前言：2003年5月28日，國家科技部就“十五”國家科技攻關(guān)計劃“清潔汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)及示范應用”項目進(jìn)行了批復。批文中明確了要實(shí)施“單燃料LNG公交車(chē)示范工程”2個(gè)，分別由新疆廣匯實(shí)業(yè)股份有限公司和長(cháng)沙市液化石油氣總公司組織實(shí)施。我公司受委托，承擔了該2個(gè)LNG公交車(chē)加氣示范站的全套設計。目前，2個(gè)LNG加氣示范站均投產(chǎn)運行，各項科研指標正在進(jìn)行測試，現就LNG加氣站的設計作一下探討。

　　一、LNG加氣站工藝流程

　　設計LNG加氣站的工藝流程分四個(gè)步驟：卸車(chē)流程、調壓流程、加氣流程、卸壓流程

　　1）卸車(chē)流程：把集裝箱或汽車(chē)槽車(chē)內的LNG轉移至LNG加氣站儲罐內。此過(guò)程可以通過(guò)三種方式實(shí)現。

　�。�1）通過(guò)卸車(chē)增壓器卸車(chē)

　�。�2）通過(guò)浸沒(méi)式加氣泵卸車(chē)

　�。�3）通過(guò)增壓器和泵聯(lián)合卸車(chē)。本加氣示范站采用第三種方式。選用設備規格為：卸車(chē)增壓器200Nm³/h，浸沒(méi)式泵流量40～200l/min，壓力0.2～1.2Mpa.實(shí)際工作時(shí)卸一臺標準集裝箱的時(shí)間約為1.8小時(shí)。該方式優(yōu)點(diǎn)是縮短了卸車(chē)時(shí)間，缺點(diǎn)是耗能、在卸液快完時(shí)如不注意泵容易遭損害、工藝流程相對復雜。筆者認為：三種卸車(chē)方式中應首選第一種，采用儲罐上、下進(jìn)液同時(shí)進(jìn)行的方式。該方式優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單、不耗能。缺點(diǎn)是卸車(chē)時(shí)間長(cháng)，卸一臺標準集裝箱時(shí)間約為2.5～3.0小時(shí)。建議在加氣站場(chǎng)地許可的情況下，加大卸車(chē)增壓器。如選用300NmVh的卸車(chē)增壓器，則卸一臺標準集裝箱的時(shí)間約為2.0小時(shí)。第二種卸車(chē)方式不建議采用。

　　2）調壓流程：由于目前汽車(chē)上的車(chē)載瓶本身不帶增壓器，因此車(chē)載瓶中的液體必須是飽和液體。為此在給汽車(chē)加液之前首先對儲罐中的LNG進(jìn)行調壓，使之成為飽和液體方可給汽車(chē)加氣。調壓方式也有三種。

　�。�1）通過(guò)儲罐壓力調節器調壓

　�。�2）通過(guò)泵低速循環(huán)進(jìn)行調壓

　�。�3）通過(guò)儲罐壓力調節器與泵低速循環(huán)聯(lián)合使用進(jìn)行調壓。第一種方式優(yōu)點(diǎn)是工藝、設備簡(jiǎn)單、不耗能。缺點(diǎn)是調壓時(shí)間長(cháng)。LNG加氣站儲罐調壓與LNG氣化站儲罐調壓原理不同，LNG氣化站儲罐調壓采用氣相調壓，目的是只要得到所需壓力的LNG即可。而LNG加氣站儲罐調壓是要得到一定壓力的飽和液體，只能進(jìn)行液相調壓。故采用同規格的壓力調節器對同樣的儲罐調節同樣的壓力需要的時(shí)間卻大不一樣。實(shí)際工作時(shí)測得：采用200Nm譏的壓力調節器對50m³的儲罐調節飽和液體壓力，達到0.5Mpa時(shí)所需時(shí)間為8～10小時(shí)，依外界氣候的溫度不同而異。這對汽車(chē)加氣帶來(lái)很大不便。儲罐調壓應采用第三種方式較為合理，并且壓力調節器應有備用，可能的話(huà)還應增大其規格。這樣，雖然增加了投資、能耗，但大大縮短了調壓時(shí)間，理論上計算可在3.0～4.0小時(shí)實(shí)現，從而確保加氣時(shí)間。如單采用第二種方式其調壓時(shí)間仍為偏長(cháng)。

　　3）加氣流程：儲罐中的飽和液體LNG通過(guò)泵加壓后由加氣槍給汽車(chē)加氣，加氣壓力為1.6Mpa.在給車(chē)載瓶加氣前首先應給車(chē)載瓶卸壓，通過(guò)回氣口回收車(chē)載瓶中余氣。目前，該部分氣進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中，增設車(chē)載瓶到儲罐氣相的回流管，同時(shí)設計量裝置，便于對車(chē)載瓶中余氣進(jìn)行回收和計量。

　　4）卸壓流程：在給儲罐調壓過(guò)程中，儲罐中的液體同時(shí)在不斷的蒸發(fā)和氣化，這部分氣化了的氣體如不及時(shí)排出，儲罐壓力會(huì )越來(lái)越大，當儲罐壓力大于設定值時(shí)，相關(guān)閥門(mén)打開(kāi)，釋放儲罐中的氣體，降低壓力，保證儲罐安全。目前，該部分氣體進(jìn)行放空處理。建議在以后的加氣站中，該部分氣體通過(guò)調壓后送人附近市政管網(wǎng)系統。

　　二、LNG加氣站設計

　　依據規范目前，國內還未出臺LNG的相關(guān)設計、施工和驗收規范，在LNG氣化站設計中，行業(yè)普遍認可的是參照LPG相關(guān)規范。其理論依據是基于LNG和LPG的特性參數。LNG的主要成分為CH4，LPG的主要成分為C3H6、C4Hs。

　　同時(shí)LNG處于-162℃的深冷、常壓儲存狀態(tài)，規范中參照執行的LPG是處于常溫、壓力儲存狀態(tài)，因此LNG與LPG比較，在理論上是較為安全的。

　　而在LNG汽車(chē)加氣站設計中，如與LNG氣化站一樣，參照LPG的相關(guān)規范，這在寸土寸金的市區建設LNG加氣站沒(méi)有占地上的優(yōu)勢，而且，本站作為示范站，其意義就是將來(lái)為制定LNG加氣站設計規范提供理論和實(shí)踐上的依據，如仍套用LPG的相關(guān)規范，則失去了其示范的意義。

　　由LNG的性質(zhì)，可以看出它作為車(chē)用燃料還有如下的特點(diǎn)和優(yōu)勢：

　　1）能量密度大汽車(chē)續駛里程長(cháng)，同樣容積的LNG車(chē)用儲罐裝載的天然氣是CNG儲氣瓶的2.5倍。目前國外大型LNG貨車(chē)一次加氣可連續行駛1000～1300km，非常適合長(cháng)途運輸的需要。國內410升鋼瓶加氣一次在市區可連續行駛約400km，在高速公路加氣一次可連續行駛約700Km以上。

　　2）運輸方便由于是液態(tài)，LNG便于經(jīng)濟可靠地遠距離運輸，建設CNG汽車(chē)加氣站不受天然氣管網(wǎng)的制約。在陸上，通常用20～50m³（相當于12000～30000Nm³天然氣）的汽車(chē)槽車(chē)象運輸汽油，柴油那樣將LNG遠送到LNG汽車(chē)加氣站，也可根據需要用火車(chē)槽車(chē)。在海上，通常用大至12～13萬(wàn)m³的 LNG輪船，進(jìn)行長(cháng)途運輸。

　　3）組分純，排放性能好，有利于減少污染，保護環(huán)境LNG由于脫除了硫和水分，其組成比CNG更純凈，因而LNG汽車(chē)的排放性能要優(yōu)于CNG汽車(chē)。與燃油車(chē)相比，LNG汽車(chē)的有害排放降低約85%左右，被稱(chēng)為真正的環(huán)保汽車(chē)。

　　4）安全性能好LNG的燃點(diǎn)為650℃，比汽柴油、LPG的燃點(diǎn)高，點(diǎn)火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更難點(diǎn)燃，LNG的爆炸極限為5～15%，且氣化后密度很低，只有空氣的一半左右，因而稍有泄漏即揮發(fā)擴散，而LPG的爆炸極限為2.4～9.5%，燃點(diǎn)為466℃，且氣化后密度大于空氣，泄漏后不易揮發(fā)，汽油爆炸極限為1.0～7.6%，燃點(diǎn)為427℃，柴油爆炸極限為0.5～4.1，燃點(diǎn)為260℃，由此可見(jiàn)，LNG汽車(chē)比LPG、汽油、柴油汽車(chē)更安全。

　　3、價(jià)格分析

　　1）LNG價(jià)格根據用戶(hù)與資源供應地的實(shí)際地理位置，LNG的陸上運輸距離大體可分為近距離（200km以?xún)龋�，中遠距離（200-1000km）、遠距離（1000～3000km），與此相對應的LNG運輸價(jià)格相應約為0.3元/Nm³，0.7元/Nm³、0.9元/Nm³.這是對公路運輸而言，如采用鐵路運輸，則遠距離運輸價(jià)格可大大降低。

　　2）LNG汽車(chē)經(jīng)濟性根據天然氣燃燒特性和運行試驗結果，1Nm³的天然氣的行駛里程等效于1.2升燃油，目前汽柴油價(jià)格在3.45-4.0元／升之間，如天然氣零售價(jià)按3.0元/Nm³計算時(shí)，使用LNG作燃料比燃油便宜27.5%～34.2%.每車(chē)按年運行60000～80000km計算時(shí)，中型車(chē)耗油約13200～17600升，大型車(chē)耗油20400～27200升，以當前油價(jià)計算，使用LNG時(shí)分別可節約燃料費為14761～19682元和22813～30418元，汽車(chē)行駛路程越長(cháng)，則越節約燃料費用。

　　LNG汽車(chē)改裝件投資略高于CNG汽車(chē)，若采用國產(chǎn)儲罐改裝件，中型車(chē)投資約為2.5萬(wàn)元，重型車(chē)約為3.5萬(wàn)元，則改車(chē)投資回收期約為1.4～2.0年。根據天然氣汽車(chē)的特點(diǎn)，使用天然氣時(shí)還可延長(cháng)發(fā)動(dòng)機壽命，降低發(fā)動(dòng)機的維修費用50%以上，因此 LNG汽車(chē)的實(shí)際投資回收期比上述投資回收期短30%，一般在投用1.5年之內即可收回投資。

　　3）LNG加氣站效益初步分析LNG汽車(chē)加氣站規�？纱罂尚�，投資額差異大，以一座日售氣2.2×104Nm³LNG（年售氣800×104Nm³）加氣站為例，如以采用國產(chǎn)設備為主，總投資約420萬(wàn)元（不含征地費、常規地質(zhì)情況），年耗動(dòng)力約3萬(wàn)kW，人員為8人（與加油站合建時(shí)人可不增加）。則年總經(jīng)營(yíng)成本約為2081萬(wàn)元，當LNG進(jìn)價(jià)與零售價(jià)價(jià)差保持0.40元/Nm³時(shí)，年利潤約為154（稅后）萬(wàn)元，約2.7年可收回投資（稅后）。

　　綜上所述，LNG汽車(chē)具有經(jīng)濟、安全、環(huán)保、適用、方便、機動(dòng)等優(yōu)勢，是天然氣汽車(chē)的發(fā)展方向，同時(shí)也是城市規�；�發(fā)展天然氣汽車(chē)的理想途徑。

　　四、問(wèn)題和結論

　　1）由于國內規范的滯后性，目前，LNG汽車(chē)加氣站執行《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝卸標準》NFPA59A-2001和《汽車(chē)用液化天然氣（LNG）供氣系統標準》NFPA57-1999的標準有很大難度，需做不少協(xié)調工作。

　　2）由于二個(gè)LNG加氣站調試運行的時(shí)間還不長(cháng)，故本文中的一些試驗數據隨著(zhù)進(jìn)一步的調試運行可能會(huì )有變化。

　　3）根據二個(gè)加氣示范站的試驗效果，國產(chǎn)LNG加氣機的質(zhì)量有待提高，同時(shí)需做進(jìn)一步的研發(fā)工作。

　　4）根據二個(gè)加氣示范站的試驗效果，LNG汽車(chē)最適用于600Km范圍內的城市區間車(chē)運行，其次適用于城市公交車(chē)運行。