液化天然气加气站的应用
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摘要：本文主要对液化天然气加气站的应用进行论述，希望能为加气站的发展提供一些思考。
关键词：天然气；加气丫；燃料
1. 前言
为了消除传统汽车燃料给环境造成的污染，目前许多国家除了采取加强产业技术升级、严格排放法规等措施外，还积极开展清洁燃料汽车的开发和推广。液化天然气(LNG)代替汽油和柴油作为汽车燃料，LNG作为优质的车用燃料与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长，燃料费用低，环保性能好等优点。
2. LNG加气站工艺流程
LNG加气站的工艺流程分两个步骤：卸车流程、加气流程。
一、卸车流程
将集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内。通常可通过低温泵或卸车增压器将其卸入储罐内。
利用卸车增压器卸车优点是简单方便、不耗能；缺点是卸车时间长（卸一台标准集装箱大约需要2.5～3小时），且储罐需要放空。
利用低温泵卸车解决了卸车时间长（卸一台标准集装箱大约需要1.8小时）、储罐需放空的缺点；但其缺点是耗能、工艺流程相对复杂。
二、加气流程
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。同时设计量装置，便于对车载瓶中余气进行回收和计量。在加气机上设置两只流量计，分别安装在进液口和回气口管路上，保证了加气机的计量精度。
3. LNG加气站主要设备
LNG加气站设备主要包括LNG槽车、LNC储罐、LNG低温泵、加气机及LNG车载系统。
3.1 LNG槽车
目前槽车单台最大公称容积为50m3，设计压力0.8 MPa，运行压力0.6 MPa。
3.2 LNC低温储罐
LNG低温储罐由内、外壳组成，内壳采用0Cr18Ni9，外壳采用16MnR，夹层采用真空粉末绝热技术；目前可做到200m3，通常加气站储罐容积是50～100m3。
3.3自增压气化器
储罐、卸车用自增压气化器均为空温式气化器；一般为铝翅片管状，设计压力为0.8MPa。
3.4 LNG低温泵
低温泵是输送LNG的关键设备，由于LNG温度低、易气化、易燃易爆等特性，使LNG低温泵也具有许多特殊的结构。
全浸润式结构：是将LNG泄漏的可能性减少到最低程度，且为防止处于气液平衡状态进料的LNG在泵内气化，同时保持泵内LNG与储罐内LNG具有相同的温度将其设计成全浸润式，连同马达一起浸没于装有LNG液体的泵池内。
材质：低温泵泵池、轴一般采用奥氏体不锈钢，泵体和叶轮采用铝合金。
3.5 LNG加气机
LNG加气机主要靠国外进口，国内有圣达因公司、华气厚普公司等已研制开发，目前已完成低温试验、精度试验等工作，进行实际运营加液。LNG加气机充液速度在60～200L/min之间，充装压力0.5～1.2MPa，并分别设置进液、回气流量计，加气精度为±1％。
4. 与CNG汽车、LPG汽车比较
CNG汽车技术成熟，燃料价格、操作、维修等方面均占有优势，因此发展很快；但一些固有缺陷又严重制约着其规模发展。主要原因是CNG储气方式决定了其一次加气行驶的距离短（车用钢瓶自身重量大、燃料能量密度低，一次携带燃料不多）；要使CNG汽车真正进入商业运输，则需要巨大的资金投入（一般占地2000~3000平方米，投资300~500万元），以建设足够数量的CNG加气站 ；其次CNG加气站不能远离天然气管网，也制约着CNG加气站的发展。
而LPG排放效果较差，且LPG价格相对天然气来讲要高。
5. 经济效益分析
5.1价格分析
⑴ LNG汽车的改装
虽然LNG储存压力较CNG低，但由于其储存温度低，改装件的材料价格相对昂贵，并且制作工艺较为复杂，这一因素决定了LNG汽车能否得到大规模的推广。一套LNGV改装件的价格根据其容积不同，大体在1万～2万之间。
⑵ LNG价格
根据用户与资源供应地的实际地理位置，LNG的陆上运输距离大体可分为近距离(200km以内)，中远距离(200-1000km)、远距离(1000～3000km)，与此相对应的LNG运输价格相应约为0.3元/Nm3，0.7元/N m3、0.9元/N m3。我国进口LNG的到岸价为1.3元/m3，终端外销价格1.5元/m3；国内LNG工厂出厂价在1.3～1.6元/m3之间，基本与国外进口LNG持平。
5.2 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1.1升燃油，目前汽柴油价格在6.0-8.0元／升之间，如天然气零售价按3.0元/Nm3计算时，使用LNG作燃料比燃油便宜50%～62.5%。
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。
5.3 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 ×104Nm3LNG(年售气800×104Nm3)加气站为例，如以采用国产设备为主，总投资约1020万元，年耗动力约3万kW，人员为15人。则年总经营成本约为2492.4万元，当LNG进价与零售价价差保持0.30元/Nm3时，年利润约为124(税后)万元，约8.2年可收回投资(税后)。
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