Abstract：The basic composition and process flow of LNG vehicle filling station are introduced.The advantages and disadvantages of saturation pressure adjustment and no saturation pressure adjustment in the process flow are analyzed to optimize the process flow.
Key words：LNG vehicle filling station；process flow；saturation pressure adjustment；no saturation pressure adjustment
1 LNG汽车加气站的基本构成
LNG汽车加气站主要由LNG槽车、LNG储罐、卸车/调压增压器、LNG低温泵、加气机及LNG车载系统等设备组成。LNG汽车加气站一般分为常规站和橇装站。
① 常规站：建在固定地点，LNG通过卸气装置，储存在LNG储罐中，采用加气机给汽车加LNG。
② 橇装站：将加气站相关设备和装置安装在汽车或橇体上，工厂高度集成，便于运输和转移，适用于规模较小的加气站。
2 LNG汽车加气站的工艺流程
LNG汽车加气站的工艺流程分为卸车流程、调压流程、加气流程及卸压流程4个步骤[1]。
① 卸车流程
将集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG汽车加气站储罐内，有3种方式：增压器卸车、浸没式低温泵卸车、增压器和低温泵联合卸车。
a. 增压器卸车
通过增压器将气化后的气态天然气送入LNG槽车，增大槽车的气相压力，将槽车内的LNG压入LNG储罐。此过程给槽车增压，所以卸完车后需要给槽车减压0.2～0.3MPa，需排出大量的气体。
b. 浸没式低温泵卸车
将LNG槽车和LNG储罐的气相空间相连通，通过低温泵将槽车内的LNG卸入LNG储罐。
c. 增压器和低温泵联合卸车
先将LNG槽车和LNG储罐的气相空间相连通，然后断开，在卸车的过程中通过增压器适当增大槽车的气相压力，用低温泵卸车。
第1种卸车方式的优点是节约电能，工艺流程简单；缺点是产生较多的放空气体，卸车时间长。第2种卸车方式的优点是不产生放空气体；缺点是耗能，工艺流程相对复杂。第3种卸车方式与第2种卸车方式相比，卸车时间相差不多，缺点是耗电能，也产生放空气体，流程较复杂。一般工程上选用第2种卸车方式。
② 调压流程
LNG汽车发动机需要车载气瓶内的饱和液体压力较高，一般为0.52～0.83MPa，而运输和储存时LNG饱和液体的压力越低越好。因此，在为汽车加气之前，需使储罐中的LNG升压以得到一定压力的饱和液体，同时在升压的过程中饱和温度相应升高。升压有3种方式：增压器升压、泵低速循环升压、增压器与泵低速循环联合升压。这3种方式各有优缺点，应根据工程的实际需要进行选用。
③ 加气流程
储罐中的饱和液体LNG通过低温泵加压后经过计量由加气机给汽车加气，分为单线、双线加气。当车载储气瓶压力较低时，车载储气瓶采用上进液喷淋式，加进去的LNG直接吸收车载气瓶内气体的热量，使气瓶内压力降低，减少放空气体，并提高了加气速度。当车载储气瓶压力较高时，采用双线加气，通过回气管，将车载储气瓶内的气体回收至LNG储罐中。
④ 卸压流程
由于系统漏热，LNG气化导致系统压力升高，或者在使储罐升压过程中，储罐中的液体不断地气化，这部分气化了的气体如不及时排出，会导致储罐压力越来越大。当系统压力大于设定值时，通过BOG回收系统或者打开安全阀，释放系统中的气体，降低压力，保证系统安全。
3 调饱和压力和不调饱和压力
液化天然气的饱和压力是在给定压力下，与液相平衡的蒸气压力。LNG饱和压力、密度随饱和温度的变化见图1，由图1可知：
① 在给定温度下，液化天然气对应一定的饱和压力，不同温度下，液化天然气的饱和压力不同。
② 调压过程中，饱和温度越高，LNG的对应饱和压力也越高，LNG的密度越小。
LNG汽车加气站调饱和压力是把储罐内的液化天然气饱和压力调至所需要的饱和压力，再将液化天然气加注给汽车，而不调饱和压力是直接将储罐内的液体加注给汽车。调饱和压力和不调饱和压力的工艺流程见图2。
3.1 调饱和压力
采用调饱和压力的技术路线与国内已经投入使用的LNG汽车相匹配。通常LNG储存在温度为-161℃、压力约为0.1MPa的低温储罐内，LNG汽车加气站以0.6～0.8MPa的压力将LNG加注到车载储气瓶中。0.6～0.8MPa是天然气发动机正常运转所需要的压力[2]，为达到此压力，需要将LNG进行调压以得到饱和液体，同时在升压的过程中饱和温度相应升高。LNG汽车加气站每次给汽车加气都需调饱和压力，由于温度升高，LNG储罐中的液体不断地气化，这部分气化了的气体即为BOG，调饱和压力的次数越多，产生的BOG越多，当储罐压力大于设定值时，BOG需要被释放掉，以保证储罐的安全。
LNG汽车加气站中的常规站一般都设置BOG回收系统，而橇装站通常不设置BOG回收系统，直接把气体放散到大气中。BOG回收系统可以把BOG通过调压计量后送入附近的燃气管网中，减少经济损失。无论是否设置BOG回收系统，这部分损失的气体对LNG汽车加气站在经济方面的影响均比较大，增加了LNG汽车加气站的运行成本。
3.2 不调饱和压力
随着LNG汽车车载储气瓶技术的不断改进，研发出了LNG汽车自带增压系统，可以采用自然压力给LNG汽车直接加气，LNG汽车通过自带增压系统，使LNG达到天然气发动机正常运转需要的压力。因此，LNG汽车加气站可以不调饱和压力，大大减少BOG的放散，提高LNG汽车加气站的经济效益。采用不调饱和压力的技术路线是今后LNG汽车加气站的发展方向，有广阔的发展前景。从近几年的实际运行情况可以看出，LNG汽车加气站不调饱和压力的技术路线，解决了BOG损失大的问题，为LNG汽车加气站的发展提供了保障。
4 结语
LNG汽车加气站作为LNG汽车技术的一个子系统，其工艺流程把LNG运输、卸车、储存、装卸、加液及加气回流等作为一个大的系统来设计，避免了LNG运输、加液和车用系统的不匹配问题。LNG汽车加气站的工艺流程中，是否调饱和压力应根据实际情况而定，但是不调饱和压力的技术路线是今后的发展方向。随着LNG汽车加气站的高速发展，LNG汽车加气站的工艺流程会不断改进优化，从而减少天然气的损耗，满足LNG产业的需要。
参考文献：
[1] 吴佩英.LNG汽车加气站设计一的探讨[J].煤气与热力，2007，27(9)：7-9.
[2] 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2004：275-280.
(本文作者：王霞 沈路宁 中海石油天津新能源有限公司 天津 300457)
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