[发明专利]加气站定温定压快速定量充装控制工艺及系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种加气站高压气态低温增容定温定压快速定量充装控制工艺，特别涉及气瓶气体初始充装温度控制预处理工艺。

背景技术

由天然气等高压气态应用的CNG加气站因采用气瓶气体快速充装工艺技术，而产生了“气体快充温升技术问题”，导致天然气等汽车储气瓶储能质量、效率不高，从而引起的天然气等汽车的续航能力差(油750km/气200km)、综合能效大幅下降、用户应用成本高、与化石燃料车相比实质性收入相差不大，因此造成自上世纪90年代商业化大规模推广CNG天然气汽车以来，影响天然气汽车快速发展，这一温升与容量关系的关键问题至今未能在技术上有实质性的突破。以“汽车发动机节能技术为导向的天然气汽车发展路线”导致天然气汽车长期受到国家政策扶持、资金补贴、(注：2012年～1016年全国共有478.5万辆节能汽车新能源车享受了税收减免车船税10亿元)，因此天然气汽车领域长期处于商业化发展初级阶段。

由于在新能源汽车领域涉及天然气等汽车应用成本、涉及高效利用天然气等与汽车储能质量、汽车能耗与汽车节能相关的技术至今未有实质性的突破，因而影响了天然气等汽车发展的相关储能与节能的现有气瓶充装控制技术。因为气体燃料密度小而产生对容器压力与安全、容器容积利用效率、充气质量与充气效率、天然气汽车用户对充气时间等的需求超过现有技术水平的需求，基于以上需求因素，加气站采用提高气瓶充气速度来满足用户对充气时间需求的气瓶快充工艺则因气体流速过大、气体在气瓶充装装过程中产生节流温度效应(即焦耳—汤姆逊温度效应)而造成了气体快充温升问题。基于气体快充温升控制技术及涉及储气瓶安全、容积利用效率、天然气汽车续航能力、储气瓶充气质量，涉及天然气汽车发动机充气混合效率与质量(空燃比)、涉及天然气汽车气耗控制能力、天然气汽车的应用成本；而现有气瓶快充工艺对相关气体快充温升控制技术存在的问题，则因人们对天然气加气站气瓶气体快充温升问题与天然气汽车储能质量与天然气汽车发动机充气效率-质量之间的正向促进作用的储能质量与汽车气耗之间的节能关系认识不足、在对天然气汽车储能生产过程中采取的相关控制技术措施中没有实质性的突破，造成控制技术存在能力不足的问题，因此造成天然气汽车的续航能力差、应用成本高、经济性指标不足以与石化燃料车进行技术竞争的竞争力不强。例如石化燃油车60L油箱750km/加油1次；天然气汽车70L储气瓶400km/d加气3次，加油加气次数比为油1次：加气5.6/次，相差4.6/次年，平均加气耗时22.5min/次。由加气往返空驶产生的里程、气耗、运营时间等组成的加气费用相关的综合能效下降、造成汽车的应用成本费用增加，按每天加气次数为3次/d，每次加气气耗1元/次，平均时间22.5min/次，每天运营有效时间0.88元/min计，费用增加为：1元/次*3次/d+0.88元/min*67.5min/d＝62.0元/d；62元/105元的59％，综合能效大幅下降、应用成本大幅增加上升。因此提高天然气汽车续航能力，减少加气往返次数的费用、减少天然气等汽车主要应用成本的关键是加快推动天然气等汽车与汽车储能相关的储气瓶增压增容(制造)、增效(加气站气瓶快充温升控制)、增压标准(国家标准实施)三大关键技术的实质突破，对加快天然气等汽车产业和储能相关行业的发展具有极其重要的现实意义。

由于现有天然气加气站采用气瓶快速充装工艺控制技术，在气瓶充装生产过程中产生“气体快充温升技术问题”所导致的气体充装温度最高达到57℃(实测数据)，快充温升超过了以慢充工艺方式作为国家永久气体充装技术标准20℃20MPa为充装控制依据的25℃～37℃(温度每上升5℃压力上升0.65MPa)，导致汽车储气瓶的气体相对储存密度从0.18kg/L下降至0.14kg/L，下降了28.5％(注；按10加仑汽油当量计)。