第十一章液化天然氣加氣站與汽車技術(shù)-6

1、 2010-4-12 L-CNG加注站 1.7 L-CNG綜合站 撬裝式L-CNG加氣站 6 2010-4-12 2 LNG汽車 2.1 CNG汽車 CNG汽車是指通過(guò)高壓鋼瓶供給天然氣作為 燃料的汽車，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟，在我國(guó)已開(kāi)始 應(yīng)用。 CNG汽車 1注入口；2天然氣高壓貯罐；3流量控制閾；4輸氣管； 5電磁閾；6混合器；7調(diào)節(jié)閾 2.2 LNG汽車 用壓縮天然氣（CNG）充灌車內(nèi)壓力鋼瓶的 工藝比較成熟，但是大多數(shù)汽車因?yàn)橛行谐獭⑤d重 負(fù)荷和空間的限制而不能或不想用CNG作為替代 燃料。 另外，CNC加注站只能建在氣體管網(wǎng)線附近。 使用LNG作為替代燃料能最大限度地減少或消除 上述缺陷

2、。 LNG汽車 7 2010-4-12 LNG貯槽是按ASME規(guī)范設(shè)計(jì)制造的，外 殼體由高強(qiáng)度碳鋼制造，內(nèi)容器采用304奧氏 體不銹鋼，支承件由G10CR環(huán)氧玻璃層壓 材料制成，管線為304型或316型奧氏體不銹鋼。 LNG汽車貯槽結(jié)構(gòu)示意圖 2.3 LNG汽車工藝 1 飽和工藝 飽和工藝技術(shù)路線圖 依據(jù)如何解決壓力控制和液體輸送的方式， 車用LNG技術(shù)分成兩種： 過(guò)冷工藝和飽和工藝。 8 2010-4-12 LNG工廠生產(chǎn)的LNG（壓力為25psi）經(jīng)槽車運(yùn)輸 到LNG加氣站，調(diào)壓后（壓力為110 psi）通過(guò)LNG泵 和單軟管充裝系統(tǒng)將LNG充入LNG車用儲(chǔ)罐內(nèi)。 在給車用LNG儲(chǔ)罐充裝過(guò)

3、程中，新鮮的LNG飽和 液體噴淋到車用儲(chǔ)罐的氣相空間，將蒸氣冷卻進(jìn)而成 為液體，因此無(wú)須對(duì)LNG氣體放空或通過(guò)第二條軟管 回收到加氣站的儲(chǔ)罐內(nèi)。當(dāng)車用罐內(nèi)壓力升到工作壓 力時(shí)，充裝結(jié)束。 NexGen公司LNG加注站：LNG低溫隔熱儲(chǔ)罐、低溫潛液 泵、汽化器、真空夾套管路、卸載設(shè)施、加注機(jī)、控制 盤 飽和工藝LNG加注系統(tǒng)示意圖 9 2010-4-12 2 過(guò)冷工藝 過(guò)冷工藝車用LNG技術(shù)路線圖 LNG工廠生產(chǎn)的LNG（壓力為25psi）經(jīng)槽車運(yùn) 輸?shù)絃NG加氣站，卸入站內(nèi)儲(chǔ)罐內(nèi)（壓力50psi），經(jīng) LNG泵和雙軟管充裝系統(tǒng)充入車用儲(chǔ)罐內(nèi)。 為了達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所需輸送壓力（70-150psi

4、）， 需要增加增壓系統(tǒng)，或一套自增壓系統(tǒng)或一臺(tái)適合車 用的LNG泵。在充裝過(guò)程中，需要通過(guò)第二條軟管對(duì) LNG蒸汽回收。對(duì)回收的LNG蒸汽有一般有兩個(gè)處理 方法，或再加熱至常溫進(jìn)入城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，或增加一 套再液化系統(tǒng)，重新液化。 過(guò)冷工藝LNG加注系統(tǒng)示意圖 10 2010-4-12 3 兩種工藝路線對(duì)比 優(yōu)點(diǎn) 飽和工 藝路線 1. 單軟管充裝液體； 2. 車用燃料系統(tǒng)中無(wú)需設(shè)置增 壓工藝； 3. 對(duì)系統(tǒng)的絕熱性能要求相對(duì) 較低； 4. 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。 5. 技術(shù)成熟度高，應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn) 車用儲(chǔ)罐內(nèi)燃料密度低； 充裝壓力高； 易發(fā)生“老化”現(xiàn)象； 易發(fā)生壓力超高，氣體放空現(xiàn) 象； 5.

5、需要設(shè)置一個(gè)經(jīng)濟(jì)閥； 6. 當(dāng)采用多儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)時(shí)，易 出現(xiàn)液體輸送不均現(xiàn)象； 7. 車用儲(chǔ)罐有時(shí)不能完全充滿。 1. 2. 3. 4. 雙軟管充裝液體； 加氣站需要對(duì)回收的氣體重新 液化或進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)； 車用儲(chǔ)罐內(nèi)需要增加自增壓設(shè) 備或泵； 對(duì)系統(tǒng)的絕熱性能要求高； 系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高。 實(shí)際應(yīng)用的少。 LNG公交車與CNG公交車對(duì)比 同配置14米LNG公交車與14米CNG公交車燃料消耗對(duì)比 車型 百公里實(shí)際單耗（公斤/百公里） 單車年行駛里程（公里） 單車年耗燃料量（公斤） 單車年燃料費(fèi)（元） LNG公交車 33.26 96250 32012.75 107242.7125 CNG公交車 36

6、.26 96250 34900.25 116915.8375 過(guò)冷工 藝路線 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 車用儲(chǔ)罐內(nèi)燃料密度高； 充裝壓里低； 2. 不存在“老化”現(xiàn)象； 不存在氣體向大氣放空現(xiàn)象；3. 無(wú)需設(shè)置經(jīng)濟(jì)閥； 4. 車用儲(chǔ)罐容易充滿 5. 6. 說(shuō)明：14米LNG公交車燃料單耗于CNG相比節(jié)省8.27%。 LNG公交車與CNG公交車技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比 11米LNG公交車與11米CNG公交車性能對(duì)比表 燃料 形式 CNG 公交 車 LNG 公交 車 發(fā)動(dòng) 機(jī)型 號(hào) 儲(chǔ)氣 瓶 儲(chǔ)氣 瓶工 作壓 力 最大 儲(chǔ)氣 量 百公 里耗 氣量 最大 續(xù)駛 里程 整車 造價(jià) 加注 燃料 時(shí)

7、間 LNG公交車與CNG公交車對(duì)比 北京現(xiàn)有4000輛CNG公交車，50輛LNG公交車。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì) 比，可以得出如下結(jié)論： 同配置的LNG公交車比CNG公交車百公里節(jié)省燃料810%，經(jīng)濟(jì) 性能由于CNG公交車。 相應(yīng)地同配置的LNG公交車比CNG公交車可減少排放總量810%， 相應(yīng)地同配置的 公交車比 公交車可減少排放總量 ， 環(huán)保性能更突出。 同配置的LNG公交車，其造價(jià)基本相當(dāng)。 LNG公交車的續(xù)駛里程遠(yuǎn)大于CNG公交車，空駛距離大大縮減。 與CNG公交車相比，LNG公交車的加注燃料的時(shí)間大大縮短，平 均每輛車只需3-5分鐘。 與CNG公交車相比，LNG公交車儲(chǔ)存壓力大大降低，安全性能

8、得 到大幅度的提高。 實(shí)際運(yùn)行證明LNG公交車的低溫啟動(dòng)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 40萬(wàn) 1012 Nm3 里 元 分鐘 33  727公 40萬(wàn) 35分 Nm3 里 元 鐘 LNG 3、LNG其它交通工具 液化天然氣機(jī)車 1993年，美國(guó)莫里森一努遜(MK公司推出了首臺(tái)MKl200G型完 全以LNG為燃料的調(diào)車機(jī)車。該臺(tái)機(jī)車裝用一臺(tái)卡特彼勒公司生產(chǎn)的 G3516型火花點(diǎn)火式渦輪增壓中冷(SITA低

9、排放v-16發(fā)動(dòng)機(jī)，配用包 括低溫燃料箱、輸送管路、汽化器和控制系統(tǒng)在內(nèi)的先進(jìn)的液化天然 氣單燃料系統(tǒng)，其中LNG儲(chǔ)備量為5300L，機(jī)車牽引功率為895kW， 最高速度112km h，最低持續(xù)速度10kmh，最大持續(xù)牽引力267kN。 該機(jī)車是專門針對(duì)在相同功率等級(jí)機(jī)車中，能夠提供最低的NOx排放 量。 液化天然氣飛機(jī) 在國(guó)土廣袤的俄羅斯北部和遠(yuǎn)東地區(qū)，燃油供應(yīng) 時(shí)常短缺，但當(dāng)?shù)負(fù)碛蟹浅ＸS富的天然氣資源，因此 開(kāi)發(fā)LNG飛機(jī)在俄羅斯具有實(shí)際意義。 世界上第 架以LNG為燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為HK 世界上第一架以LNG為燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為HK88的圖-155試驗(yàn)飛機(jī)順利通過(guò)試飛后，在圖-154客機(jī) 基礎(chǔ)上研制的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為HK-89的圖-156客貨兩用 機(jī)，成為第一架用LNG為燃料，能長(zhǎng)時(shí)間飛行的飛機(jī)。 11 2010-4-12 液化天然氣船舶： 渡輪 潛艇 LNG除了其優(yōu)越的燃燒性能外，作為一種低溫燃料， 2000年1月，由挪威LangstenSlip&Batbyggeri公司生產(chǎn)的 Glutra號(hào)渡輪，