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撬裝式LNG汽車加氣站具有安全、環(huán)保、能耗低、占地面積小、現(xiàn)場安裝方便、建設(shè)期短、可靈活移動等突出優(yōu)點(diǎn)，成為一種具備良好發(fā)展前景的加氣站類型。
1、撬裝式LNG汽車加氣站的優(yōu)勢
撬裝式LNG汽車加氣站將LNG通過低溫泵向LNG汽車加氣。如有需要，也可同時(shí)經(jīng)高壓液體泵加壓、經(jīng)氣化器氣化后向CNG汽車加氣站，并且比同樣容量CNG加氣站的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低。另外，撬裝式LNG加氣站還有以下優(yōu)勢：
①機(jī)動靈活，占地少。不依賴天然氣管網(wǎng)，只需用LNG槽車來運(yùn)載LNG作為氣源。站內(nèi)所有工藝設(shè)備都安裝在一個(gè)撬塊上，整體尺寸較小(外形尺寸長×寬×高為12m×2.5m×3.31m)；控制系統(tǒng)安裝在一個(gè)改裝的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)(外形尺寸長×寬×高為6m×2.5m×3m)；充裝LNG前加氣站整體總質(zhì)量只有21.8t，非常適于用汽車搬運(yùn)�？筛鶕�(jù)市場需求隨時(shí)改變加氣站地點(diǎn)，在城市尤為適宜。
②安全、環(huán)保，能耗低。LNG已經(jīng)經(jīng)過了凈化處理，無須壓縮、冷卻、脫水、脫硫等電力消耗較大的裝置，整個(gè)生產(chǎn)工藝中省去了天然氣凈化設(shè)備和空氣壓縮機(jī)，大大減少了配套設(shè)施，不僅節(jié)約了設(shè)備造價(jià)，而且縮短了建設(shè)期。
③自動化程度高，易操作。配有自動控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、可燃?xì)怏w監(jiān)測、超壓停泵及低壓開泵等過程都自動完成，簡單易操作。
2、 主要設(shè)備及技術(shù)要求
撬裝式LNG汽車加氣站，其主要設(shè)備包括LNG儲罐、LNG低溫泵、LNG氣化器、LNG加氣機(jī)、撬座，另外還有管道系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及配套設(shè)施。單臺儲罐設(shè)計(jì)容積為35m3，設(shè)計(jì)壓力為1.2MPa，設(shè)計(jì)溫度為-196～+60℃，蒸發(fā)率≤0.2%。
2.1 LNG儲罐
撬裝式LNG加氣站的LNG儲罐采用臥式、雙層金屬結(jié)構(gòu)的絕熱低溫儲罐，其結(jié)構(gòu)見圖2。內(nèi)罐一般采用奧氏體不銹鋼材料，如0Cr18Ni9、304等。外罐多采用普通低合金鋼，如16MnR。內(nèi)外罐之間的支承宜采用在低溫下既有較高強(qiáng)度又有較低熱導(dǎo)率的低溫玻璃鋼結(jié)構(gòu)。采用的絕熱方式主要有4種：堆積絕熱、真空粉末絕熱、高真空絕熱、高真空多層絕熱。其中高真空多層絕熱以絕熱空間小、熱導(dǎo)率低、絕熱可靠等優(yōu)勢，在LNG儲罐上得到廣泛應(yīng)用，尤其適用于移動式低溫儲罐。對于高真空多層絕熱，維持夾層的真空度至關(guān)重要。首先，在抽真空時(shí)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)放置常溫吸附劑，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。
LNG儲罐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、定期檢測等應(yīng)滿足LNG儲罐的有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以保證安全。LNG儲罐的主要技術(shù)要求如下：
① LNG儲罐必須設(shè)置2套安全閥在線安裝的雙路系統(tǒng)，并設(shè)置1個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在更換或維修時(shí)需要進(jìn)行切換工作。加氣站在搬運(yùn)時(shí)儲罐易受到顛簸震動甚至撞擊而導(dǎo)致真空度降低或失去絕熱功能，影響儲罐的使用壽命，因此必須提供儲罐安全裝置，如避震器、防撞擊的保護(hù)裝置等。
② LNG儲罐要設(shè)計(jì)最高液位限定值，防止液位過高。若液位過高可通過溢流閥排出。在充注LNG時(shí)，應(yīng)考慮到液體受熱后體積膨脹而出現(xiàn)液位超高的情況，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)目臻g。
③ LNG儲罐在首次充注LNG之前，或因需要進(jìn)行內(nèi)部檢修而停止使用之后，應(yīng)對儲罐進(jìn)行惰化處理，要用惰性氣體N2或CO2將儲罐內(nèi)的空氣或天然氣置換出來，避免形成天然氣與空氣的爆炸性混合氣體。
④ LNG儲罐應(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。此外，為了防止內(nèi)罐損壞時(shí)LNG泄漏至內(nèi)外罐壁之間的絕熱層，外罐必須設(shè)置足夠的安全排氣裝置。
⑤ LNG儲罐應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的儀表，包括能顯示儲罐液位的液位計(jì)、顯示罐內(nèi)壓力的壓力表和顯示罐內(nèi)LNG液相溫度的溫度計(jì)。
2.2 LNG低溫泵
LNG低溫泵一般采用潛液式低溫泵，由于LNG的低溫和易燃特性，不僅要求泵能承受低溫，而且對泵的氣密性和電氣安全性能要求更高。
LNG低溫潛液泵是泵和電機(jī)整體潛入低溫LNG中輸送低溫LNG的機(jī)械。這種潛液泵將泵與電機(jī)整體安裝在一個(gè)密封的金屬容器內(nèi)，不需要軸封，也不存在軸封的泄漏問題，泵的進(jìn)出口用法蘭結(jié)構(gòu)與輸送管道相連，因此不存在LNG的泄漏問題，很適合輸送LNG之類的低溫可燃液體。
為防止LNG沿著電纜從連接處泄漏到接線盒遇到火花發(fā)生爆炸，通常在外接電纜與接線盒處設(shè)置2道氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，阻斷LNG可能的泄漏通道。如果第1道N2保護(hù)失效，第2道N2密封系統(tǒng)仍可正常工作，而第1道N2保護(hù)失效時(shí)其壓力有顯著變化，安全監(jiān)測裝置立即報(bào)警。
低溫泵應(yīng)能達(dá)到以下要求：①必須有足夠的揚(yáng)程和流量，以適應(yīng)不同級別的汽車LNG儲存系統(tǒng)。現(xiàn)在一般采用變頻技術(shù)，均可滿足此要求。②盡可能減少運(yùn)行時(shí)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。
3.3 LNG氣化器
LNG氣化器采用空溫式氣化器，LNG通過吸收外界大氣環(huán)境熱量而實(shí)現(xiàn)氣化過程，能耗很低。為提高LNG與環(huán)境的換熱效率，氣化器主體部分一般采用耐低溫的鋁合金縱向翅片管，它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，制造和使用方便，換熱面積大，因而在各種低溫系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用[10]。影響氣化器工作的因素主要有流量、工作周期、工作壓力、大氣溫度、大氣相對濕度、風(fēng)力、日照等條件。氣化器應(yīng)滿足以下條件：
①根據(jù)用氣的實(shí)際狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的最小氣化量應(yīng)滿足在最惡劣工作環(huán)境下的最大用氣量要求。
②氣化器在設(shè)計(jì)布置時(shí)，每1臺氣化器的入口處和出口處應(yīng)設(shè)有切斷閥，并在出口切斷閥之前設(shè)置安全閥。
③氣化器應(yīng)配備切斷熱源的裝置來確保安全；還應(yīng)安裝溫度檢測設(shè)備，用來測量LNG和熱交換介質(zhì)的進(jìn)出口溫度，確保傳熱效率。
2.4 LNG加氣機(jī)
LNG加氣機(jī)應(yīng)能承受一定的低溫。一般應(yīng)滿足下列要求：①出于安全考慮，不宜安裝在距儲罐很近的地方，也不得設(shè)在室內(nèi)。②設(shè)有安全限壓裝置。③具有預(yù)冷裝置和收集車載氣瓶內(nèi)剩余氣體的回氣控制裝置。④加氣完成后可通過控制系統(tǒng)立即關(guān)閉。⑤能夠顯示加氣量、單價(jià)及金額。
2.5 撬座
撬座用于支撐整個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)需要可以被汽車移動搬運(yùn)。外形尺寸可根據(jù)加氣站規(guī)模大小而定，應(yīng)滿足搬運(yùn)過程中的強(qiáng)度要求。
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