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摘要:本文主要分析了LNG加气站工艺设计的主要方法，探讨了LNG加气站工艺设计过程中应该注意的要点，以期可以为LNG加气站的设计工作提供参考。
关键词:LNG；加气站；工艺；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
目前，在我国LNG加气站的工艺设计工作中，还存在很多的问题，因此，为了提高LNG加气站的设计工作，必须要进一步分析LNG加气站设计的要点，针对设计过程中的要点进行分析，提出设计的具体方法和方案。
二、建站方式的选择
LNG汽车加气站(以下简称加气站)的设计首先应根据建站场地的实际情况,选择合适的建站方式。目前加气站的建站方式主要有2种:站房式、橇装式。
1、站房式加气站
这种建站方式占地面积大,土地费用高,设备与基础相连,施工周期长,加气站的土建施工、设备安装费用高。若城镇处于LNG应用的初期,LNG汽车的数量少,LNG消耗量小,则成本回收周期长,这种建站方式适合已经有一定量LNG汽车或政府资金支持的城镇。
2、橇装式加气站
这种建站方式占地面积小,土地费用低,设备绝大多数集成在一个或多个橇块上,施工周期短,加气站的土建施工、设备安装费用少,建站整体造价低,易于成本回收。这种建站方式适合LNG加气站建设初期。
三、LNG加气站的工艺设计
1、LNG加气站的主要技术指标
普通小型加气站的加气能力(气态)：1.2×104～2.4×104m/d；能服务于LNG车用载瓶(公交和货车等)台数：日加气量50～100辆；加气时间：5～10min/辆；加气机加气压力：1.2MPa；加气机计量精度：±1.0％。
2、LNG加气站的特点
由于同容积低温液态储槽比高压力的气体储罐装载的天然气贮存量约2.5倍，LNG低温液体槽车能长时间长距离的运输，即LNG易运输与贮存。不仅LNG加气站占地少，而且天然气管网不约制建造LNG加气站。LNG的燃点比其它汽车用燃料（柴油与汽油）较高，同时LNG的爆炸极限范围较高，因此LNG没有其它燃料易燃易爆，导致LNG加气站安全可靠。LNG既清洁，又不损伤发动机，所以综合成本低，而经济效益显著。
3、LNG加气站设备
LNG储罐：按标准分级定位要求，每个加气站一般采用1台、2台或3台的LNG深冷储罐，主要全容积为60m3且设计压力1.3MPa的LNG储罐，
其最高工作压力1.2MPa。
LNG低温泵：LNG低温泵工作温度-146℃，设计温度-196℃，设计压力1.6MPa，设计泵进出口压差0.6～0.7MPa。
空温式气化器：空温式气化器的流量应按加气站的加气能力来确定，一般设计压力32.0MPa,最高工作压力25.0MPa。进口温度-145～-162℃，出口温度小于环境温度10℃以内。
仪表风系统：仪表风系统主要设备有空压机、干燥器、过滤器，螺杆式空压机排气量0.24m3/min，排气压力1.0MPa。
LNG加液机：LNG加液机流量范围0～150L/min，额定工作压力1.6MPa。
LNG车载瓶：用于中型车和公交车内贮存LNG液体，可采用的规格:500L、450L、330L、375L和275L等。
四、LNG加气站工艺流程
设计LNG加气站的工艺流程分四个步骤：卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程
1、卸车流程：把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内。此过程可以通过三种方式实现。
（一）通过卸车增压器卸车
（二）通过浸没式加气泵卸车
（三）通过增压器和泵联合卸车。本加气示范站采用第三种方式。选用设备规格为：卸车增压器200Nm3/h，浸没式泵流量40～200l/min，压力0.2～1.2Mpa.实际工作时卸一台标准集装箱的时间约为1.8小时。该方式优点是缩短了卸车时间，缺点是耗能、在卸液快完时如不注意泵容易遭损害、工艺流程相对复杂。笔者认为：三种卸车方式中应首选第一种，采用储罐上、下进液同时进行的方式。该方式优点是：简单、不耗能。缺点是卸车时间长，卸一台标准集装箱时间约为2.5～3.0小时。建议在加气站场地许可的情况下，加大卸车增压器。如选用300NmVh的卸车增压器，则卸一台标准集装箱的时间约为2.0小时。第二种卸车方式不建议采用。
2、调压流程：由于目前汽车上的车载瓶本身不带增压器，因此车载瓶中的液体必须是饱和液体。为此在给汽车加液之前首先对储罐中的LNG进行调压，使之成为饱和液体方可给汽车加气。调压方式也有三种。
（一）通过储罐压力调节器调压
（二）通过泵低速循环进行调压
（三）通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行调压。第一种方式优点是工艺、设备简单、不耗能。缺点是调压时间长。LNG加气站储罐调压与LNG气化站储罐调压原理不同，LNG气化站储罐调压采用气相调压，目的是只要得到所需压力的LNG即可。而LNG加气站储罐调压是要得到一定压力的饱和液体，只能进行液相调压。故采用同规格的压力调节器对同样的储罐调节同样的压力需要的时间却大不一样。实际工作时测得：采用200Nm讥的压力调节器对50m3的储罐调节饱和液体压力，达到0.5Mpa时所需时间为8～10小时，依外界气候的温度不同而异。这对汽车加气带来很大不便。储罐调压应采用第三种方式较为合理，并且压力调节器应有备用，可能的话还应增大其规格。
3、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。目前，该部分气进行放空处理。建议在以后的加气站中，增设车载瓶到储罐气相的回流管，同时设计量装置，便于对车载瓶中余气进行回收和计量。
4、卸压流程：在给储罐调压过程中，储罐中的液体同时在不断的蒸发和气化，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐压力会越来越大，当储罐压力大于设定值时，相关阀门打开，釋放储罐中的气体，降低压力，保证储罐安全。目前，该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中，该部分气体通过调压后送人附近市政管网系统。
五、LNG站工艺设备设施的选择配置
LNG加气站的主要设备有LNG储槽、低温泵、蒸发器、售气机、控制系统和安全系统等，可实现给LNG车辆加注LNG液体的功能，流程类似于普通的加油站。
1、LNG储罐
一台30m3/1.2MPa-LNG储罐采用了卧式高真空多层缠绕绝形式，为卧式双圆筒式结构，内筒为0Cr18Ni9或进口304不锈钢板制成，外筒为16MnR钢板制成，内外筒之间采用专用的八胶木支撑结构。采用高真空多层缠绕绝热结构，夹层厚度125mm，在保障绝热性能的基础上最大限度地增加了储罐的有效容积。
2、LNG泵
uLNG泵为潜液式两级离心泵，泵整体安装在一个真空绝热容器中，正常工作过程始终处于冷态，确保能够随时启泵加气；uLNG泵由一台变频器控制其速度和流量，适应卸车、调压和加气等模式下不同的排量和压力要求；u真空泵池按ACD公司的推荐尺寸和国家GB150制作，具有足够的保冷性能，泵体的真空外壳在运行过程中没有结霜现象，24小时内低温液体蒸发50%，并可快速拆开进行维修。
3、LNG售气机
工艺模式加气时，将加气枪连接到汽车加气口上，LNG通过加气管路进入汽车储罐，流量计将计量脉冲信号传输给微机控制器，微机控制器进行处理后，通过显示器显示总量和金额。回气管路是为了卸放车载瓶中的高压气体。吹扫管路是用于吹除加气枪和加气口上的霜雪或污物，保证密封和便于操作。
4、调压汽化器
LNG阀门、LNG输送管道应满足输送LNG压力、流量要求，且具备耐低温性能(-196℃)。主要包括LNG截止阀、安全阀、止回阀、紧急切断阀、升压调和节阀等，各满足工艺流程位置技术要求。
5、LNG站工艺设备
设施的运作情况由于严格按工艺技术要求选择，制造过程中严格执行工艺制造标准，安装过程中从安装就位、焊口焊接、焊口检验、吹扫、强度试验、严密性试验和预冷试验严格把关，运作过程严格操作规范，LNG汽车加气站设备设施自投用以来，运作情况良好。
六、结束语
综上所述，LNG加气站设计工作一定要从加气站设计的需要出发，结合加气站的具体情况展开设计工作，提高加气站后期使用的效果，提升LNG加气站的使用安全性。
【参考文献】
[1]毕伟.LNG汽车应用可行性及技术路径研究[J].上海煤气.2011(01)：6-15.
[2]周春.LNG汽车加气站的消防设计方案[J].煤气与热力.2010(01)：9-12.
[3]陈叔平,任平,邬品芳,殷劲松.撬装式LNG汽车加气站结构设计[J].低温与超导.2010(01)：20-28.
关键词:LNG；加气站；工艺；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
目前，在我国LNG加气站的工艺设计工作中，还存在很多的问题，因此，为了提高LNG加气站的设计工作，必须要进一步分析LNG加气站设计的要点，针对设计过程中的要点进行分析，提出设计的具体方法和方案。
二、建站方式的选择
LNG汽车加气站(以下简称加气站)的设计首先应根据建站场地的实际情况,选择合适的建站方式。目前加气站的建站方式主要有2种:站房式、橇装式。
1、站房式加气站
这种建站方式占地面积大,土地费用高,设备与基础相连,施工周期长,加气站的土建施工、设备安装费用高。若城镇处于LNG应用的初期,LNG汽车的数量少,LNG消耗量小,则成本回收周期长,这种建站方式适合已经有一定量LNG汽车或政府资金支持的城镇。
2、橇装式加气站
这种建站方式占地面积小,土地费用低,设备绝大多数集成在一个或多个橇块上,施工周期短,加气站的土建施工、设备安装费用少,建站整体造价低,易于成本回收。这种建站方式适合LNG加气站建设初期。
三、LNG加气站的工艺设计
1、LNG加气站的主要技术指标
普通小型加气站的加气能力(气态)：1.2×104～2.4×104m/d；能服务于LNG车用载瓶(公交和货车等)台数：日加气量50～100辆；加气时间：5～10min/辆；加气机加气压力：1.2MPa；加气机计量精度：±1.0％。
2、LNG加气站的特点
由于同容积低温液态储槽比高压力的气体储罐装载的天然气贮存量约2.5倍，LNG低温液体槽车能长时间长距离的运输，即LNG易运输与贮存。不仅LNG加气站占地少，而且天然气管网不约制建造LNG加气站。LNG的燃点比其它汽车用燃料（柴油与汽油）较高，同时LNG的爆炸极限范围较高，因此LNG没有其它燃料易燃易爆，导致LNG加气站安全可靠。LNG既清洁，又不损伤发动机，所以综合成本低，而经济效益显著。
3、LNG加气站设备
LNG储罐：按标准分级定位要求，每个加气站一般采用1台、2台或3台的LNG深冷储罐，主要全容积为60m3且设计压力1.3MPa的LNG储罐，
其最高工作压力1.2MPa。
LNG低温泵：LNG低温泵工作温度-146℃，设计温度-196℃，设计压力1.6MPa，设计泵进出口压差0.6～0.7MPa。
空温式气化器：空温式气化器的流量应按加气站的加气能力来确定，一般设计压力32.0MPa,最高工作压力25.0MPa。进口温度-145～-162℃，出口温度小于环境温度10℃以内。
仪表风系统：仪表风系统主要设备有空压机、干燥器、过滤器，螺杆式空压机排气量0.24m3/min，排气压力1.0MPa。
LNG加液机：LNG加液机流量范围0～150L/min，额定工作压力1.6MPa。
LNG车载瓶：用于中型车和公交车内贮存LNG液体，可采用的规格:500L、450L、330L、375L和275L等。
四、LNG加气站工艺流程
设计LNG加气站的工艺流程分四个步骤：卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程
1、卸车流程：把集装箱或汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站储罐内。此过程可以通过三种方式实现。
（一）通过卸车增压器卸车
（二）通过浸没式加气泵卸车
（三）通过增压器和泵联合卸车。本加气示范站采用第三种方式。选用设备规格为：卸车增压器200Nm3/h，浸没式泵流量40～200l/min，压力0.2～1.2Mpa.实际工作时卸一台标准集装箱的时间约为1.8小时。该方式优点是缩短了卸车时间，缺点是耗能、在卸液快完时如不注意泵容易遭损害、工艺流程相对复杂。笔者认为：三种卸车方式中应首选第一种，采用储罐上、下进液同时进行的方式。该方式优点是：简单、不耗能。缺点是卸车时间长，卸一台标准集装箱时间约为2.5～3.0小时。建议在加气站场地许可的情况下，加大卸车增压器。如选用300NmVh的卸车增压器，则卸一台标准集装箱的时间约为2.0小时。第二种卸车方式不建议采用。
2、调压流程：由于目前汽车上的车载瓶本身不带增压器，因此车载瓶中的液体必须是饱和液体。为此在给汽车加液之前首先对储罐中的LNG进行调压，使之成为饱和液体方可给汽车加气。调压方式也有三种。
（一）通过储罐压力调节器调压
（二）通过泵低速循环进行调压
（三）通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行调压。第一种方式优点是工艺、设备简单、不耗能。缺点是调压时间长。LNG加气站储罐调压与LNG气化站储罐调压原理不同，LNG气化站储罐调压采用气相调压，目的是只要得到所需压力的LNG即可。而LNG加气站储罐调压是要得到一定压力的饱和液体，只能进行液相调压。故采用同规格的压力调节器对同样的储罐调节同样的压力需要的时间却大不一样。实际工作时测得：采用200Nm讥的压力调节器对50m3的储罐调节饱和液体压力，达到0.5Mpa时所需时间为8～10小时，依外界气候的温度不同而异。这对汽车加气带来很大不便。储罐调压应采用第三种方式较为合理，并且压力调节器应有备用，可能的话还应增大其规格。
3、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。目前，该部分气进行放空处理。建议在以后的加气站中，增设车载瓶到储罐气相的回流管，同时设计量装置，便于对车载瓶中余气进行回收和计量。
4、卸压流程：在给储罐调压过程中，储罐中的液体同时在不断的蒸发和气化，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐压力会越来越大，当储罐压力大于设定值时，相关阀门打开，釋放储罐中的气体，降低压力，保证储罐安全。目前，该部分气体进行放空处理。建议在以后的加气站中，该部分气体通过调压后送人附近市政管网系统。
五、LNG站工艺设备设施的选择配置
LNG加气站的主要设备有LNG储槽、低温泵、蒸发器、售气机、控制系统和安全系统等，可实现给LNG车辆加注LNG液体的功能，流程类似于普通的加油站。
1、LNG储罐
一台30m3/1.2MPa-LNG储罐采用了卧式高真空多层缠绕绝形式，为卧式双圆筒式结构，内筒为0Cr18Ni9或进口304不锈钢板制成，外筒为16MnR钢板制成，内外筒之间采用专用的八胶木支撑结构。采用高真空多层缠绕绝热结构，夹层厚度125mm，在保障绝热性能的基础上最大限度地增加了储罐的有效容积。
2、LNG泵
uLNG泵为潜液式两级离心泵，泵整体安装在一个真空绝热容器中，正常工作过程始终处于冷态，确保能够随时启泵加气；uLNG泵由一台变频器控制其速度和流量，适应卸车、调压和加气等模式下不同的排量和压力要求；u真空泵池按ACD公司的推荐尺寸和国家GB150制作，具有足够的保冷性能，泵体的真空外壳在运行过程中没有结霜现象，24小时内低温液体蒸发50%，并可快速拆开进行维修。
3、LNG售气机
工艺模式加气时，将加气枪连接到汽车加气口上，LNG通过加气管路进入汽车储罐，流量计将计量脉冲信号传输给微机控制器，微机控制器进行处理后，通过显示器显示总量和金额。回气管路是为了卸放车载瓶中的高压气体。吹扫管路是用于吹除加气枪和加气口上的霜雪或污物，保证密封和便于操作。
4、调压汽化器
LNG阀门、LNG输送管道应满足输送LNG压力、流量要求，且具备耐低温性能(-196℃)。主要包括LNG截止阀、安全阀、止回阀、紧急切断阀、升压调和节阀等，各满足工艺流程位置技术要求。
5、LNG站工艺设备
设施的运作情况由于严格按工艺技术要求选择，制造过程中严格执行工艺制造标准，安装过程中从安装就位、焊口焊接、焊口检验、吹扫、强度试验、严密性试验和预冷试验严格把关，运作过程严格操作规范，LNG汽车加气站设备设施自投用以来，运作情况良好。
六、结束语
综上所述，LNG加气站设计工作一定要从加气站设计的需要出发，结合加气站的具体情况展开设计工作，提高加气站后期使用的效果，提升LNG加气站的使用安全性。
【参考文献】
[1]毕伟.LNG汽车应用可行性及技术路径研究[J].上海煤气.2011(01)：6-15.
[2]周春.LNG汽车加气站的消防设计方案[J].煤气与热力.2010(01)：9-12.
[3]陈叔平,任平,邬品芳,殷劲松.撬装式LNG汽车加气站结构设计[J].低温与超导.2010(01)：20-28.