后
很长一段时间内,LNG作为管输天然气的重要补充,将是中国燃
气市场的主要品种之一。
同时,由于LNG具有体积小,便于槽车或轮船运输,易于气化
等特点,决定了其广阔的市场前景。
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(1)用作城市的调峰负荷和事故气源。
城市燃气的调峰是管输天然气供应所要解决的一个重大问题。随着我国燃气
市场的不断扩大,气化的区域不断增加,天然气用户数不断上升,城市燃气的调
峰成为各个城市燃气供应企业所面临的严峻问题。通常情况下,城市燃气的季节
调峰任务由上游供气部门承担,而日调峰和小时调峰则由燃气供应企业自行解决。
城市燃气供应企业传统的调峰方式是,采用储气柜和储气罐或地下储气井等储气
设施,用气高峰时储气设施出气,用气低谷时储气设施进行储气。传统的储气设
施都是将天然气在气态的情况下进行储存,储气量小,且储气设施占地面积大,
投资成本高。而随着天然气利用产业的发展,越来越多的采用LNG作为城市燃气
的调峰负荷。这样不仅储气量大,占地面积小,还节省投资。同时,使用LNG作
为事故气源也比使用气态储存的天然气有明显优势,可谓一举两得。近年来,为
满足城市管输天然气的供气要求,许多城市燃气供气单位纷纷开始建设LNG调峰
站,如西宁中油燃气有限责任公司、上海燃气公司等。当然,更多的供应单位则
采用外购LNG的方式。如沈阳煤气公司等。目前,沈阳主要利用LNG作为冬季调
峰气源使用。沈阳本身没有LNG气源,而是通过LNG罐车从外地运来。夏季储存
LNG,以供冬季用气高峰时使用。建有2个2500立方米的LNG储罐,可储存天然
气约280万米3。
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(2)用作大中城市的主气源
随着西气东输等一系列天然气管线的建设,我国的天然气
供应格局逐步形成。天然气管线途经省市是首先气化的目
标,但是天然气管线未经省市的气化条件不够完善。使用
外购LNG作为这些条件不够完善的大中城市的主气源,是
对我国西气东输等天然气管道输送工程的重要补充。同时,
对于一些将来有天然气主管线供气的地区(如广西、云南
等),这些企业充分利用国产LNG作为气源来提前开发大
中城市燃气市场,提前做好管道天然气为气源的燃气供应
转换工作,培育好燃气市场,为加速我国天然气事业的发
展起着积极的推动作用。
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(3)用作LNG小区气化的气源
国家发改委、经贸委、外贸部2002年3月联合发布了
《外商投资产业指导目录》,首次将原禁止外商投资
的城市管网列为对外开放的领域。由此,我国燃气市
场的垄断局面逐步被打破,燃气行业发生了巨大的变
革,迎来了崭新的发展生机。国外资本、民营企业、
个人资金纷纷涌入基础设施产业,不断涉足我国广大
中小城镇燃气设施基本建设。这些地区用气量相对较
小,一般不具备管道天然气气源条件。理所当然的,
LNG成为了这些地区天然气气化的首选气源。
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另外,LNG还用作汽车燃料,作为调峰电厂的燃料等。
天然气液化的过程是燃料纯化的过程,更有利于降低汽车发动机
的排放。用作汽车加气燃料,与汽油、柴油和LPG、CNC相比,LNG
具有辛烷值高、抗爆性好、价格低、充装量大、行驶里程长、尾气污
染小等优点,是优质的清洁汽车燃料。与汽油相比,天然气汽车尾气
中,CO减少97%,HC减少72%,NOX减少39%,CO2减少24%,
SO2减少90%,汽车噪音亦可降低40%,可以说,天然气是汽车最佳
的清洁燃料。LNG可以像运输燃油一样使用车船运送,这就为尚无天
然气管道资源的城市和地区提供了使用天然气汽车的可能性。开展
LNG汽车的应用研究,拓宽我国汽车行业利用天然气资源的领域,具
有十分重要的意义。“油改汽”可以节约大量具有战略意义的石油
和大量经费。
由此可见,LNG由于其独有的特性决定了其优越的市场地位。同
时,随着我国合理调整能源结构、改善大气污染等一系列政策的深入
实施,城市燃气普及率将进一步提高,LNG的发展正当时。
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LNG是优质车用燃料
由LNG的性质,可以看出它作为车用燃料还有如下的特点和优势:
1)能量密度大
汽车续驶里程长,同样容积的 LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气
瓶的2.5倍。目前国外大型LNG货车一次加气可连续行驶1000~1300km,
非常适合长途运输的需要。国内410升钢瓶加气一次在市区可连续行驶约
400km,在高速公路加气一次可连续行驶约700Km以上。
2)运输方便
由于是液态,LNG便于经济可靠地远距离运输,建设CNG汽车加气站
不受天然气管网的制约。在陆上,通常用20~50m3(相当于12000~
30000N m3天然气)的汽车槽车象运输汽油,柴油那样将LNG远送到LNG
汽车加气站,也可根据需要用火车槽车。在海上,通常用大至12~13万
m3的 LNG轮船,进行长途运输。
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3)组分纯,排放性能好,有利于减少污染,保护环境
LNG由于脱除了硫和水分,其组成比CNG更纯净,因而LNG汽车
的排放性能要优于CNG汽车。与燃油车相比,LNG汽车的有害排
放降低约85%左右,被称为真正的环保汽车。
4)安全性能好
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,只有空气的一半左右,因而稍有
泄漏即挥发扩散,而LPG的爆炸极限为2.4~9.5%,燃点为466℃,
且气化后密度大于空气,泄漏后不易挥发,汽油爆炸极限为1.0~
7.6%,燃点为427℃,柴油爆炸极限为0.5~4.1,燃点为260℃,
由此可见, LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。
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LNG的性质
甲烷的化学分子式: CH4
甲烷的分子量: 16
760mmHg压力下甲烷的密度: 0.7167kg/m3
甲烷的气体常数: R=52.86kg.m/kg.kØØ
甲烷的临界压力: Pc=4.64MPa绝压
甲烷的临界温度: Tc=190.7K=-82.45℃
甲烷的临界密度: rc=162kg/m3
1升液体气化为气体(0℃,760mmHg下)591升
760 mmHg压力下甲烷的沸点温度: To=111.7k=-161.45℃
760 mmHg压力下甲烷的液体密度: r’o=426kg/m3
760 mmHg压力下甲烷的蒸汽密度: r”o=1.8 kg/m3
760 mmHg压力下甲烷的汽化潜热: ho=121.75kcal/kg
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L N G 资 源 介 绍
甲烷的三相点压力: PA=87.4mmHg绝压
甲烷的三相点温度: TA=90.6k=-182.55℃
甲烷的燃烧值: B=8569kcal/m3
甲烷的熔点温度: Tk=90.65k=-182.5℃
甲烷的熔点溶化热: hk=13.9 kcal/kg
760mmHg压力20℃温度下甲烷在空气中的爆炸极限浓度:
上限浓度(体积百分比): 15%
上限浓度(含量): 105g/m3
下限浓度(体积百分比): 5%
下限浓度(含量): 35g/m3
着火(自燃)温度: 540℃
甲烷在0.8MPa(本产品最高工作压力)表压力下的有关特性如下:
饱和温度: Ts=146.4K=-126.75℃
饱和液体密度: r’s=368kg/cm3
饱和蒸汽密度: r”s=13.2kg/cm3
汽化潜热: hs=106.7kcal/kg
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L N G 产 业 资 源 介 绍
天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性,主要成分为甲烷,也包括一定
量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物。还有少量的氮气、氧气、二氧化碳
和硫化物。另外,在天然气管线中还发现有水分。
甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成,燃烧产物主要是
二氧化碳和水。 CH4+2O2 → CO2+2H2O
与其它化石燃料相比,天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳粉尘和极微
量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物,因此,天然气是一种清洁的能
源。
天然气的主要成分是甲烷(CH4),它本身是一种无色无嗅无毒可燃
的气体。对空气的重度为0.55,如有泄露则向上漂,与空气或氧气混合
形成爆鸣性气体,如遇火种即发生燃烧爆炸。同其它所有燃料一样,天
然气的燃烧需要大量氧气(O2)。如果居民用户在使用灶具或热水器时
不注意通风,室内的氧气会大量减少,造成天然气的不完全燃烧。不完
全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳(CO),最终可能导致使用者中
毒 2CH4+3O2→2CO+4H2O
人如果大量吸入,会因缺氧而受到严重伤害甚至窒息死亡。
天然气的基本特性
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L N G 产 业 资 源 介 绍
LNG压力、温度和密度的关系
压力 温度 密度
MPa 0C Kg/m3
0.11 -162.04 471.80
0.15 -157.31 465.10
0.20 -152.99 458.90
0.25 -149.44 453.70
0.30 -146.39 449.20
0.40 -141.29 441.50
0.50 -137.06 434.90
0.70 -130.18 423.90
0.90 -124.60 414.70
1.00 -122.14 410.50
1.10 -119.84 406.50
天然气的基本特性
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L N G 产 业 资 源 介 绍天然气的基本特性
天然气相对密度:是指压力为101.325kPa、温度为273.15k(即0℃)
条件下天然气密度与空气密度之比值,即天然气在标准状态下的相对密
度。天然气比空气轻,其相对密度一般小于1,通常在0.5~0.7范围内变
化。
天然气的粘度:天然气的粘度与其组分的相对分子量、组成、温度
及压力有关。天然气的主要烃类组分为甲烷,一般情况下,其体积组成
为95%以上,故可以用甲烷的粘度代替天然气的粘度。
天然气的热值:天然气作为燃料使用,其热值是一项重要的经济指
标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。一立
方米天然气完全燃烧,所产生的热量可蒸馒头8Kg;烧开水40 Kg;生成
化肥3.2Kg,可增产粮食25Kg:可发电3 KW·h;汽车行驶3.5 Km。
天然气的含水量:天然气在地层里长期与水接触,一部分天然气溶
解于水中,一些水蒸气也进入天然气。所以,从地下气藏中开采出来的
天然气,总是含有水汽。通常所说的天然气含气量,是指天然气中水汽
的含量。
天然气的强爆性:天然气与空气混合,遇到火原时,可以发生燃烧
或爆炸。爆炸是一种剧烈的燃烧,与之相区别的就是稳定燃烧。天然气
在空气中含量达到 5%~15%时,一遇明火或高温物体;甚至开电灯所产
生的电火花,都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸,其威力较大。
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L N G 产 业 资 源 介 绍天然气的基本特性
当天然气在1大气压下,冷却至约-162℃时,天然气由气态
转变成液态,称为液化天然气(Liquefied Natural Gas,缩写
为LNG)。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同
量气态天然气体积的1/600,LNG的重量仅为同体积水的45%左
右。因CH4在1大气压下的沸点为-162℃,皮肤或眼睛接触到
LNG会导致冷灼伤,故需对眼睛、皮肤等易接触的部位进行保
护,应急处理人员的着装要求戴上容易脱下的防护手套和长套
袖,保护胳膊,并要穿无箍口长裤,裤管要盖住鞋子,以挡住
溢出的液体。应急处理人员的衣服应为防静电的纯棉服装,最
好是没有口袋也没有卷起的部分,并穿没有铁钉的皮鞋(禁止穿
布鞋)。
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L N G 产 业 资 源 介 绍天然气的基本特性
1) LNG的蒸发 LNG储存在绝热储槽中。任何热量渗漏到罐中,都会导
致一定量的LNG汽化为气体,这种气体被称为蒸发气。
LNG蒸发气的组成主要取决于液体的组成,它一般含氮气20%(约为LNG
中N含量的20倍),甲烷80%及微量乙烷。对于纯甲烷而言,-113 ℃以下
的蒸发气比空气重;对于含有氮气20%的甲烷而言,低于-80 ℃的蒸发气
比空气重。
2) LNG的溢出与扩散 LNG倾倒至地面上时,最初会猛烈沸腾蒸发,其
蒸发率将迅速衰减至一个固定值。蒸发气沿地面形成一个层流,从环境中
吸收热量逐渐上升和扩散,同时将周围的环境空气冷却至露点以下,形成
一个可见的云团,这可作为蒸发气移动方向的指南,·也可作为蒸发气一空
气混合物可燃性的指示。蒸气云团扩散是一个复杂的过程,通常采
EVANUM (缺陷跟踪系统)和EOLE(多步操作系统)模型来计算蒸气云团扩
散的安全距离。
3) LNG的燃烧与爆炸 LNG具有天然气的易燃易爆特性,在- 162℃的低
温条件下,其燃烧范围为6 % -13 % (体积百分比);LNG着火温度即燃点
随组分的变化而变化,其燃点随重烃含量的增
加而降低,纯甲烷着火温度为650 ℃。
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L N G 加 气 站 介 绍
LNG的气源条件
国外从20世纪70年代开始大规模建设LNG工厂,总规
模达到7000万t/a,占世界天然气销售量的20%。且以
每年7%的速度增长。我国LNG工业起步较晚。1999年
上海建成规模为2万m3/d的LNG调峰站。2001年中原
油田建成液化能力为15万m3/d的天然气液化工厂,新
疆吐哈油田2004年投产了15万m3/d天然气液化工厂。
同时,深圳大鹏湾建接收300万t/a的LNG码头工程.于
2006年投入运行,福建莆田2008年也投入了使用。浙
江宁波、山东青岛等地的进口LNG项目也在进行之中。
可见,LNG气源是稳定的。
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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质量流量计
计量从汽车返回储罐的气态天然气量。
L N G 加 气 站 介 绍
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LNG加气站工艺流程
①卸车流程:由LNG低温泵将LNG槽车内 LNC
卸至LNG储罐。
②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。
③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。
L N G 加 气 站 介 绍
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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,低温储槽上下进液;储
槽有液位保护系统、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
储槽上进液功能。
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LNG汽车特点
因同容积LNG储槽装载天然气是CNG的2.5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。可节省三分之一的燃油费。
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LNG加气站工艺流程设计
LNG加气站的工艺流程分四个步骤:卸车流程、调压流程、加气流程、
卸压流程
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51m3,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车载瓶目前富瑞可
生产4种规格,450L、335L、375 L和275
L,分别用于中型车和公交车。 LNG储槽
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。
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卸车流程:
由LNG低温泵将LNG槽车内 LNC卸至LNG储罐
把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内。
此过程可以通过三种方式实现。(1)通过卸车增压器卸车(2)
通过潜液泵卸车(3)通过增压器和泵联合卸车。富瑞加气
示范站采用第三种方式。选用设备规格为:卸车增压器
200Nm3/h,
潜液泵流量40~200l/min,压力0.2~1.2Mpa。实际工
作时卸一台标准集装箱的时间约为1.8小时。该方式优点
是缩短了卸车时间,缺点是耗能、在卸液快完时如不注意
泵容易遭损害、工艺流程相对复杂。自增压卸液采用储罐
上、下进液同时进行的方式。该方式优点是:简单、不耗
能。缺点是卸车时间长,卸一台标准集装箱时间约为
2.5~3.0小时。
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调压流程:
卸车完毕后,用LNG低温泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG汽化调压后进入
储罐,当储罐压力达到设定压力时停止汽化
由于原来汽车上的车载瓶本身不带增压器,因此车载瓶中的液体必须是饱和
液体。为此在给汽车加液之前首先对储罐中的LNG进行调压,使之成为饱和
液体方可给汽车加气。调压方式也有三种。(1)通过储罐自身调压(2)通过泵低
速循环进行调压(3)通过储罐自身与泵低速循环联合使用进行调压。第一种方
式优点是工艺、设备简单、不耗能。缺点是调压时间长。LNG加气站储罐调
压与LNG气化站储罐调压原理不同,LNG气化站储罐调压采用气相调压,目
的是只要得到所需压力的LNG即可。而LNG加气站储罐调压是要得到一定压
力的饱和液体,只能进行液相调压。故采用自身对同样的储罐调节同样的压
力需要的时间却大不一样。实际工作时测得:采用200Nm的调压汽化器对
50m3的储罐调节饱和液体压力,达到0.5Mpa时所需时间为8~10小时,依外
界气候的温度不同而异。这对汽车加气带来很大不便。储罐调压应采用第三
种方式较为合理,并且调压汽化器应有备用,可能的话还应增大其规格。这
样,虽然增加了投资、能耗,但大大缩短了调压时间,理论上计算可在3.0~
4.0小时实现,从而确保加气时间。如单采用第二种方式其调压时间仍为偏长。
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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。储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加气枪给
汽车加气,加气压力为1.6Mpa。在给车载瓶加气前首
先应给车载瓶卸压,通过回气口回收车载瓶中余气。
目前,该部分气进行放空处理。建议在以后的加气站
中,增设车载瓶到储罐气相的回流管,同时设计量装
置,便于对车载瓶中余气进行回收和计量。
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卸压流程:
在给储罐调压过程中,储罐中的液体同时在不
断的蒸发和气化,这部分气化了的气体如不及
时排出,储罐压力会越来越大,当储罐压力大
于设定值时,相关阀门打开,释放储罐中的气
体,降低压力,保证储罐安全。目前,该部分
气体进行放空处理。建议在以后的加气站中,
该部分气体通过调压后送人附近市政管网系统。
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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
泵可进行变频调速,以实现低速循环、加气及储罐上
进液功能。
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LNG汽车经济性
根据天然气燃烧特性和运行试验结果,1Nm3的天然气的行驶
里程等效于1.2升燃油,目前汽柴油价格在5.9-6.2元/升之间,如
天然气零售价按3.6元/N m3计算时,使用LNG作燃料比燃油便宜
33%。
每车按年运行60000~80000km计算时,中型车耗油约
13200~17600升,大型车耗油20400~27200升,以当前油价计
算,使用LNG时分别可节约燃料费为14761~19682元和22813~
30418元,汽车行驶路程越长,则越节约燃料费用。
LNG汽车改装件投资略高于CNG汽车,若采用国产储罐改装件,
中型车投资约为2.5万元,重型车约为3.5万元,则改车投资回收
期约为1.4~2.0年。根据天然气汽车的特点,使用天然气时还可
延长发动机寿命,降低发动机的维修费用50%以上,因此 LNG汽
车的实际投资回收期比上述投资回收期短30%,一般在投用1.5年
之内即可收回投资。
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LNG加气站效益初步分析
LNG汽车加气站规模可大可小,投资额差异大,以
一座日售气2.2 x104N m3LNG(年售气800×104N m3)
加气站为例,如以采用国产设备为主,总投资约420万
元(不含征地费、常规地质情况),年耗动力约3万kW,
人员为8人(与加油站合建时人可不增加)。则年总经营
成本约为2081万元,当LNG进价与零售价价差保持
0.40元/N m3时,年利润约为154(税后)万元,约2.7年
可收回投资(税后)。
综上所述,LNG汽车具有经济、安全、环保、适用、
方便、机动等优势,是天然气汽车的发展方向,同时
也是城市规模化发展天然气汽车的理想途径。
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