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第十一章液化天然气加气站与汽车技术-6

2010-4-12
第十一章
LNG加气站与LNG汽车
为了减少城市环境的污染,采用天然气作为 汽车的能源是一种较成熟的技术。
采用LNG作为汽车代用燃料的技术在国外已 渐趋完善和成熟,在经济上也是合理的。该项新 技术涉及环境保护和能源的合理利用。
1 LNG加气站
1.1 LNG加气站的分类
根据设备固定情况分为:固定式和移动式。
1.2 LNG加气站系统组成
根据功能分为: LNG加气站 L-CNG综合站
调压器 站用储罐
控制系统
售气机
围堰 卸车接头 低温泵
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LNG加气站设备-低温泵
? 常常与阀门、仪表等组成 一个整体泵橇; ? 多用途: –可为汽车加气; –可用于槽车卸气; –可进行压力调节;
LNG加气站设备-卸车接头 ? LNG槽车和加气站储 罐之间的连接装置, 能够快速连接,并有 可靠的密封。
LNG加气站设备-站用储罐
LNG加气站设备-调压气化器
? 空温式调压气化器,调 节储罐中LNG的饱和压 力: 力 -无须动力驱动; -无运动部件; -免维护;
? 用户可以根据需 要来配置储罐的 容量和数量以满 足车队的加气需 求。
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LNG加气站设备简介-售气机
? LNG专用,外观和作 用与汽柴油加油机 类似,特点是加气 速度快、精度高、 无泄漏。
LNG加气站设备-围堰
? 根据建站标准要
求,设计设备区 围堰,防止LNG在 事故状态下外泄。
LNG加气站设备-控制系统
? 采用PLC程序控制盘, 可以对加气站的所有 重要工艺参数进行设 定和控制,与安全警 报系统相连,具有自 保护功能。
可燃气体/火焰探测报警系统
火焰探测器
在出现可燃气 体或火焰的情 况下 探测及 况下,探测及 报警装置将启 动,并通过程 序控制盘关闭 所有气动阀门。
声光报警器
可燃气体探测器
1.3 LNG加气站的特点
1. 占地面积小,同等规模的CNG加气站的占地面积是
1.4 LNG加气站工艺流程图
LNG储罐
安全阀组
LNG加气站的1.5-2倍。 2. 2 可脱离天然气管网建站。 3. 无大型动力设备,动力消耗小,运行费用低; 4. 天然气液化储存和处理,效率高;
单向阀
放空口 LNG储罐
压力表
液位计
密闭接头 LNG泵
售气机
调压器
5. 安全性能高,安全间距小,便于城市选址建站。
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1.5
LNG加气站的操作
? 卸车1
? 卸车2
? 卸车3
? 卸车4
? 卸车5
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? 调压1
? 调压2
? 调压3
? 充装1
1.6 L-CNG加气站 ? 充装2
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L-CNG加注站
1.7 L-CNG综合站
撬装式L-CNG加气站
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2 LNG汽车
2.1 CNG汽车
CNG汽车是指通过高压钢瓶供给天然气作为 燃料的汽车,该项技术已经成熟,在我国已开始 应用。 CNG汽车
1—注入口;2—天然气高压贮罐;3—流量控制阈;4—输气管; 5—电磁阈;6—混合器;7—调节阈
2.2
LNG汽车
用压缩天然气(CNG)充灌车内压力钢瓶的 工艺比较成熟,但是大多数汽车因为有行程、载重 负荷和空间的限制而不能或不想用CNG作为替代 燃料。 另外,CNC加注站只能建在气体管网线附近。 使用LNG作为替代燃料能最大限度地减少或消除 上述缺陷。 LNG汽车
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LNG贮槽是按ASME规范设计制造的,外 壳体由高强度碳钢制造,内容器采用304奥氏 体不锈钢,支承件由G—10CR环氧玻璃层压 材料制成,管线为304型或316型奥氏体不锈钢。
LNG汽车贮槽结构示意图
2.3 LNG汽车工艺
1 ) 饱和工艺
? 饱和工艺技术路线图
依据如何解决压力控制和液体输送的方式, 车用LNG技术分成两种: 过冷工艺和饱和工艺。
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LNG工厂生产的LNG(压力为25psi)经槽车运输 到LNG加气站,调压后(压力为110 psi)通过LNG泵 和单软管充装系统将LNG充入LNG车用储罐内。
在给车用LNG储罐充装过程中,新鲜的LNG饱和 液体喷淋到车用储罐的气相空间,将蒸气冷却进而成 为液体,因此无须对LNG气体放空或通过第二条软管 回收到加气站的储罐内。当车用罐内压力升到工作压 力时,充装结束。
NexGen公司LNG加注站:LNG低温隔热储罐、低温潜液 泵、汽化器、真空夹套管路、卸载设施、加注机、控制 盘
饱和工艺LNG加注系统示意图
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2) 过冷工艺 ? 过冷工艺车用LNG技术路线图
LNG工厂生产的LNG(压力为25psi)经槽车运 输到LNG加气站,卸入站内储罐内(压力50psi),经 LNG泵和双软管充装系统充入车用储罐内。 为了达到发动机系统所需输送压力(70-150psi), 需要增加增压系统,或一套自增压系统或一台适合车 用的LNG泵。在充装过程中,需要通过第二条软管对 LNG蒸汽回收。对回收的LNG蒸汽有一般有两个处理 方法,或再加热至常温进入城市燃气管网,或增加一 套再液化系统,重新液化。
过冷工艺LNG加注系统示意图
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3) 两种工艺路线对比
优点 饱和工 艺路线 1. 单软管充装液体; 2. 车用燃料系统中无需设置增 压工艺; 3. 对系统的绝热性能要求相对 较低; 4. 系统简单,造价低。 5. 技术成熟度高,应用广泛。 缺点 车用储罐内燃料密度低; 充装压力高; 易发生“老化”现象; 易发生压力超高,气体放空现 象; 5. 需要设置一个经济阀; 6. 当采用多储罐供气系统时,易 出现液体输送不均现象; 7. 车用储罐有时不能完全充满。 1. 2. 3. 4. 双软管充装液体; 加气站需要对回收的气体重新 液化或进入燃气管网; 车用储罐内需要增加自增压设 备或泵; 对系统的绝热性能要求高; 系统复杂,造价高。 实际应用的少。
LNG公交车与CNG公交车对比
同配置14米LNG公交车与14米CNG公交车燃料消耗对比
车型 百公里实际单耗(公斤/百公里) 单车年行驶里程(公里) 单车年耗燃料量(公斤) 单车年燃料费(元) LNG公交车 33.26 96250 32012.75 107242.7125 CNG公交车 36.26 96250 34900.25 116915.8375
过冷工 艺路线
1. 2. 3. 4. 5. 6.
1. 车用储罐内燃料密度高; 充装压里低; 2. 不存在“老化”现象; 不存在气体向大气放空现象;3. 无需设置经济阀; 4. 车用储罐容易充满 5. 6.
说明:14米LNG公交车燃料单耗于CNG相比节省8.27%。
LNG公交车与CNG公交车技术经济性对比
11米LNG公交车与11米CNG公交车性能对比表
燃料 形式 CNG 公交 车 LNG 公交 车 发动 机型 号 储气 瓶 储气 瓶工 作压 力 最大 储气 量 百公 里耗 气量 最大 续驶 里程 整车 造价 加注 燃料 时间
LNG公交车与CNG公交车对比
? 北京现有4000辆CNG公交车,50辆LNG公交车。实际运行数据对 比,可以得出如下结论: ? 同配置的LNG公交车比CNG公交车百公里节省燃料8~10%,经济 性能由于CNG公交车。 ? 相应地同配置的LNG公交车比CNG公交车可减少排放总量8~10%, 相应地同配置的 公交车比 公交车可减少排放总量 , 环保性能更突出。 ? 同配置的LNG公交车,其造价基本相当。 ? LNG公交车的续驶里程远大于CNG公交车,空驶距离大大缩减。 与CNG公交车相比,LNG公交车的加注燃料的时间大大缩短,平 均每辆车只需3-5分钟。 ? 与CNG公交车相比,LNG公交车储存压力大大降低,安全性能得 到大幅度的提高。 ? 实际运行证明LNG公交车的低温启动性能非常好。
CNG
B5.9‐ 9×10 20MP 180 159G L a Nm3 B5.9‐ 1×41 1.6M 240N 159G 0L Pa m3
40 450公 40万 10‐12 Nm3 里 元 分钟 33 727公 40万 3‐5分 Nm3 里 元 钟
LNG
3、LNG其它交通工具
液化天然气机车
1993年,美国莫里森一努逊(MK)公司推出了首台MKl200G型完 全以LNG为燃料的调车机车。该台机车装用一台卡特彼勒公司生产的 G3516型火花点火式涡轮增压中冷(SITA)低排放v-16发动机,配用包 括低温燃料箱、输送管路、汽化器和控制系统在内的先进的液化天然 气单燃料系统,其中LNG储备量为5300L,机车牵引功率为895kW, 最高速度112km/ h,最低持续速度10km/h,最大持续牵引力267kN。 该机车是专门针对在相同功率等级机车中,能够提供最低的NOx排放 量。
液化天然气飞机
在国土广袤的俄罗斯北部和远东地区,燃油供应 时常短缺,但当地拥有非常丰富的天然气资源,因此 开发LNG飞机在俄罗斯具有实际意义。 世界上第 架以LNG为燃料,发动机型号为HK 世界上第一架以LNG为燃料,发动机型号为HK88的图-155试验飞机顺利通过试飞后,在图-154客机 基础上研制的发动机型号为HK-89的图-156客货两用 机,成为第一架用LNG为燃料,能长时间飞行的飞机。
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液化天然气船舶: 渡轮
潜艇
LNG除了其优越的燃烧性能外,作为一种低温燃料, 2000年1月,由挪威LangstenSlip&Batbyggeri公司生产的 Glutra号渡轮,交付船东使用。这是世界上第一艘以LNG为 Gl 号渡轮 交付船东使用 这是世界上第 艘以LNG为 燃料的渡轮,并成为世界上环保性能最好的船舶之一。 其汽化时的冷量可以用来使CO2液化。由于液化CO2可以在 较低压力下储存,这样,CO2液化系统只需消耗较少的压 缩功,比烟气排放系统节约大量能量。
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