前言：2003年5月28日，國家科技部就“十五”國家科技攻關計劃“清潔汽車關鍵技術研究開發(fā)及示范應用”項目進行了批復。批文中明確了要實施“單燃料LNG公交車示范工程”2個，分別由新疆廣匯實業(yè)股份有限公司和長沙市液化石油氣總公司組織實施。我公司受委托，承擔了該2個LNG公交車加氣示范站的全套設計。目前，2個LNG加氣示范站均投產(chǎn)運行，各項科研指標正在進行測試，現(xiàn)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步驟：卸車流程、調(diào)壓流程、加氣流程、卸壓流程

　　1）卸車流程：把集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG加氣站儲罐內(nèi)。此過程可以通過三種方式實現(xiàn)。

　�。�1）通過卸車增壓器卸車

　�。�2）通過浸沒式加氣泵卸車

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

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

　�。�1）通過儲罐壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓

　　（2）通過泵低速循環(huán)進行調(diào)壓

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

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

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

　　二、LNG加氣站設計

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

　　同時LNG處于-162℃的深冷、常壓儲存狀態(tài)，規(guī)范中參照執(zhí)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汽車加氣站設計中，如與LNG氣化站一樣，參照LPG的相關規(guī)范，這在寸土寸金的市區(qū)建設LNG加氣站沒有占地上的優(yōu)勢，而且，本站作為示范站，其意義就是將來為制定LNG加氣站設計規(guī)范提供理論和實踐上的依據(jù)，如仍套用LPG的相關規(guī)范，則失去了其示范的意義。

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

　　1）能量密度大汽車續(xù)駛里程長，同樣容積的LNG車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貨車一次加氣可連續(xù)行駛1000～1300km，非常適合長途運輸?shù)男枰�。國�?nèi)410升鋼瓶加氣一次在市區(qū)可連續(xù)行駛約400km，在高速公路加氣一次可連續(xù)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）的汽車槽車象運輸汽油，柴油那樣將LNG遠送到LNG汽車加氣站，也可根據(jù)需要用火車槽車。在海上，通常用大至12～13萬m³的 LNG輪船，進行長途運輸。

　　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汽車的排放性能要優(yōu)于CNG汽車。與燃油車相比，LNG汽車的有害排放降低約85%左右，被稱為真正的環(huán)保汽車。

　　4）安全性能好LNG的燃點為650℃，比汽柴油、LPG的燃點高，點火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更難點燃，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%，燃點為427℃，柴油爆炸極限為0.5～4.1，燃點為260℃，由此可見，LNG汽車比LPG、汽油、柴油汽車更安全。

　　3、價格分析

　　1）LNG價格根據(jù)用戶與資源供應地的實際地理位置，LNG的陸上運輸距離大體可分為近距離（200km以內(nèi)），中遠距離（200-1000km）、遠距離（1000～3000km），與此相對應的LNG運輸價格相應約為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，則遠距離運輸價格可大大降低。

　　2）LNG汽車經(jīng)濟性根據(jù)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，目前汽柴油價格在3.45-4.0元／升之間，如天然氣零售價按3.0元/Nm³計算時，使用LNG作燃料比燃油便宜27.5%～34.2%.每車按年運行60000～80000km計算時，中型車耗油約13200～17600升，大型車耗油20400～27200升，以當前油價計算，使用LNG時分別可節(jié)約燃料費為14761～19682元和22813～30418元，汽車行駛路程越長，則越節(jié)約燃料費用。

　　LNG汽車改裝件投資略高于CNG汽車，若采用國產(chǎn)儲罐改裝件，中型車投資約為2.5萬元，重型車約為3.5萬元，則改車投資回收期約為1.4～2.0年。根據(jù)天然氣汽車的特點，使用天然氣時還可延長發(fā)動機壽命，降低發(fā)動機的維修費用50%以上，因此 LNG汽車的實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(nèi)即可收回投資。

　　3）LNG加氣站效益初步分析LNG汽車加氣站規(guī)�？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420萬元（不含征地費、常規(guī)地質(zhì)情況），年耗動力約3萬kW，人員為8人（與加油站合建時人可不增加）。則年總經(jīng)營成本約為2081萬元，當LNG進價與零售價價差保持0.40元/Nm³時，年利潤約為154（稅后）萬元，約2.7年可收回投資（稅后）。

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

　　四、問題和結論

　　1）由于國內(nèi)規(guī)范的滯后性，目前，LNG汽車加氣站執(zhí)行《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝卸標準》NFPA59A-2001和《汽車用液化天然氣（LNG）供氣系統(tǒng)標準》NFPA57-1999的標準有很大難度，需做不少協(xié)調(diào)工作。

　　2）由于二個LNG加氣站調(diào)試運行的時間還不長，故本文中的一些試驗數(shù)據(jù)隨著進一步的調(diào)試運行可能會有變化。

　　3）根據(jù)二個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，同時需做進一步的研發(fā)工作。

　　4）根據(jù)二個加氣示范站的試驗效果，LNG汽車最適用于600Km范圍內(nèi)的城市區(qū)間車運行，其次適用于城市公交車運行。