1LNC儲(chǔ)罐工作壓力

加氣站LNG儲(chǔ)罐的工作壓力一般為0.4~0.8MPa。LNG主要組分為甲烷，因此，本文中LNG物性參數(shù)近似按甲烷考慮。根據(jù)飽和甲烷熱力學(xué)性質(zhì)，液態(tài)甲烷隨著溫度升高、壓力升高，密度逐漸減??；氣態(tài)甲烷隨著溫度升高、壓力升高，密度逐漸增大。LNG儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的介質(zhì)大部分為液體，當(dāng)然希望密度越大越好，儲(chǔ)存狀態(tài)在低溫、低壓下較佳。因此，LNG儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注系統(tǒng)，一般溫度、壓力越低越好。

1.1卸車(chē)過(guò)程對(duì)儲(chǔ)罐工作壓力的影響

儲(chǔ)罐壓力與進(jìn)站槽車(chē)壓力有關(guān)系。假設(shè)2輛槽車(chē)分別向同一個(gè)LNG儲(chǔ)罐卸車(chē)，2輛槽車(chē)的壓力不同，但均比儲(chǔ)罐壓力低，從儲(chǔ)罐上部以噴淋方式進(jìn)液。在其他條件都相同的情況下，槽車(chē)壓力較低，相應(yīng)的溫度就較低，進(jìn)入儲(chǔ)罐后冷卻儲(chǔ)罐內(nèi)的BOG較多，導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力較低；反之，槽車(chē)壓力較高，導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力較高。

1.2加氣工藝對(duì)儲(chǔ)罐工作壓力的影響

過(guò)去，在給汽車(chē)加氣之前須對(duì)儲(chǔ)罐中的LNG進(jìn)行升壓升溫，從而壓力的飽和液體，滿(mǎn)足LNG汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)需要車(chē)載氣瓶?jī)?nèi)液體達(dá)到飽和狀態(tài)的要求，一般要求壓力為0.4~0.8MPa。

根據(jù)已運(yùn)營(yíng)的多座LNG加氣站調(diào)研數(shù)據(jù)，現(xiàn)在LNG儲(chǔ)罐一般不調(diào)飽和。隨著LNG汽車(chē)車(chē)載氣瓶技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在普遍利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)水將一小部分LNG氣化，給車(chē)載氣瓶增壓，使氣瓶中壓力提高，滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力要求。

對(duì)于LNG儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力并不是越高越好。有些觀點(diǎn)認(rèn)為儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力高，BOG存量大可能有利于，筆者認(rèn)為此觀點(diǎn)欠妥。首先，解決BOG問(wèn)題的措施是減少BOG的產(chǎn)生和對(duì)BOG進(jìn)行回收利用，而非增大設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行儲(chǔ)存；其次，如果儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力高，則鋼材耗量大，造價(jià)高。

3LNC儲(chǔ)罐保持低壓的措施

①加強(qiáng)儲(chǔ)罐絕熱效果

目前的真空設(shè)備制造水平，無(wú)法使LNG儲(chǔ)罐達(dá)到真空狀態(tài)，因此只能采取相應(yīng)措施來(lái)控制，主要有以下幾個(gè)途徑。

首先，LNG儲(chǔ)罐盡量選擇絕熱效果好的設(shè)備。其次，要定期檢測(cè)真空設(shè)備的真空度，不合格時(shí)重新抽真空，使設(shè)備處于較佳工作狀態(tài)。

再次，可考慮采用埋地儲(chǔ)罐。加氣站儲(chǔ)罐一般為地上或半地下，全部或部分裸露于空氣中。由于儲(chǔ)罐與大氣之間存在溫差，產(chǎn)生熱量傳遞，使儲(chǔ)罐內(nèi)LNG溫度升高，壓力升高。埋地式LNG儲(chǔ)罐置于地下，與大氣隔絕，在夏季和春秋季的一些月份，地溫低于氣溫，產(chǎn)生的熱量傳遞少，從而減緩了LNG的溫升，使儲(chǔ)罐保持低壓。

②注重氣源品質(zhì)

用氣方在購(gòu)買(mǎi)LNG之前，應(yīng)索取供氣方LNG的組成參數(shù)，應(yīng)要求所供LNG的飽和蒸氣壓盡量低。這樣LNG槽車(chē)到站卸車(chē)時(shí)，槽車(chē)內(nèi)的壓力不會(huì)很高(與儲(chǔ)存時(shí)間也有關(guān)系)，LNG的溫度也不會(huì)很高，LNG通過(guò)上進(jìn)液管以噴淋方式進(jìn)入儲(chǔ)罐，將儲(chǔ)罐氣相空間的氣冷卻，從而減少了儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣體。

③合理選擇管道保冷方式

LNG加氣站內(nèi)的液相管道、氣相管道與儲(chǔ)罐均直接或間接相連，因此合理選用真空管或保冷管至關(guān)重要。

真空管：由內(nèi)管、外管以及多層絕熱材料組成，內(nèi)外管之間的夾層為多層絕熱材料復(fù)合而成，將夾層抽成高真空狀態(tài)，從而把內(nèi)管冷量損失控制到較低，充分滿(mǎn)足低溫流體輸送的要求。

保冷管：為減少LNG在工藝管道輸送過(guò)程中的冷量損失，采用在管道外包扎絕熱材料的方式對(duì)低溫管道進(jìn)行保冷。

真空管與保冷管相比較：a.在絕熱性能方面，真空管比保冷管絕熱效果好；b.在結(jié)構(gòu)尺寸方面，真空管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但尺寸較?。槐＠涔芙Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸較大；c.在造價(jià)方面，真空管遠(yuǎn)高于保冷管；d.在維護(hù)及使用壽命方面，真空管不及保冷管。

真空管比保冷管絕熱性能佳，可減少傳熱量，但要根據(jù)具體情況合理選用。在LNG加氣站管道設(shè)計(jì)中，管道走向復(fù)雜，管道上管件、儀表較多，長(zhǎng)距離直管段較少的區(qū)域適合選擇保冷管。而管道走向單一，管道上管件、儀表較少，又有較長(zhǎng)距離的直管段的區(qū)域，適合選擇真空管。

④回收利用BOG

a.站內(nèi)生活供暖

LNG儲(chǔ)罐產(chǎn)生的BOG，LNG潛液泵回氣的BOG，LNG加氣機(jī)回氣的BOG匯聚至LNG儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐內(nèi)的BOG導(dǎo)出，經(jīng)加熱器加熱后，溫度升至環(huán)境溫度，再通過(guò)調(diào)壓計(jì)量裝置后，為站暖使用。

b.并入市政燃?xì)夤芫W(wǎng)

如果LNG加氣站產(chǎn)生的BOG量較多，且就近有市政燃?xì)夤芫W(wǎng)的情況下，可將BOG進(jìn)行收集、升溫、調(diào)壓計(jì)量、加臭后送至市政燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行回收利用。

c.作為CNG進(jìn)行利用

將BOG進(jìn)行收集、升溫、調(diào)壓、計(jì)量、加臭后送至壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，成為CNG進(jìn)行利用。

d.其他途徑

BOG通過(guò)再冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG進(jìn)行回收利用的方法多見(jiàn)于氣液化工廠或LNG大型儲(chǔ)備站、接收站。由于LNG加氣站LNG儲(chǔ)存規(guī)模小，產(chǎn)生的BOG量少，且再冷凝裝置的費(fèi)用較高，因此在LNG加氣站中BOG再冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG的回收利用不多見(jiàn)。

⑤提高工藝操作水平

卸車(chē)、加氣操作不當(dāng)，會(huì)造成儲(chǔ)罐壓力升高。a.卸車(chē)需要將槽車(chē)壓力增壓到高于儲(chǔ)罐壓力才能進(jìn)行。儲(chǔ)罐經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后一般壓力較高，通常能達(dá)到0.8MPa以上。而槽車(chē)壓力一般較低，約為0.2MPa，甚至低。如果直接對(duì)槽車(chē)增壓將使系統(tǒng)壓力，應(yīng)先將槽車(chē)氣相空間與儲(chǔ)罐氣相空間相連通，進(jìn)相平衡后再卸車(chē)。

b.加氣完成后，LNG潛液泵會(huì)停止運(yùn)行，這時(shí)泵池及管道中會(huì)存留許多LNG，這部分LNG氣化速度相當(dāng)快，如果產(chǎn)生的BOG通過(guò)泵后回氣管回到儲(chǔ)罐的氣相空間，將造成儲(chǔ)罐壓力上升。建議這部分回氣優(yōu)先通過(guò)儲(chǔ)罐下進(jìn)液管進(jìn)入儲(chǔ)罐，這樣儲(chǔ)罐內(nèi)大量的LNG會(huì)將少量BOG再次冷凝。

c.在LNG溫度較低(一140℃以下)而儲(chǔ)罐氣相空間的壓力和溫度又較高時(shí)，進(jìn)行“液一泵一上進(jìn)液”的打循環(huán)操作，即儲(chǔ)罐內(nèi)LNG自液相管道經(jīng)LNG潛液泵通過(guò)儲(chǔ)罐上進(jìn)液管(臥式儲(chǔ)罐的上進(jìn)液管為一根噴淋管，即均勻開(kāi)孔的橫管；立式儲(chǔ)罐的上進(jìn)液管末端裝有一個(gè)噴嘴)進(jìn)入儲(chǔ)罐，將儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間的部分BOG再液化，達(dá)到降低儲(chǔ)罐壓力的目的。

⑥增加加氣站的LNG銷(xiāo)量

許多LNG加氣站運(yùn)行之初，加氣車(chē)輛太少導(dǎo)致加氣量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模，導(dǎo)致LNG儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加氣間隔較長(zhǎng)，加氣管道內(nèi)LNG滯留時(shí)間長(zhǎng)，吸熱多。下一次加氣時(shí)，打開(kāi)加氣機(jī)回氣管與儲(chǔ)罐氣相管道之間的閥門(mén)，將加氣機(jī)回氣管初步預(yù)冷。再將儲(chǔ)罐內(nèi)少量LNG經(jīng)潛液泵通過(guò)液相管道輸送至加氣機(jī)，這些LNG再通過(guò)加氣機(jī)的回氣管回到儲(chǔ)罐下進(jìn)液，將加氣機(jī)的液相管道、回氣管進(jìn)一步預(yù)冷。這部分熱量將回流到儲(chǔ)罐，造成儲(chǔ)罐升溫，壓力上升。加氣間隔時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多，儲(chǔ)罐升溫越多。增加加氣站的LNG銷(xiāo)量，是保持儲(chǔ)罐低壓的重要途徑。