[发明专利]一种基于车载液气转化的CNGV车辆储气系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆储气系统及方法，尤其是涉及一种基于车载液气转化的CNGV车辆储气系统及方法。

背景技术

目前市场上运营的绝大多数天然气汽车都是压缩天然气汽车CNGV。覆盖了各种中小型发动机的天然气汽车，约占车辆总数的90％。只有少数大型载货车和客车是液态天然气汽车LNGV。

CNGV车辆的高压气瓶储存着20Mpa的压缩天然气CNG，只能从管道天然气的加气站或者液态天然气的汽化站去充装。

管道天然气气长期以来一直是制备车用压缩天然气CNG的唯一资源。将管道气净化、加压、储存和快速充装入车用气瓶，是加气站的主要工艺路线。

低压天然气从产地经长距离管道运输、送到城市，除供应给居民生活和工业应用外，有两种方式转换成为车用压缩天然气CNG：

第一种是母站——运气车——子站——CNGV：母站从主管道取气，经净化装置脱水、脱硫，经母站的气体压缩机加压至20Mpa，充入运气车的大容量高压气瓶组中，由运气车分送至周围的各个加气子站；再由子站压缩机将运气车的燃气抽出后、加压至25Mpa，储存在站内的高压储气瓶组中，通过PLC，将各储气瓶组的高压天然气顺序、快速地充装给CNGV的20Mpa车用气瓶。

第二种是常规加气站——CNGV：在城市天然气管网中就地取出的低压天然气，经过常规站的净化装置脱硫、脱水后，再经小型高压气体压缩机加压至25Mpa，储存在站内的高压气瓶组内，通过PLC，将各气瓶组的高压天然气顺序、快速地给CNGV充气。常规站规模较小，但可在城市管道区域内随处兴建，非常便捷。

总之，管道天然气需经加气站的净化、加压、储存、快充，才能制备成车用压缩天然气，需配备复杂的工艺装备，消耗较多的电能。投资大、能耗高、效率低，是目前各类管道气加气站的主要弊端。

低温液态天然气LNG是制备车用压缩天然气的另一个重要资源。自2006年中国第一个接收站投产以来，我国沿海港口已建立了十三座液态天然气的大型接收站，接收能力已达5040万吨/年。可大量接收从国外进口的低温液态天然气LNG。除用以弥补城市管道气供应量不足、对燃气高峰用气期进行调剂和补充外，还可直接作为天然气汽车的燃料。出现了许多以液态天然气为原料的LNGV加液站和L-CNG汽化站。除了能给液化天然气汽车LNGV直接充液外，还能为压缩天然气汽车CNGV提供车用高压燃气。

液态天然气吸热汽化并在封闭容器内升压，转换为高压天然气，是汽化站制备车用CNG的主要工艺。其原理是：利用低温高压柱塞泵、将定量的液态天然气LNG充入到大型高压汽化器中；通过在汽化器内和周围空气换热，蒸发为气态天然气，并在此封闭容器内逐渐升压至25Mpa的压缩天然气CNG；储存在站内的高压气瓶组内，再通过PLC将各气瓶组的高压天然气顺序、快速地给CNGV充气。

液态天然气的汽化站非常适用于无天然气管道的地区。只需配备液态天然气低温运输车，从冷库运液，就能构建成车用高压天然气CNG的无管道配送网络，可以克服LNG直接储存在车辆低温容器中所形成的BOG损失。是中小型压缩天然气汽车CNGV另一种优质、便捷的资源。

液态天然气LNG还是一种非常纯净的车用燃气，杂质极少。纯净度和品质均优于目前管道气制备的车用压缩天然气。是天然气汽车更加优质的清洁燃料。有利于进一步改善天然气汽车的尾气排放。

液态天然气汽化站的主要设备包括：LNG低温储罐(真空隔热容器)，LNG低温高压柱塞泵，25Mpa高压汽化器(一备一用)，汽化站内高、中、低压储气瓶组，PLC顺序控制盘(自控系统)，售气机等。

和管道气加气站相比较，L-CNG汽化站所需的工艺设备比较简单，设备投资较少，(投资只有气体加气站的1/2)运行费用较低，(电能消耗只有气体加压设备的1/6)因而制备成车用压缩天然气的工艺成本较低。如果所在地区的液态天然气的原料来源充足，成本又低，就具备了取代管道天然气的条件，近年来，LNG汽化工艺在我国沿海地区已经得到了认可和推广。