第九章LNG氣化站與加氣站8/24/2021LNG1液化天然氣（LNG）技術(shù)第十章LNG氣化站與加氣站8/24/2021LNG1第十章LNG氣化站與加氣站LNG氣化站是一個(gè)接收、儲(chǔ)存和分配LNG衛(wèi)星站，也是城鎮(zhèn)或燃?xì)馄髽I(yè)把LNG從生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)往用戶的中間調(diào)節(jié)場所。2002年11月，國內(nèi)首座車用LNG加注站—LNG科技示范站在北京市公交315路總站建成并投入試運(yùn)行，從而為天然氣汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和LNG加氣站技術(shù)的提高打下良好的基礎(chǔ)。8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站一、LNG氣化站的典型的工藝流程LNG氣化站一般包括：卸車工藝、儲(chǔ)存增壓工藝、加熱氣化工藝、BOG

處理工藝、安全泄放工藝、計(jì)量加臭工藝。圖9.18/24/2021LNG1LNG氣化站工藝流程圖第一節(jié)

LNG氣化站8/24/2021LNG1名稱作用備注低溫儲(chǔ)罐LNG的儲(chǔ)存一般體積40～150

m3儲(chǔ)罐增壓器使儲(chǔ)罐內(nèi)壓升高，實(shí)現(xiàn)LNG流向空溫式氣化器空溫式氣化器將LNG氣化成氣態(tài)，向管網(wǎng)供應(yīng)水浴式加熱器空溫式氣化器出口的天然氣溫度達(dá)不到要求時(shí)，使用該設(shè)備加熱冬季空溫式氣化器出口氣體溫度不到5℃時(shí)，還須使用水浴式加熱器使其溫度達(dá)到

15℃。BOG儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐靜置過程中，由于漏熱將有部分LNG氣化，形成BOG。為了防止儲(chǔ)罐內(nèi)壓力過高，將BOG

輸送到BOG儲(chǔ)罐。BOG加熱器使BOG在進(jìn)入BOG儲(chǔ)罐之前的加熱EAG加熱器用于蒸發(fā)氣放散前的加熱，避免天然氣放散溫度低，密度高，不易散排氣筒用于天然氣的放散加臭裝置天然氣本身無味，需要在出站前加入臭劑，便于用戶檢漏和安全使用表9-1

LNG氣化站各設(shè)備的作用第一節(jié)

LNG氣化站（1）卸車工藝采用槽車自增壓方式。集裝箱儲(chǔ)槽中的LNG在常壓，-162℃條件下，利用自帶的增壓器給集裝箱儲(chǔ)儲(chǔ)槽增壓至0.6MPa，利用壓差將LNG液相管線送入氣化站低溫儲(chǔ)槽。卸車進(jìn)行末段集裝箱儲(chǔ)槽內(nèi)的低溫NG氣體，利用BOG氣相管線進(jìn)行回收。圖9.2槽車自增壓卸車工藝8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站（2）儲(chǔ)存增壓工藝中小型LNG儲(chǔ)存氣化站常用的增壓方式通常有兩種，一種是增壓氣化器結(jié)合自力式增壓調(diào)節(jié)閥方式；一種是增壓氣化器結(jié)合氣動(dòng)式增壓調(diào)節(jié)閥方式。一般可選用增壓氣化器結(jié)合氣動(dòng)式增壓調(diào)節(jié)閥方式。圖9.3儲(chǔ)存增壓工藝8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站8/24/2021LNG1（3）加熱氣化工藝采用空溫式和水浴式相結(jié)合的串聯(lián)流程，夏季使用空溫式自然能源，冬季用熱水水浴式加熱器進(jìn)行增熱，可滿足氣化站內(nèi)的生產(chǎn)需要?？諟厥綒饣鞣譃閺?qiáng)制通風(fēng)和自然通風(fēng)兩種，一般采用自然通風(fēng)空溫式氣化器。自然通風(fēng)式氣化器需要定期除霜、定期切換。在兩組空溫氣化器的入口處均設(shè)有氣動(dòng)切斷閥，正常工作時(shí)兩組空溫氣化器通過氣動(dòng)切斷閥在控制臺(tái)處的定時(shí)器進(jìn)行切換，切換周期可設(shè)為6小時(shí)/次。當(dāng)出口溫度低于0℃時(shí)，低溫報(bào)警并連鎖切換空溫氣化器。水浴式加熱器根據(jù)熱源不同，可分為熱水加熱式、燃燒加熱式、電加熱式等等。一般采用熱水加熱式，利用熱水爐生產(chǎn)的熱水與低溫LNG傳熱。冬季LNG出口溫度低于0℃時(shí)，低溫報(bào)警并手動(dòng)啟動(dòng)水浴加熱器。第一節(jié)

LNG氣化站（4）BOG（Boil

Off

Gas）處理工藝由于吸熱或壓力變化造成LNG的一部分蒸發(fā)為氣體，BOG氣體包括：LNG儲(chǔ)槽吸收外界熱量產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；LNG卸車時(shí)儲(chǔ)槽由于壓力、氣相容積變化產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；進(jìn)入儲(chǔ)槽內(nèi)的LNG與原儲(chǔ)槽內(nèi)溫度較高的LNG接觸時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；儲(chǔ)槽內(nèi)壓力較高時(shí)進(jìn)行減壓操作產(chǎn)生的氣體。槽車采取自壓回收方式回收BOG?；厥盏腂OG的處理采用緩沖輸出的方式。圖9.48/24/2021LNG1BOG處理工藝第一節(jié)

LNG氣化站8/24/2021LNG1安全泄放工藝天然氣在溫度低于-120℃左右時(shí)密度重于空氣，一旦泄漏將在地面聚集，不易揮發(fā)；而常溫時(shí)，天然氣密度遠(yuǎn)小于空氣密度，易擴(kuò)散。根據(jù)其特性，按照規(guī)范要求必須進(jìn)行安全排放，一般采用集中排放的方式。安全泄放工藝系統(tǒng)由安全閥、爆破片、EAG加熱器、放散塔組成。設(shè)置EAG加熱器，對放空的低溫天然氣進(jìn)行集中加熱后，經(jīng)阻火器后通過25m高的放散塔高點(diǎn)排放。計(jì)量加臭工藝主氣化器及緩沖罐氣體進(jìn)入計(jì)量段，計(jì)量完成后經(jīng)過加臭處理，輸入用氣管網(wǎng)。計(jì)量采用氣體渦輪流量計(jì)，計(jì)量精度1.5級(jí)。量程比大于1:16，可滿足最小流量和最大流量時(shí)的計(jì)量精度要求。加臭設(shè)備為撬裝一體設(shè)備。根據(jù)流量計(jì)或流量計(jì)積算儀傳來的流量信號(hào)按比例地加注臭劑，也可按固定的劑量加注臭劑，臭劑為四氫塞吩，加臭以隔膜式計(jì)量泵為動(dòng)力。第一節(jié)

LNG氣化站二、LNG氣化站主要設(shè)備（1）LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)槽采用地上式金屬單罐，其結(jié)構(gòu)形式為真空粉末絕熱、立式（臥式）圓筒形雙層壁結(jié)構(gòu)。1）儲(chǔ)罐容積的確定為了保證在用氣高峰季節(jié)也能正常供應(yīng)，氣化站中應(yīng)儲(chǔ)存一定數(shù)量的液化天然氣。氣化站儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)總?cè)莘e可按下式計(jì)算：（9-1）式中

V—為總儲(chǔ)存容積，m3；n—為儲(chǔ)存天數(shù)，d；K—為月高峰系數(shù)，推薦使用K=1.2～1.4；Gr—為年平均日用氣量，kg/d；ρy—為最高工作溫度下的液化天然氣的密度，kg/m3；φb—為最高溫度下的儲(chǔ)罐允許充裝率。8/24/2021LNG1主要工藝參數(shù)LNG主氣化器儲(chǔ)槽增壓器BOG加熱器EAG加熱器設(shè)計(jì)進(jìn)口溫度-196第℃

一節(jié)LN-G19氣6℃化站

-196℃-196℃運(yùn)行進(jìn)口溫度≮-162℃≮-162℃≮-162℃≮-162℃設(shè)（計(jì)出2）口溫空度溫式氣化-20器℃～50℃-196℃-20～50℃-20～50℃8/24/2021LNG1運(yùn)行出口空口溫溫度氣化（加≮環(huán)熱境）溫器度包-括10有℃LNG主≮氣-化162器℃、儲(chǔ)槽增壓常溫器、BOG加熱常器溫、E設(shè)AG計(jì)壓加力熱器。用戶要求

用戶要求

用戶要求

用戶要求運(yùn)行壓力用戶要求

用戶要求用戶表要9求-2空溫氣化器用類戶型要及求其工藝參數(shù)第一節(jié)

LNG氣化站1）

LNG空溫式氣化器計(jì)算①傳熱面積的計(jì)算：空溫式氣化器的傳熱面積按下式計(jì)算：（9-2）式中

A—?dú)饣鞯膫鳠崦娣e，㎡；W—?dú)饣鞯臍饣芰Γ琸g/s；q—?dú)饣瘑挝毁|(zhì)量LNG所需的熱量，kJ/kg，q=h2-h1；h1—進(jìn)入氣化器時(shí)LNG的比焓，kJ/kg；h2—離開氣化器時(shí)氣態(tài)天然氣的比焓，kJ/kg；K—?dú)饣鞯膫鳠嵯禂?shù)，kW/㎡·k；△t—加熱介質(zhì)與液化天然氣的平均溫差，k。8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站②LNG氣化過程中的熱負(fù)荷為：（9-3）式中

QLNG—LNG氣化過程中的熱負(fù)荷，kW/s；r—LNG氣化潛熱，kJ/kg；m2—LNG質(zhì)量流量，kg/s；t1—LNG氣化前的溫度，k；t2—LNG氣化后的溫度，k。③空氣的熱負(fù)荷為：（9-4）式中

Qair—空氣加熱過程中的熱負(fù)荷，kW/s；m1—空氣質(zhì)量流量，kg/s；T1—空氣加熱前的溫度，k；T2—空氣加熱后的溫度，k。8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站④空氣平均溫差Δtm采用對數(shù)平均溫差：（9-5）式中

Δtm—空氣加熱過程中的對數(shù)平均溫差，k；Δt1—空溫式氣化器熱端溫差，k；Δt2—空溫式氣化器冷端溫差，k。8/24/2021LNG1第一節(jié)

LNG氣化站8/24/2021LNG1水浴式加熱器水浴式加熱器根據(jù)熱源不同，可分為熱水式、蒸汽加熱式、電加熱式等。其結(jié)構(gòu)為將導(dǎo)熱盤管放入熱水槽中，導(dǎo)熱管中的低溫天然氣與熱水進(jìn)行熱交換，成為常溫天然氣。緩沖罐設(shè)置緩沖罐的主要目的是為了緩沖經(jīng)過加溫后的BOG氣體，穩(wěn)定出站天然氣壓力。一般設(shè)計(jì)選用1臺(tái)200m3高壓儲(chǔ)罐。加臭裝置小型LNG氣化站一般可配備200kg臭劑罐，采用電磁驅(qū)動(dòng)隔膜式柱塞計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)加臭劑四氫塞吩的滴入，滴入量控制在15-20mg/m3。第二節(jié)

LNG加氣站一、LNG加氣站的工藝流程LNG加氣站的工藝流程一般包括四個(gè)流程：卸車流程、調(diào)壓流程、加氣流程以及一個(gè)卸壓流程

。圖9.5

LNG加氣站的工藝流程框圖8/24/2021LNG1第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1LNG卸車流程卸車流程主要是指將由LNG集裝箱或者LNG槽車運(yùn)送來的LNG轉(zhuǎn)移至加氣站內(nèi)LNG儲(chǔ)罐的過程，LNG卸車主要有三種方式：卸車增壓器卸車、潛液式低溫泵卸車、增壓器和泵聯(lián)合卸車。LNG卸車工藝的一個(gè)關(guān)鍵之處在于BOG氣體的及時(shí)排放，防止因儲(chǔ)罐內(nèi)壓力增高過快而對卸車速度產(chǎn)生阻礙。解決的辦法是將此部分氣體進(jìn)行排放處理，比較簡單的方法，是在自動(dòng)減壓閥上并聯(lián)一個(gè)截止閥，卸車過程中打開，提高流量，卸車結(jié)束后關(guān)閉。調(diào)壓流程調(diào)壓流程主要是利用增壓裝置對儲(chǔ)罐內(nèi)LNG進(jìn)行增壓。升壓方式也有3種：通過儲(chǔ)罐自增壓裝置升壓、通過低溫泵進(jìn)行升壓、通過儲(chǔ)罐壓力調(diào)節(jié)器與泵低速循環(huán)聯(lián)合使用進(jìn)行升壓。第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1加氣流程通過LNG泵將儲(chǔ)罐中的飽和LNG經(jīng)由泵加壓后經(jīng)過加氣槍給LNG汽車加氣，最高的加氣壓力可達(dá)1.6MPa，通過液相軟管對LNG汽車氣瓶進(jìn)行加液，由氣相軟管對氣瓶中的BOG進(jìn)行回收，以保證氣瓶的加氣速度和正常的工作壓力。卸壓流程主要是指在卸車、加氣以及加氣站的日常運(yùn)行過程中，儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力會(huì)隨著BOG的產(chǎn)生逐漸的增大，為保證儲(chǔ)罐的安全，需要打開相關(guān)的自動(dòng)減壓閥閥門，釋放罐中的蒸汽，目前的做法為直接放空，但這樣一方面會(huì)造成資源的浪費(fèi)，另一方面增加了安全方面的隱患。第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1二、LNG加氣站主要設(shè)備LNG加氣站設(shè)備主要包括LNG槽車、LNG儲(chǔ)罐、調(diào)壓氣化器、LNG低溫泵、加氣機(jī)及LNG車載系統(tǒng)。LNG槽車及儲(chǔ)罐LNG槽車目前單臺(tái)最大容積為51.55m3，槽車設(shè)計(jì)壓力0.8MPa，運(yùn)行壓力0.3MPa。LNG通常儲(chǔ)存在工作溫度為111K、工作壓力一般為0.6MPa的低溫儲(chǔ)罐內(nèi)，LNG儲(chǔ)罐由內(nèi)、外殼組成，采用真空粉末絕熱技術(shù)，LNG儲(chǔ)罐內(nèi)層材質(zhì)為不銹鋼（9Ni鋼、奧氏體不銹鋼和36%Ni的殷鋼等），外層為碳鋼。對于1×104Nm3加氣能力的LNG汽車加氣站而言，選用有效容積為50m3雙金屬真空粉末LNG儲(chǔ)罐，工作壓力為0.6MPa，工作溫度為-162℃，設(shè)備重量為22000kg，能夠滿足加氣站正常情況下兩天的用氣。調(diào)壓氣化器及LNG車載瓶調(diào)壓氣化器主要是空溫式氣化器。在冬季溫度較低，單純依靠空溫式氣化器所提供的熱量不足時(shí)可以串接一臺(tái)水浴式加熱器。目前國內(nèi)可生產(chǎn)3種規(guī)格，45L、300L和410L，分別用于轎車、中型車和公交車。第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1（3）

LNG加氣機(jī)目前國內(nèi)市場上的LNG加氣機(jī)主要為加拿大FTI國際集團(tuán)有限公司的FTI系列加氣機(jī)。國內(nèi)已建成的LNG加氣機(jī)采用的計(jì)量方式是雙管計(jì)量方式，即采用兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)分別測量加氣和回氣的質(zhì)量，二者之差作為計(jì)量的最后結(jié)果。另一種計(jì)量方式是單管式計(jì)量方式。在歐美國家的LNG汽車所使用的氣瓶均為噴淋式儲(chǔ)氣瓶，這樣就可以在加注的過程中，利用液態(tài)LNG的冷量將氣態(tài)的LNG重新液化。第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1技術(shù)參數(shù)國內(nèi)國外（加拿大FTI系列）計(jì)量方式雙管計(jì)量單管計(jì)量額定工作壓力/Mpa1.6001.725計(jì)量相對誤差/%±0.5±0.1最大質(zhì)量流量/（kg/min）52.580環(huán)境溫度/℃-30～55-20～60外形尺寸高1.800m高2.340m長1.085m長0.840m寬0.40m寬0.560m質(zhì)量/kg250300控制方式電腦控制系統(tǒng)電腦控制系統(tǒng)管道溫度/℃-162~55-162~55環(huán)境相對濕度/%≤95≤95加氣方式定量、非定量定量、非定量計(jì)量方式kg，Lkg，L操作方式鍵盤式觸摸屏國內(nèi)外加氣機(jī)的技術(shù)參數(shù)比較第二節(jié)

LNG加氣站8/24/2021LNG1LNG低溫泵LNG泵的選型主要是依據(jù)加氣機(jī)的加氣速率及泵與增壓器聯(lián)合卸車時(shí)的卸車速率，由于加氣機(jī)類型為單個(gè)加氣機(jī)，為保證加氣機(jī)的正常工作，可選用流量范圍為40～200L/min，功率約為12KW，工作壓力為0.2～1.2MPa的浸沒式低溫液體泵。LNG增壓氣化器增壓氣化器是一種專門用于液化天然氣調(diào)壓的換熱器，由于液化天然氣的低溫特性，使得LNG氣化器必須要有相應(yīng)的熱源提供熱量才能氣化。熱源可以為環(huán)境空氣和水，也可以是燃料的燃燒或者蒸汽。第二節(jié)

LNG加氣站現(xiàn)階段LNG加氣站中的氣化器類型主要為空溫式氣化器。下面將針對空溫式氣化器的規(guī)格進(jìn)行計(jì)算。1）預(yù)增壓階段的耗液量利用空溫式氣化器實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐的自增壓是指在一定的時(shí)間內(nèi)利用空溫式氣化器將罐頂?shù)臍庀鄩毫υ黾拥侥骋灰笾档倪^程。在此階段，液體經(jīng)氣化器氣化后全部用來增壓。在此過程中此時(shí)頂部氣體滿足氣態(tài)方程：（9-6）式中

P—?dú)庀鄩毫?，Pa；V—?dú)庀嗳莘e，m3；Z—?dú)怏w壓縮因子；T—?dú)怏w溫度，k；R—?dú)怏w常數(shù)，J/kg·k。在τ時(shí)刻：8/24/2021LNG1第二節(jié)

LNG加氣站根據(jù)以上三式可得：（9-9）式中

ma—單位時(shí)間內(nèi)氣化的液體量，kg/s；P0—增壓前的氣相壓力，Pa；V

a—與ma相對應(yīng)的液體體積，m3；T0—增壓前的飽和溫度，k；ρL—在P、T0下液體的密度，kg/m3；τ—增壓時(shí)間，s；ρg—在P、T下氣體的密度，kg/m3；V0—增壓前的氣相容積，m3。8/24/2021LNG1第二節(jié)

LNG加氣站2）正常排液階段的增壓耗液量此階段，排液閥打開，儲(chǔ)罐開始向外排液。排液量mc與增壓耗液量ma存在如下關(guān)系。（9-10）在設(shè)計(jì)氣化器取ma的值時(shí)，應(yīng)按照公式9-9、9-10中計(jì)算結(jié)果中的較大的值進(jìn)行選取，這樣既能滿足與增壓的需要，又能滿足正常排液的需要。8/24/2021LNG1第三節(jié)

LNG加氣站LNG加氣站種類及特點(diǎn)8/24/2021LNG1第三節(jié)

LNG加氣站LNG撬裝站8/24/2021LNG1LNG常規(guī)站第三節(jié)

LCNG加氣站8/24/2021LNG1LCNG加氣站與常規(guī)的CNG加氣站相比，優(yōu)點(diǎn)：無需在城市鋪設(shè)管線，只需購買LNG槽車來裝卸液化天然氣；運(yùn)行費(fèi)用大大降低；由于采用液體直接氣化，加氣量大，速度快，可同時(shí)給10輛以上汽車同時(shí)加氣是常規(guī)CNG加氣站不可比擬的。第三節(jié)

LCNG加氣站LCNG加氣站8/24/2021LNG1第三節(jié)

LCNG加氣站一、LCNG加氣站工藝流程LCNG加氣站是在LNG加氣站的基礎(chǔ)之上增加了液體高壓泵，高壓氣化器等裝置。圖9.6

LCNG加氣站流程方框圖8/24/2021LNG1第三節(jié)

LCNG加氣站8/24/2021LNG1二、LCNG加氣站主要設(shè)備LCNG加氣站在設(shè)備上主要有以下幾個(gè)：LNG高壓泵，LNG高壓氣化器，順序控制盤，CNG儲(chǔ)瓶或者是儲(chǔ)氣井以及一個(gè)CNG加氣機(jī)，并且在環(huán)境溫度較低的情況下還要添加一個(gè)水浴式氣化器用以連接空溫式氣化器。LNG高壓泵LCNG加氣站一般使用非潛液式的立式無軸封電動(dòng)泵，它有單級(jí)與多級(jí)之分。其特點(diǎn)是將泵體與電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼通過密封結(jié)構(gòu)連在一起，因此不存在LNG的泄漏問題。在進(jìn)行LNG高壓泵的選型時(shí)在保證流量的前提下還要注意其出口的壓力是否高于25MPa，并且流量要