LNG加气站可行性分析报告(1)

LNG加气站可行性分析报告摘要：前言：为改善城市空气质量，促进城市经济和建设的可持续性发展，国家科技部推广应用清洁燃料汽车。

LNG的主要成分是甲烷，燃烧后的排放物与汽油和柴油相比，C0、CO2和NOX的浓度均有明显下降。

LNG(液化天然气)汽车是以LNG工厂生产的低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车，其突出优点是LNG能量密度大(约为CNG的3倍)，气液体积比为625／1，汽车续驶里程长，（可达400km 以上)，建站投资少，占地少，无大型动力设备，运行成本低，加气站无噪音，LNG可用专用槽车运输，建站不受天然气管网制约，因此便于规模化推广。

一、LNG汽车及LNG加气站的发展现状1、我国天然气汽车的现状目前，我国天然气汽车已在濮阳、济南、北京、郑州、开封、成都、重庆等城市得到了迅猛发展，全国天然气汽车也在快速发展。

但是天然气和汽油、柴油相比更易燃易爆，对天然气气源和管网的依赖性较强，必须建设天然气管道和加气站等相应的基础设施。

由于城市建设用地紧张，建站成本高，对于远离气源的城市敷设天然气管网比较困难等，影响了天然气汽车的快速发展。

为此，河南中原绿能高科率先开发出了建站不依赖天然气管网，而且占地少、投资小、科技含量高、建站周期短、易操作、易于搬迁的橇装式LNG ／CNG汽车加气站。

2、国内LNG汽车发展情况LNG汽车是随着LNG工业的发展而发展起来的，早在60年代就有人将汽车改为LNG--燃油两用燃料汽车，由于当时LNG工业尚在起步阶段，LNG供应不是十分普遍，因此LNG汽车并不受人们的重视。

进入80年代，随着世界范围内LNG工业的规模化发展和燃气汽车推广速度的加快，美国、加拿大、德国和法国等国家开始重视LNG 汽车技术的研究。

到90年代初开始小规模推广，效果十分理想，其显著的特点是不仅能满足严格的车辆排放法规的要求，更重要的是克服了CNG汽车的主要缺陷，兼有CNG、LPG汽车的优点，能满足长途运输的需要，更具实用性。

因而LNG汽车被认为是燃气汽车的发展方向，倍受车队经营者的关注。

目前全世界约有3000辆LNG 汽车在运行，数十个加气站投入了使用。

其中美国有40多个LNG 汽车加气站，1000余辆LNG汽车，年增长率约60％，表现出强劲的发展势头。

墨西哥市也在1999年初建成一座可供数百辆城市中巴加气的LNG汽车加气站，这表明LNG汽车技术已实用化。

国内在90年代初注意到LNG汽车的出现并开始LNG汽车研究。

1990年，开封深冷仪器厂、国家科委、北京市科委和北京焦化厂在北京建成一套小型LNG试验装置的同时，研制了一台LNG--汽油两用燃料汽车，进行了近4000km的运行试验；1993年，四川省绵阳市燃气集团公司、吉林油田分别与中科院低温中心联合研制了一台LNG--汽油两用燃料汽车，并进行了一系列的运行试验，均取得了较为理想的运行效果。

但由于当时国内LNG工业没有发展起来，本身技术不很完善以及缺乏资金等原因，使得LNG汽车技术无法完善和推广。

3、燃气汽车和加气站的特点3.1 CNG和LPG汽车和加气站的特点首先，CNG车用钢瓶重量大，气态储存天然气，几乎每天都要加气。

其次，CNG加气站占地面积大，建设成本高。

一座每天满足100辆车加气的CNG加气站，一般占地约2000～3000m2，造价约(300～500)×104元。

一般加气站的设备有一定噪声，不适合在市区建站。

另外，CNG加气站不能远离天然气管网，也制约了其发展。

虽然可以通过建设子母站来解决市内车辆加气问题，但需要增加二次压缩和运输成本，在经济上并不理想。

LPG汽车由于排放效果不理想，其运行费用比天然气汽车要高，所以发展空间不大。

3.2 LNG汽车和加气站的优点①能量密度大。

同样容积的LNG车用储罐装载的天然气是CNG 储气瓶的 2.5倍。

目前国外大型LNG货车一次加气可连续行驶1000～1300km，非常适合长途运输的需要。

②运输方便。

在陆上，通常用20～50m3(可储存 1.2×104～3.O×104m3天然气)的汽车槽车，将LNG运到LNG汽车加气站，也可根据需要用火车槽车。

在海上，通常用12×104～13×104m3的LNG 轮船运输。

③排放物污染小。

LNG汽车的排放效果要优于CNG汽车。

与燃油汽车相比，LNC汽车污染物的排放量大大降低，被称为真正的环保汽车。

④安全性能好。

LNG的燃点为650℃，比汽油、柴油和LPG的燃点高；点火能也高于汽油、柴油和LPG，所以比汽油、柴油和LPG 更难点燃。

LNG的爆炸极限为5％～15％，气化后的密度小于空气；而LPG的爆炸极限为2.4％～9.5％，气化后密度大于空气；汽油爆炸极限为1.0％～7.6％；柴油爆炸极限为0.5％～4.1％。

可见，LNG 汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。

⑤经济效益显著。

由于LNG的价格比汽油和柴油低，又由于LNG燃烧完全，不产生积碳，不稀释润滑油，能有效减轻零件磨损，延长汽车发动机的寿命，所以LNG的经济效益显著。

4、加气站工艺流程与车载LNG供给流程①卸车流程。

由加气站LNG泵将LNG槽车内LNG卸至加气站LNG储罐。

②加气流程。

储罐内LNG由LNG泵抽出，通过LNG加气机向汽车加气。

③储罐调压流程。

卸车完毕后，用LNG泵从储罐内抽出部分LNG通过LNG气化器气化且调压后进入储罐，当储罐内压力达到设定值时停止气化。

④储罐卸压流程。

当储罐压力大于设定值时，安全阀打开，释放储罐中的气体，降低压力，以保证安全。

⑤车载LNG供给流程。

LNG通过充气口进入并储存于车载LNG气瓶中。

工作时LNG从单向阀导出，再经气化器气化变成气相，进入缓冲气罐，经过电控阀，再由减压调节阀减压，在混合器与空气进行混合，到LNG发动机进行燃烧。

二、我国发展LNG汽车的可行性分析1、LNG汽车技术可行性分析以LNG为燃料的汽车称为LNG汽车，一般分三种形式：一种是完全以LNG为燃料的纯LNG汽车，一种为LNG与柴油混合使用的双燃料LNG汽车，一种为LNG与汽油替换使用的两用燃料汽车。

这几种LNG汽车的燃气系统基本相同，都是将LNG储存在车用LNG 储罐内，通过汽化装置汽化为0．5MPa左右的气体供给发动机，其主要构成有LNG储罐、汽化器、减压调压阀、混合器和控制系统等，如图1所示。

车用LNG储罐一般采用双层金属真空加多层缠绕绝热技术，国内外都能生产，国外技术可保证LNG日蒸发率在2％以内(7天之内不产生蒸发损失)。

汽化器一般采用发动机冷却水作热源，由控制系统根据发动机工况调节其汽化量。

减压调压阀和混合器与CNG汽车基本相同，无技术难点。

总体来讲，国外LNG汽车技术完全成熟，已达到实用技术水平。

但是，国外LNG汽车系统价格十分昂贵，无法在国内推广使用。

国内改装的几台样车均采用与国外类似的工艺，并取得了比较理想的运行效果，其存在的主要问题是LNG储罐采用的是真空粉末绝热技术，绝热效果差(日蒸发率达到4％)，一些低温阀件，如电磁阀、截止阀可靠性不高，液位显示装置不过关。

但是，如果通过引进国外成熟的LNG汽车技术和设备，依靠国内低温行业的技术力量完全能够解决上述问题，使国内LNG 汽车技术达到实用水平。

2、LNG汽车加气站技术可行性分析LNG汽车加气站有两种形式，一种是专利LNG汽车加气的单一站，一种是可对LNG汽车，也可对CNG汽车加气的混合站(L-CNG 站)。

LNG汽车加气站的主要设备有LNG专用储罐、LNG低温泵、LNG 计量装置和控制系统，流程类似于普通的加油站，如图2实线部分所示。

LNG储罐是一种双层真空绝热容器，国内外均能生产，而且技术成熟、安全可靠，在加气站中储罐一般在地下，低温泵在储罐内，用于将罐内LNG向车用储罐输送，计量装置建在储罐上方的地面，因此整个加气站占地很少，数百平方米即可，在目前的加油站增设这套系统十分容易。

L-CNG汽车加气站是在上述LNG汽车加气站基础上增设一套汽化系统而成(如图2虚线部分所示)，主要包括高压低温泵、高压汽化器、CNG储气瓶组和CNG售气机。

高压低温泵将储罐内的LNG增压后注入液化器，LNG吸收外界热量而汽化，汽化后的高压气体存于CNG气瓶组内，通过售气机对CNG汽车加气。

汽化过程由控制系统自动控制。

L-CNG汽车加气站技术在国外尤其是美国、加拿大、法国等是十分成熟的，其工艺原理比较简单，所采用的设备中低温储罐、汽化器、CNG售气机、CNG储气瓶等在国内是定型产品，技术成熟。

高压低温泵和计量装置在国内不太成熟，可以从国外进口，通过消化吸收也可实现国产化。

3、安全保障技术LNG汽车技术的安全问题，主要是LNG的泄漏问题。

为了能够及时检测到LNG的泄漏，LNG汽车及加气站设有泄漏检测、冷量检测、气体检测及火焰检测等安全检测系统。

LNG一旦发生泄漏，系统会采取自动保护措施。

国外LNG汽车技术，在其主要设备上采取了以下安全措施：①LNG储罐设有防过量注入系统、防超压(超高和超低)系统。

②汽化器的进口管线上设有紧急切断阀，一旦汽化器发生泄漏或其它事故，立即自动动作，关闭汽化器。

③LNG泵设有紧急切断阀，可以自动动作。

④为使LNG的泄漏量达到最小，在管线的每个独立段都装的紧急切断阀。

另外，主要的LNG管道上还装有防超压的安全阀和防泄漏的过流阀。

总之，LNG站用系统和车用系统自身安全性设计要求非常高，发生事故的可能性很小，其安全性是有保障的。

4、LNG燃料车的优势分析1）能量密度大汽车续驶里程长，同样容积的LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气瓶的2.5倍。

目前国外大型LNG货车一次加气可连续行驶1000～1300km，非常适合长途运输的需要。

国内410升钢瓶加气一次在市区可连续行驶约400km，在高速公路加气一次可连续行驶约700Km 以上。

2）运输方便由于是液态，LNG便于经济可靠地远距离运输，建设CNG汽车加气站不受天然气管网的制约。

在陆上，通常用20～50m3（相当于12000～30000Nm3天然气）的汽车槽车象运输汽油，柴油那样将LNG远送到LNG汽车加气站，也可根据需要用火车槽车。

在海上，通常用大至12～13万m3的LNG轮船，进行长途运输。

3）组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境LNG由于脱除了硫和水分，其组成比CNG更纯净，因而LNG汽车的排放性能要优于CNG汽车。

与燃油车相比，LNG汽车的有害排放降低约85%左右，被称为真正的环保汽车。

4）安全性能好LNG的燃点为650℃，比汽柴油、LPG的燃点高，点火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更难点燃，LNG的爆炸极限为5～15%，且气化后密度很低，只有空气的一半左右，因而稍有泄漏即挥发扩散，而LPG的爆炸极限为2.4～9.5%，燃点为466℃，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发，汽油爆炸极限为1.0～7.6%，燃点为427℃，柴油爆炸极限为0.5～4.1，燃点为260℃，由此可见，LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。