李正清;刘远;朱恩宝;蔡宇宏;王田刚
【摘 要】调压器是撬装式LNG加气站重要组成部分,用于实现撬装式LNG加气站储罐的压力调节,使得储罐的压力满足低温泵给汽车正常加液的进口压力要求.采用空浴式的调压器,通过对加气站储罐和低温潜液泵等相关参数的分析,确定了调压器在加气站储罐调压过程中需要输入的热量,并根据热量来选择调压器形状和尺寸,最终完成调压器的设计. 【期刊名称】《低温与特气》
【年(卷),期】2014(032)002
【总页数】4页(P38-40,48)
【关键词】LNG调压器;储罐;翅片
热转印墨水配方
【作 者】李正清;刘远;朱恩宝;蔡宇宏;王田刚
【作者单位】兰州泓瑞航天机电装备有限公司,甘肃兰州730000;兰州泓瑞航天机电装备有限公司,甘肃兰州730000;兰州泓瑞航天机电装备有限公司,甘肃兰州730000;兰州泓瑞航天机电装备有限公司,甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所,甘肃兰州730000
万能接收器【正文语种】中 文
【中图分类】TE974
0 引言
根据国内能源的发展趋势，天然气将在能源领域发挥越来越重要的作用。近些年我国对天然气的进口量保持上升的趋势，预计到2020年中国天然气的消费增长将两倍于中国经济的增长。而且天然气相对于煤炭和石油燃料燃烧更加充分，燃烧后几乎不产生任何污染，因此相信随着国内天然气使用量的猛增，LNG加气站也会越来越普及，大型的LNG加气站一般采用大型混凝土结构的储罐，具有存储量大、成本相对较低，但其不能实现移动式加气，所以撬装式LNG加气站应运而生。撬装式LNG加气站具有体积相对较小，一般为30 m3左右，储罐、外部管路、加液泵和调压器等都集中在一个撬上，便于安装和运输，而且
从一地移动到异地时也是比较方便的。因而撬装式LNG加气站在未来将会得到更加广泛的应用。
撬装式LNG加气站调压器的作用是在LNG储罐内的压力低于LNG加液泵正常工作所需的压力时，启动LNG加液泵，使液态LNG进入调压器。调压器一般采用圆管外加翅片的结构，当LNG流进调压器后，首先调压器管路和翅片的温度降低，而周围的温度较高，利用其周围空气的自然对流实现热量的交换，最终使从调压器出口出来是温度升高的气液混合物，进入储罐后使储罐里面LNG温度升高，进而使整个储罐的压力升高，满足LNG加液泵进口压力的要求。
1 翅片式调压器的总体设计
撬装式LNG加气站的储罐一般采用卧式结构，为了最大限度地节省空间，翅片式调压器均安装于储罐与撬装基座之间(如图1)，调压气化器采用空浴式换热，即LNG吸收外界大气环境热量而实现气化过程，能耗很低;气化器主体部分采用常见的耐低温的铝合金纵向翅片，结构简单、体积小、重量轻、制造使用均比较方便，同时拥有很大的换热面积，很适合LNG等低温系统气化器或增压器。
图1 调压器示意图Fig.1 Pressure regulator
1.1 调压气化器工作过程
槽车内的LNG注入储罐完成卸车时，储罐里压力比较低，而低温泵正常工作时一般要求有一定的工作压力，比如美国ACD公司制造的TC34，1×2×6-2VSL全浸润型低温泵技术参数如表1所示。
表1 LNG潜液泵技术参数Table 1 Parameters of LNG pump项 目 参 数介质 LNG(液化天然气)最大流量(液态)/(L·min－1) 340最大扬程/m 250最高转速/(r·min－1) 6000所需进口净压头/MPa 0.6～3电机功率/kW 11电源 3相，380V，50Hz
为了满足LNG加气机出口压力不小于1.6 MPa的要求，低温潜液泵TC34的进口压力不能小于0.6 MPa，当潜液泵进口压力不满足要求时，储罐内的LNG通过相应的管道流入低温潜液泵，经过潜液泵加压的LNG流入调压气化器吸收热量，主要是调压器的翅片与空气对流换热，再返回LNG储罐，使储罐内LNG的温度升高，从而使储罐里面的蒸气压升高。
2 调压器设计
撬装加气站储罐的最大工作压力要求不超过1.2 MPa，正常工作压力要求不大于1 MPa，初次调压阶段储罐处于90%液面状态，调压需要输入的热量是最多的，首次调压可以满足向车辆加气5 m3的要求，以后随着液面的下降，储罐内LNG减少，需要的热量逐渐减少，因此在相同的加热量下至少可以满足加气5 m3的要求。
圆极化天线2.1 热量的确定dibase
撬装式加气站的储罐容量一般为20～50 m3，在给定的时间内完成压力调节，不同容量的储罐需要的热量不同，假设该调压器是用于配装体积为35 m3的储罐，卸车完成后储罐充装容积为90%，此时储罐的初始压力为0.6 MPa，该饱和压力下LNG的温度约为138 K。假设将储罐内整个系统的温度调高0.5 K，达到138.5 K，相应的储罐的蒸气压高于0.6 MPa，通过计算判断是否满足可以向车辆加气5 m3的要求，此时整个储罐热量的增加值为Q1:
式中，ρ1=380.38 kg/m3，ρ2=9.23 kg/m3分别为138 K时LNG饱和蒸气压下蒸气的密度和LNG的密度，V1、V2分别为蒸气和LNG的体积，c p1=2.55 kJ/(kg·K)，c p2=3.77 kJ/(kg·K)分别为该状态下气体和LNG的比热容，求得Q1=2.26×104 kJ。
幼儿园门禁首轮次加气使得储罐里面的LNG减少5 m3，这减少的空气需要蒸气来填充，此时需要吸收热量Q2:
式中，ρ2=9.23 kg/m3，r=452.2 kJ/kg 为气化潜热，ΔV=5 m3为体积变化，求得 Q2=2.09 ×104 kJ。
由上面的分析可以知道Q1＞Q2，可以满足首轮加气5 m3的要求，一次确定加热量为2.26×104 kJ。
2.2 调压器结构
调压器采用导管外表面焊接翅片的形式，翅片主要有圆形翅片和矩形翅片，LNG的气化过程一般采用矩形翅片，这里亦采用矩形翅片如图2所示，翅片的基本尺寸如表2所示。为了确保调压器在最恶劣的环境温度下能够达到设计工作的要求，气化器的设计需要保持一定的余量。全自动智能吸尘器
图2 调压器截面图Fig.2 Section of pressure regulator
表2 调压器主要参数Table 2 Parameters of pressure regulator项 目 参 数单根翅片管长度/mm 2/m 2翅片管内径/mm 20翅片管外径/mm 30翅片高/mm 45翅片厚度
