周世華
中國石化銷售有限公司四川石油分公司,四川 成都 610041
近年來LNG/LCNG加氣站建設(shè)步伐較快,整體經(jīng)營規(guī)模呈日漸擴大趨勢,能夠滿足清潔能源汽車使用要求。但在加氣站運營中,相關(guān)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),大多加氣站以定額損耗為標(biāo)準(zhǔn),實際損耗率將超出5%~10%,甚至更多,而這種損耗來源主要以正常損耗、異常損耗為主,前者表現(xiàn)為系統(tǒng)正常放空排放損耗,而后者體現(xiàn)在氣源溫度高、銷量小以及工藝設(shè)計不合理等方面,極大程度上影響加氣站整體效益的提高。因此,本文對LNG/LCNG加氣站損耗控制相關(guān)研究,具有十分重要的意義。
關(guān)于LNG加氣站,主要指為LNG汽車儲瓶充裝LNG燃料的專門場所。LCNG加氣站,指由LNG轉(zhuǎn)化為CNG,為CNG汽車儲瓶充裝CNG燃料的專門場所。LNG加氣站共包括三種類型,分別為固定式加氣站、撬裝式加氣站[全撬裝站(移動式、非移動式)、半撬裝站、合建站等。從加氣站的功能看,表現(xiàn)為:①增壓功能,主要用于調(diào)節(jié)儲罐內(nèi)LNG的飽和狀態(tài),向汽化器中注入部分LNG,后轉(zhuǎn)化為BOG,回到儲罐的頂部,直至儲罐壓力上升到額定壓力停止注入;②卸車功能,一是對槽車中LNG利用低溫泵向LNG儲罐中抽送;二是采用自增壓卸車工藝,槽車內(nèi)的液體自流進入卸車汽化器中,利用導(dǎo)熱翅片與外界環(huán)境換熱,由液態(tài)天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣,然后回到槽車的氣相,從而增加槽車自身壓力,利用壓差使槽車中的LNG灌入儲罐中;③加氣功能,借助低溫泵抽取儲罐內(nèi)LNG并進行增壓,為汽車加液;或?qū)NG經(jīng)過低溫高壓泵增壓,由空溫式汽化器轉(zhuǎn)化為CNG,對CNG車輛加氣;④調(diào)溫功能,利用增溫器對抽取的液體存儲,直至溫度達到額定溫度要求。通過上述功能也可發(fā)現(xiàn),LNG加氣站在構(gòu)成上包括加液機、EAG加熱器、卸車汽化器、儲罐增壓汽化器、泵撬及潛液泵以及LNG儲罐等[1]。
LNG/LCNG站的建設(shè)與投運為現(xiàn)代清潔能源汽車提供保證,值得注意的是,加氣站運營中面臨的損耗問題日趨嚴(yán)重,極大程度上影響加氣站整體效益的提高。具體剖析損耗問題產(chǎn)生的原因,體現(xiàn)在工藝設(shè)計、人員與外部因素方面。
工藝設(shè)計水平是影響加氣站損耗情況的主要原因,具體表現(xiàn)為:第一,加氣站中法蘭、彎頭與閥門較多,且工藝管路長,這便導(dǎo)致管路中的LNG流動可能遇到較大阻力,有熱量產(chǎn)生。第二,潛液泵池、LNG柱塞泵頭進液需充分,但運行中可能因進液口、出液口壓力較大,導(dǎo)致進液不足情況發(fā)生,嚴(yán)重時將引起泵跳停情況,若出現(xiàn)跳停,受氣相壓力影響,需做泵池氣相排放處理,由此帶來損耗問題。第三,絕熱材料使用問題。加氣站工藝設(shè)計中對絕熱材料的使用要求較高,但大多加氣站設(shè)計選用材料中往往注意保溫,對保冷問題忽視,導(dǎo)致絕熱材料使用周期較短,效果不理想。另外,從設(shè)備使用方面看,真空管道、真空泵池、真空絕熱儲罐等在使用中,很難滿足真空絕熱要求,若使用中有熱交換現(xiàn)象出現(xiàn),便會導(dǎo)致BOG氣體形成,同時,質(zhì)量流量計在加氣站中的使用,存在檢定誤差,以及存在零點漂移情況,由此產(chǎn)生隱形損耗問題[2]。
LNG/LCNG加氣站運行中,人員操作能力極為關(guān)鍵,其也是導(dǎo)致?lián)p耗問題產(chǎn)生的原因。如部分人員在卸車操作上不規(guī)范,一般卸車中需以儲罐壓力為標(biāo)準(zhǔn),確保槽車壓力相對較高,然而需注意,儲罐運行中可能超出0.8MPa以上壓力,此時槽車壓力僅為0.2MPa左右,若人員在操作中,采取槽車卸車方式,可能增大儲罐排放量?;蛟谛盾嚭笈欧挪圮噳毫?,可能引起卸車損失問題。同時,人員操作中,若加液結(jié)束后未能及時將管道、泵池內(nèi)的殘留液體清除,可能在汽化后進入儲罐空間內(nèi),提高加液壓力,一旦有安全閥啟跳情況出現(xiàn),會引起氣損。另外,儲罐壓力高需手動放空時,防控監(jiān)管不力,未能監(jiān)控儲罐壓力的排放,達到正常壓力值時,未將放空閥關(guān)閉,因此出現(xiàn)浪費問題[3]。
除上述因素外,LNG/LCNG加氣站運行中,損耗問題的產(chǎn)生也有較多其他因素。如部分加氣站投入運行初期,銷售量較少,加氣量與設(shè)計規(guī)模不符,致使LNG長時間存儲,若加氣中有較長的間隔時間,長時間的液體存儲將導(dǎo)致吸熱過多,加氣后循環(huán)的熱量極易提升儲罐的溫度,壓力因此提升,所以排放問題較為突出。另外,運輸中的損耗部分較為嚴(yán)重,如槽車LNG充裝計量前涉及加水,到站稱重前放水,以及地磅秤的精度誤差等問題,可能使卸車數(shù)據(jù)受到影響,最終引起加氣站損耗[4]。
針對工藝設(shè)計與設(shè)備相關(guān)因素,實際解決中,應(yīng)從多方面工藝設(shè)計優(yōu)化策略上著手,第一,工藝方案合理布置。設(shè)計中需以規(guī)范安全距離為依據(jù),使泵入口、儲罐管線保持較短,且加液機、泵間管線長度應(yīng)保持低于30m。第二,對管線阻力控制。如在管線、管件選用方面合理,且注意潛液泵、儲罐間的管線走向合理布置,切忌有管線上翻或下翻問題,導(dǎo)致低洼處出現(xiàn),影響回氣。第三,對潛液泵進液壓差控制。工業(yè)設(shè)計中,可考慮將儲罐的標(biāo)高抬高,確保其與儲罐出液口控制在1.2m以上高差。第四,保冷形式合理選擇。近年來大多加氣站設(shè)計中,逐漸引入PIR材料,保冷效果較好,價格低廉,可被推廣應(yīng)用。對于設(shè)備方面,受技術(shù)因素限制,大多設(shè)備很難符合真空設(shè)計要求,需配合有效的改進措施,如定期檢查真空度,對不合格情況,采取抽真空處理方法,保證設(shè)備運行狀態(tài)最佳。第五,加強巡檢維護,防止LNG儲罐、法蘭、閥門、焊口等部位的泄漏,氣相管路的泄漏等(冒汗、白霧、結(jié)霜,阻止液體流向汽化器)。第六,加氣機每半年需定期檢定,確保計量精準(zhǔn),避免零漂現(xiàn)象。
人員操作水平的提升是控制加氣站損耗問題的關(guān)鍵。除要求人員對具體的操作規(guī)程充分掌握外,還需在專業(yè)操作理論知識、實踐經(jīng)驗方面強化。如卸車操作,在卸車前,儲罐的液體飽和壓力是遠(yuǎn)高于槽車的壓力,我們利用高壓的儲罐壓力對槽車增壓(平壓),這樣既降低了儲罐壓力,又增加了槽車壓力,同時也降低了冷損。在卸車過程中,槽車的較低飽和溫度的液體通過泵進入儲罐氣相空間,使儲罐的部分氣體再次液化,也就降低了儲罐的壓力。這也確保了卸車過程的無排放。注意以下進液改為上進液,降低槽車壓力,使卸車損耗問題得到控制。此外,若出現(xiàn)儲罐壓力高、液溫低情況,可采取打循環(huán)操作即“液 - 泵 - 上進液”方式,液體經(jīng)過頂部噴淋,降低氣相空間部分氣體溫度,最后液化,以此實現(xiàn)控制儲罐壓力的目的[5]。
為解決外部因素引起的損耗問題,實際控制中應(yīng)考慮在加氣站銷量上增加,可通過多種宣傳方式,并在服務(wù)質(zhì)量上改進,確保汽車用戶了解加氣站,促進銷量增加。另外,在卸車中,需在監(jiān)控工作上加強,對卸車數(shù)據(jù)(充裝前的重量、充裝后的重量,同一稱重秤)相關(guān)影響因素嚴(yán)格控制,或直接通過影像存留,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
損耗問題是目前LNG加氣站運營中需考慮的主要問題。在實際控制損耗問題中,應(yīng)正確認(rèn)識LNG加氣站基本運營情況,立足于加氣站損耗問題產(chǎn)生的原因,采取有效的降耗控制策略,如在工藝設(shè)計上優(yōu)化、控制設(shè)備因素與外部因素,并注意人員操作水平的提升,以此使損耗問題得到控制,對提高加氣站整體效益有積極作用。