关键词：天然气；LNG；CNG汽车；LCNG；加气站

随着人类城市居住环境的日益恶化，环境问题越来越为人民所关注，汽车尾气对城市环境的污染越来越严重。为了减少污染，使用清洁环保燃料便是解决方法之一。CNG汽车的使用对城市的大气污染减轻能起到一定的作用，为了促使CNG汽车在我国快速发展，解决其加气站依赖天然气管网气源的问题，在有LNG卫星站或LNG瓶装气供应的城市建设LCNG加气站解决CNG汽车的用气是行之有效的方法。
天然气(NG)是一种清洁、高效、优质能源，在世界各国得到广泛的利用。液化天然气(LNG)是将天然气在-162℃常压下转成液态，其液化后的体积为常压下气态的1/600～625,小于压缩天然气(CNG)的体积；而CNG是将常温常压下的天然气压缩到20～25MPa后的高压天然气，其体积为常温常压下气态的1/200～250,是LNG体积的2.5～3.0倍。
由于CNG具有体积较小、储存效率较高和运输较方便等优势；既可以将其作为民用、工业和城市燃气调峰，也可作为汽车燃料，即CNG汽车。目前，我国CNG汽车在四川成都、重庆、郑州、北京、开封、济南等城市得到了迅猛发展，全国天然气汽车的拥有量已超10万辆。但是天然气和汽油、柴油相比更易燃易爆，对天然气气源和天然气管网的依赖性较强，必须建天然气管道或在有天然气管网的地点才能建CNG加气站等相应的基础设施。
由于城市建设用地紧张、建站成本高、对远离天然气气源的城市敷设天然气管道较困难等,影响了部分城市的CNG汽车的快速发展；为此在有LNG卫星站的城市或在有LNG资源的城市建设LCNG汽车加气站便可以快速推进CNG汽车的发展。由LNG增压汽化后获得的CNG便是最常用的汽车燃料之一。

一、LCNG汽车加气站
       LCNG汽车加气站是将低压(0～0.8MPa)、低温(-162℃～145℃)的LNG转变成常温、高压(20～25MPa)天然气的汽车加气站。其主要设备包括：LNG储罐(钢瓶)、LNG低温高压泵、高压汽化器、CNG储气库(井、瓶组)、顺序控制盘、售气机、自控系统等。
该工艺是利用LNG低温高压泵将LNG增压到25.0MPa来完成低压变高压的过程。过程中LNG增压泵的控制及操作中增压泵的超压停、低压开泵、流体计量等都由控制台自动完成；经高压强制汽化器吸收空气中的热能加热LNG汽化，使其变成高压天然气(CNG)，完成由低温变成常温的过程,然后经由顺序控制盘进行储气与售气。该过程不使用天然气压缩机，仅使用小功率高压低温泵，无需冷却水，这样大大降低了噪声污染，节约了大量的电能。其工艺流程示意框图如图一所示：
1、LNG储罐
LNG储罐是LNG的储存容器。在已建LNG卫星站中，可利用现有的LNG储存设施，在移动LCNG加气站中可选小型LNG储罐(一般16～20m3)，也可以用LNG储气钢瓶作储气设施，解决其储气问题。小型储气罐一般为双层真空隔热结构。设计工作压力取决于内层罐的工作压力，一般为0.8～1.OMPa。由于LNG储罐是连续供气，其日蒸发率要求不高，一般小于0.3％即可。
2、LNG低温高压泵
LNG低温高压泵是整个LCNG站将LNG转变成CNG加气站的必要设备，其可靠性要求非常高，既要求能够耐低温(-162℃)，又要求能够升压且承受高压(出口压力达25.0MPa)。为了保证设备的使用寿命和生产安全，一般均使用国外进口的5GPM～20GPM(191～761/min)低温高压泵。
     3、高压气化器
气化器是将液化天然气气化成气态天然气的设备，要求耐温范围广(-162℃～50℃)，耐高压(32.0MPa)，气化器采用空温式，通过吸收周围大气中的热量来完成LNG的气化过程。为增大与周围大气环境的换热效率，其主体采用耐低温的铝合金纵向翅片管，其气化量根据工程的实际状况进行设计：一般气化能力选择1．0～1.5×104Nm3/d，在空温式气化器的气化工程中，基本不需要其他能量,系统的稳定强，运行成本低。
     4、顺序控制盘
顺序控制盘是保证高压储气瓶(井)的充气按一定顺序进行的设备。给高压储气瓶(井)充气的顺序是从高压到低压。在对外无售气时,气化器将高压钢瓶组(井)充满到高压(25MPa)后，再向压力较低的气瓶充气，直至全部充满到高压。
     5、售气机
售气机是对CNG汽车进行加气、计量的设备。加气时售气机自动先开启低压钢瓶组(井)充气，待气流速度较慢时，切换到高压钢瓶组(井)进行充气，直到CNG汽车气瓶压力达20．0MPa方结束充气。

二、工程应用
     1、LNG卫星站增加CNG汽车加气功能
在有LNG卫星站的情况下，增加CNG汽车加气功能时，只需将原有LNG储罐的液相出口管与低温高压泵进口相连，回液管与罐顶气相管相连，进行适当改造即可。这样免建LNG储罐,同时增加了LNG卫星站的功能，可为CNG汽车加气，且储量大,加气能力强，其工艺图如图二：卫星站增压气化工艺流程示意图所示：

2、LNG移动钢瓶转为LCNG加气站
原理同上，只是将LNG储罐变为LNG移动钢瓶,如图三：钢瓶式增压气化工艺流程示意图所示，这样加气更灵活、更方便、适用。也可将高压低温泵、高压气化器、高压储气瓶组、顺序控制盘、售气机等组装在撬装底座上成一机动灵活的LCNG加气站。若与LNG罐车配套，可广泛用于公交车停车场、出租车等CNG加气站：也可置于条件较好的加油站内，使加油站增加CNG站功能。

     3、撬装式LCNG加气装置
它是将小型(16～20m3)的LNG储罐与LNG增压、气化装置组装在一起的移动式LCNG加气站，可独立完成LNG的储存、增压、气化、储气、销售工作，适用于CNG汽车的先期发展需求。
三、经济分析与市场前景
1、经济分析
发展天然气汽车必须具有相应数量的加气站,以满足天然气汽车的加气。通常一座日供气量为1.0～1.5×104Nm3国产设备的加气站，建站费用约需500万元(不含征地费)；若在LNG卫星站内增加LCNG功能或在建LNG卫星站时考虑LCNG站功能，其建设(增加)费用不足200万元。而且储量大，耗电省，管理成本低。若采用撬装式LCNG加气装置，则更机动、灵活，适应性广，具有非常好的经济与社会效益。
     2、市场前景
在有LNG资源的地区,在LNG卫星站内增加LCNG站功能或在建站时同时考虑LCNG站功能或者建设LCNG撬装站；其适用性非常广泛，可适用于城市CNG汽车前期市场开发，市场前景好。

四、结论
天然气作为一种优质高效的能源是保护大气环境的最理想燃料：而CNG又是绝好的汽车用绿色能源；由LNG转变而成的LCNG为天然气汽车发展助一臂之力。不仅可为企业带来较好的经济效益，对保护环境能起到积极的推动作用,值得推广应用。