LCNG 加气站系统配置分析

资讯 2017-12-13 易泵网手机阅读

【摘　要】以 LCNG 加气站设备配置为基础，通过对 LCNG 加气站内设备配置进行分析，明确影响加气站能耗的主要环节，针对性的在环节内工艺及运行方面提出合理的建议。【关键词】LCNG 加气站　系统配置　现状分析　建议

1 前言近年来LNG 价格总体呈下降趋势，伍德麦肯齐公司预测，未来 5-10 年内原油价格和 LNG 价格将持续低迷。预计至 2020 年，全球新增 LNG 产能高达 5300 亿立方米，是目前产能的 1.65 倍，未来 LNG 价格下降可能会击穿成本线。液化压缩天然气（LCNG）加气站对燃气管网没有依赖性，在加气站运营企业青睐LCNG 加气站的同时，由于LCNG 加气站在我国发展起步较晚，相关的研究并不完善。在 LCNG 场站实际运营中经常出现能耗高于预期； LCNG 加气站内工艺管线布置不合理而导致的柱塞泵回气不畅、汽蚀、空车等现象。因此，对 LCNG 加气站系统配置进行分析是十分必要的。

2 LCNG 加气站系统配置不同的 LCNG 加气站的设备不完全相同，但大致包括五个部分：LNG 卸车装置、LNG 储罐、低温液体泵、LNG 汽化设备以及 CNG 储存设备。由于地理环境差异以及人为等因素，站内设备配置均有差异。因此在 LCNG 加气站设计前需要依据实际参数来确定站内设备，并根据设备对站内管网进行优化设计。

2.1 LNG 卸车装置 LNG卸车是指把槽车内的LNG卸至LCNG加气站的储罐内。目前 L-CNG 加气站卸车设备有两种：卸车气化器和卸车泵撬。卸车气化器投资少，只需要一台300Nm3/h 的卸车气化器及少量管道、阀门即可完成卸车。但在卸车过程中需要给槽车持续增压维持槽车在0.6Mpa 以上，造成整体BOG 较大。这种卸车方式多应用于民用气化站、门站等场所；卸车泵撬主体设备包括：一台300Nm3/h的卸车气化器、低温潜液泵、低温管道、阀门及橇体，投资较大。卸车过程中由于采用泵增压，在液源温度低的情况下，可保持槽车压力维持在较低水平，产生的 BOG 较少。

2.2 LNG 储罐 LNG 储罐属低温、常压大型储罐，是LCNG 工艺中的重要设备之一，储罐可采用立式或卧式、地上式或地下式。LNG 储罐通常采用双层金属结构: 与 LNG 接触的内层材料采用的是 OCr18Ni9，中间绝热层为膨胀珍珠岩，外层材质是 16MnR，内外层之间的支承采用的是低温玻璃钢结构，罐底绝热层通常是泡沫玻璃。LNG 储罐必须设计最高液位限定值以防止液位过高，另外，在充注 LNG 时应考虑液体受热体积膨胀而出现液位过高的情况。若液位过高则可通过溢流阀从溢出管排出。储罐在首次充注 LNG 前要进行惰性处理，目的是利用惰性气体将罐内的空气或天然气置换出来，避免形成天然气与空气的混合物。储罐应配有压力控制装置，应设置一定数量的压力安全阀和真空安全阀，用来预防罐内发生超压或负压。

2.3 低温高压泵往复式低温高压泵（以下简称：柱塞泵）主要由三部分组成：（1）三相异步电机（变频电机），是动力驱动设备；（2）传动箱，采用油浸式的凸轮轴（偏心轮）及轴承结构，将电机输出的机械能传递给泵头做往复运动，进行液体的压缩；（3）低温真空泵头，由缸体、缸套、活塞组件、各类密封器和进 / 出液单向阀等组成。柱塞泵的工作原理：三相异步电机带动偏心轮做往复式运动时，当柱塞往后拉时，柱塞压缩行程变长，工作腔内的空间变大、压力变小，当工作腔内压力低于进液腔的压力时，工作腔的单向阀打开，液体由进液腔进入工作腔。由于低温液体不能被压缩，

柱塞往前运动时加压液体。所以柱塞做往复运动时使机械能转化为液体的压力能，液体的压力越来越高，当高于出口压力时，出口处单向阀打开，液体排出去。柱塞泵如此往复地输送液体，将低温、低压的液体加压成低温、高压的液体。

2.4 气化器装置由柱塞泵增压至25MPa的LNG需经过高压气化器进行气化， LCNG 加气站常用的高压气化器有空温式和水浴式两种。夏季高压空温式气化器的出口处气态天然气的温度最高可以达到 15℃，这时便可直接送入高压储气瓶组；在极端气候（如雨天或冬季）下，气化器的气化效率降低，出口处气态天然气的温度降低，当出口处气相温度低于 0℃时便成为低温天然气，若将低温天然气直接输入高压储气瓶组，会对瓶组以及加气管线造成损伤，并且使供销差增大，此时则需将气化后的天然气再经水浴式气化器复热后才能送入高压储气瓶组。

LNG汽化器

图为LCNG 加气站气化器撬装。

图 1　LCNG 加气站气化器撬

LNG减压撬

图为润丰生产的LNG减压撬

在 LCNG 加气站中的高压空温式气化器一般设置两组，以切换使用。当气化器运行一段时间后，结霜现象严重且周围空气中会产生雾气，导致换热效果降低且雾气的存在会影响员工的正常操作，此时便应通过自动或手动的方式切换至另外一组气化器，本组则可进行排雾和自然化霜。

2.5 CNG 储气装置由加气站的用气规律可以发现，一般加气站加气存在用气时高峰，也就是说加气站的日产量大部分集中在这几个时间段。一般情况下，汽车加气的平均时间约为3-5 分钟，而为了加气过程的顺利进行，加气站需要有足够的气量，而压缩机的排量有限，同时连续不间断的运行压缩机也是不实际的，所以储存设施的设计是加气站必不可少的。储气设施预先储存部分气体，用以弥补压缩机排气量的不足，使加气站的加气能力远超过压缩机的最大排气量，同时减小压缩机频繁开机关机的次数，减小了设备的损耗。储气装置一般分为单级储存和多级储存两种，若加气站采用单级储存，对汽车加气时，容器的压力会同时由25MPa 下降至 20MPa，这时储气瓶中的天然气的利用率将会低于 20%; 分级系统即三级系统，随着压力降，由顺序控制盘控制低、中、高压储气打开，此种储气方式对于天然气的利用率提高至 30% 以上，最高可达到 60%左右。加气站储气通常采用分级系统，容积的选择根据加气量、加气时间等综合确定。

CNG 储气方式如图 2 所示：

CNG储气方式