LNG气瓶说明书

1、膂LNG 气瓶说明书艿5.1.1 特性袆处理液化天然气的危险主要来自以下三方面特性：蚄1.极低温度。在大气压力下按液化天然气组成不同，其沸点略有差别，但都在-162 C左羁右，在此低温下液化天然气蒸汽密度大于环境空气。荿2. 仅少量液体就能转化为大量气体。1 体积液化天然气大致能够转化成 600625 体积气体。芇3. 天然气是可燃的。 一般环境条件下， 515%(体积， 下同)天然气和空气混合是可燃的。 这意味着，当空气中天然气的体积分数 15% 都不会燃烧，当然也就不会爆炸。莆5.1.2 液化天然气的蒸发蚀5.1.2.1 蒸发气( BOG -boil-off gas )的物理性质葿大批量的

2、液化天然气是作为一种沸腾液体储存在绝热的储罐中的。任何传入储罐的热量都 将导致一定量液体蒸发而成为气体，这部分气体称为蒸发气体，其组成与液体组成有关。蚈5.1.2.2 闪蒸螄加压的液化天然气当其压力降至沸点以下时，将有一定量的液体蒸发而成气体，同时液体温度也随之降到其压力下的沸点， 此过程称为闪蒸。 液化天然气是一种多元混合物， 因此闪 蒸气组成不同于液体组成。 计算闪蒸气及与之相对应的液体组分相当困难， 必须借助计算机。以下数据可以作为估算的参考：压力在100200kPa范围内，1m 3处于沸点下的液化天然气降低1kPa压力时闪蒸出的气体量约为 0.4kg。螃5.1.3.1 溢出液体的性质葿

3、液化天然气倾倒在地面上时，起初蒸发迅速，然后很快降到某一固定的蒸发速度，固定速 度取决于地面吸热性能及可由周围大气中获得的热量。螅5.1.3.2 液化天然气的泄漏薅液化天然气泄漏到水中产生强烈的对流传热，以致在一定的面积内蒸发速度保持稳定。随 着天然气流动泄漏面积逐渐扩大，直到气体蒸发量等于漏出液体所能产生的气体量。蒂5.1.3.3 气体云团的膨胀与扩散蕿泄漏的液化天然气刚开始蒸发时产生的气体温度接近于液体温度，其密度大于环境空气。冷芅气体在未大量吸收环境空气中的热量之前，沿地面形成一个对流层。当其温度上升至约-113 C （对纯甲烷）或-82 C （对甲烷蒸汽）时气体密度就小于环境空气。形成

4、的蒸发气和 空气的混合物， 在温度继续上升过程中逐渐形成密度小于空气的云团， 此云团的膨胀和扩散 是一个与风速、 大气稳定有关的复杂问题， 也要利用数学模型以计算机进行预测。 泄漏液化 天然气时，由于温度很低，大气中的水蒸气会被冷凝而形成“雾团”， “雾团 ”通常是可见的，可以作为可燃性云团的示踪物， 指示出云团的区域和范围， 实际上由于云团外部边缘的温度 已经不足以把水蒸气冷凝，云团的范围要比可见的要大一些。羃5.1.4.1 翻滚现象（ Rollover ）芀指短时间内有大量气体从液化天然气储罐中散发出来，如果不及时处理， 将导致设备超压。液化天然气储罐中有时会形成两个稳定的液层。 这是因为

5、新注入的液化天然气与原罐底剩余 部分的密度不同，又没有充分混合， 导致下层密度高于上层。 当有热量传入储罐时，两个液 层之间自发地进行传质和传热， 最终完成混合， 同时在液层表面进行蒸发。 蒸发过程吸收了 上层液体的热量而使下层液体处于 “过热 ”状态。 当两层液体的密度接近相等时就会突然迅速 混合， 在短时间内产生大量的气体， 从而使得储罐压力急骤上升， 甚至使得安全阀开启。在 蒸发过程中，当蒸发出的气体量明显低于其正常水平时，通常是出现翻滚的前兆。虿提示：翻滚现象在运动的设备中（槽车、车用气瓶）不会出现，因为运动的设备在运动过程中，使得液体出现分层的条件消失。蚆5.1 .4.2 快速相态转

6、变（ RPT ）蚅当温度相差悬殊的两种液体接触时，由于快速相态转变可能产生爆炸力。此时，虽然不会 出现燃烧现象， 但是快速相态转变具备爆炸的其他特征， 液化天然气溢入水中而产生的 RPT 不太常见， 且后果不甚严重。经过实验得出的理论：两种温差极大的液体接触时， 如果热液 体的温度（ 以 K 计）比冷液体沸点温度高 1.1 倍，则冷液体温度迅速上升，表面层温度 超过自发成核温度 （当液体中出现气泡时） ，此过程热液体能在极短时间内通过复杂的链式 反应机理以爆炸速度产生大量蒸汽，这就是出现 RPT 的原因。芃5.1 .4.3 沸腾液体膨胀蒸汽爆炸（ Bleve ）蝿任何液体在（或接近）其沸点面压

7、力又高于某一数值时，若容器因为故障而突然泄压（比 如：肇产生较大的裂口），容器内的液体迅速蒸发，剧烈的膨胀可把整个容器推动几百米远。膃提示：液化天然气一般贮存在低压容器中，且这类容器都是绝热的，因此蒸发速度不会太高，因而在液化天然气装置中很少出现这种现象。衿6.1气瓶简介蒈气瓶是作为一种用以替代汽车油箱盛装、贮存、供给燃料（液化天然气），并且可以多次 重复充装的低温绝热压力容器。 其主要结构是双层容器。 内胆能够承受一定的压力用来贮存 和供给低温液态的液化天然气。 在内胆外壁缠绕由玻璃纤维纸和光洁的铝箔组成的多层绝热 材料， 多层材料在高真空条件下具有热导率低、隔热性能高、 重量轻的特点。外壳

8、主要用来 与内胆形成夹层空间 （两层容器之间的空间） 和把内胆支撑起来的作用。 夹层空间被抽成高 真空与多层绝热材料共同形成良好的绝热系统， 用以延长液化天然气的贮存时间。 外壳和内 胆之间设置支撑系统将内胆外壳合理固定。 支撑系统的设计能够承受车辆在行驶时产生的加 速、减速，运行时的振动。气瓶所有的外部管路、阀件都设置在气瓶的一端，并用保护环或 保护罩进行防护。 阀门系统的设置能够满足液化天然气的充装和供给。 内胆设置了两级安全 阀（管路系统中）会在内胆超压时起到保护的作用。在超压情况下主安全阀 （Svp） （开启压 力为1.75MPa , 250psi ）首先打开，其作用泄放由于绝热层和支

9、撑正常的漏热损失导致的压 力上升、或真空遭破坏后以及在失火条件下的加速漏热导致的压力上升。副安全阀（Svs）（开启压力为 2.9MPa ， 420psi ）的压力设定比主安全阀高，在主安全阀失效或发生堵塞时，副 安全阀启动。 在夹层超压条件下， 外壳的保护是通过一个环形的真空塞来实现的。 正常情况 下，真空塞被大气压压紧在真空塞座内，使大气与夹层空间隔绝， 保证夹层的真空度。 由于低温液体或蒸汽受热后体积变化比较大，即使少量的低温液体或蒸汽泄漏进入夹层，也会导致夹层压力迅速升高。当夹层压力超过 0.17MPa （表压）左右，真空塞将会打开泄压。袅设置了经济阀（Er），在使用过程中（长时间停驶除

10、外）经济阀能够优先使用气瓶内胆顶部 由于自然蒸发被汽化而形成的天然气蒸汽， 从而降低气瓶内部的压力， 使得只要在使用气瓶 的压力就不会升至安全阀的开启压力，因而不用放空。还设置了过流阀（Ef），当外部管路发生破裂， 管路流量大于设定值时， 过流阀自动关闭；当关闭过流阀前的液体使用阀后，过 流阀自动回位。 通过过流阀自动关闭， 从而可以有效避免次生危险的发生。 整套系统中的独 之处是设置了自增压系统。自增压系统包括：增压截止阀（Pv ）、升压调节阀（ PBr） 、自增压盘管（ Pr ）及相应的管路。该系统能够保证且稳定地提供气瓶的正常供液压力和流 量的要求， 仅仅通过与空气进行热交换， 而不需额

11、外的能源。 稳定的压力是通过调节升压调袁节阀来控制的，当气瓶顶部的压力低于升压调节阀设定的压力（也就是系统需要的压力） 时，液化天然气通过增压截止阀和升压调节阀后进入自增压盘管与空气进行热交换，液体变成蒸汽回到气瓶的顶部。 由于液化天然气的液气比较大， 因此使得压力升高。 当压力等于升 压调节阀的压力后， 升压调节阀自动关闭， 气瓶压力不再继续升高。 液化天然气汽车燃料系 统由气瓶、 汽化器、 管路降压调压阀、发动机系统组成。 汽化器主要是利用发动机循环冷却 水把液化天然气进行加热汽化， 使天然气达到满足发动机使用温度、 流量要求。 管路降压调 节阀主要作用是将汽化器汽化后的天然气进行减压，

12、使之满足发动机的使用压力要求， 且保 持压力稳定。缓冲罐的作用是储备一定量的气体， 以备不时之需。 当汽车功率较大，启动时 需要较多的天然气时， 可以在管路降压调节阀后配备一只缓冲罐。 如果受到汽车安装空间的 限制， 且汽车功率不大且供气管路的长度 （其作用相当于缓冲罐） 满足需要的情况下， 可以 不用配备此容器。系统中需要配备安全阀 （用户自备）， 安全阀的开启压力要小于或等于图 1 所示系统中工作压力最小的设备。 电磁阀的作用是 当发动机点火开关关闭或处于次要位置、 以及发动机熄火点火开关仍处于开启状态时， 阀门处于关闭状态能够阻止天然气流向发动机， 防 止天然气泄漏 。羈6.2.2 流程

13、介绍薅6.2.2.1 进液管路莃进液管路由低温进液口（ C1）、进液单向阀（FCV）以及连接的管道。薀图 2. 进液示意图肇加气站用加气枪的机械力量把低温进液口（ Ci）顶开，液化天然气被加气站装备的低温泵 泵入加气管道，由于泵的压力进液单向阀 （FCV）被打开，此时整条进液管路处于开启状态。羆当液体进入过程中，由于喷淋作用，瓶内顶部气相空间的蒸汽会部分被重新液化回收以避 免放空损失， 使得加液过程中气瓶的压力维持不变甚至降低。 当气瓶内部快加满的瞬间， 由 于液体的不可压缩性， 瓶内的压力会迅速升高， 达到加气机设定的停机压力时， 加气机停止 加气，加气的过程完成。由于低温进液口（Ci）和进

14、液单向阀（FCV）都只允许流体单相流动（只能流向瓶内，不能流向瓶外），因此停留在低温进液口（Ci）和进液单向阀（FCV）之间管道内的液化天然气被汽化成蒸汽后会进入瓶内，不会引起管道超压破裂的危险。肅6.2.2.2 自增压管路蚃自增压管路由增压截止阀（Pv）、升压调节阀（PBr）、自增压盘管（Pr）组成。肇图 3. 自增压示意图莇在自增压时，需要保证除增压截止阀（PV ）外的所有截止阀处于关闭状态，这样气瓶和自增压管路可以形成一个密闭的循环空间。开启增压截止阀（Pv） ，低温液体通过升压调节阀（PBr），然后经过自增压盘管（Pr）被加热成饱和蒸汽，进入气瓶气相空间（顶部）， 由于液化天然气的液气

15、比较大， 因此输出较少的液体会变成大量的蒸汽， 同时这是个密闭的 循环空间， 也就是说增加的气体体积远远大于输出的液体体积， 再有气体具有可压缩性， 从 而使得气瓶的压力升高。 当气瓶压力升至需要的压力（升压调节阀的设定压力）时，升压调 节阀（PBr ）自动关闭，气瓶压力不再升高，压力维持稳定。蒃6.2.2.3 出液管路莂出液管路由出液单向阀（DCv ）、出液截止阀（Vu）、过流阀（Ef）组成。膈图 4. 出液示意图螈在没有使用的情况下，出液截止阀（Vu ）应当处于关闭状态。汽车进行燃气供给时，开启出液截止阀（Vu ），液化天然气通过出液单向阀（DCV）然后流经出液截止阀（Vu）和过流阀（Ef

16、）进入供气系统。当 过流阀（Ef）的进口的压力与岀口的压力差值大于设计的值时， 过流阀（Ef）会迅速关闭停止对外供液。关闭出液截止阀（Vu ）,过流阀（Ef）很快又回到开启状态。膄6.2.2.4 经济回路賺经济回路由经济阀（Er）、出液截止阀（Vu ）、过流阀（Ef）组成。芈图5. 经济回路示意图腿当瓶内压力高于经济阀（Er）设定的压力时，如果又在供气过程中，经济阀（Er）开启，气蚂瓶顶部气相空间的饱和蒸汽通过经济阀（Er）进入供气管路，此时出液单向阀（DCV）基本处于关闭状态。 供气管路中的是汽液混合物。 随着气体的不断使用， 瓶内压力会逐渐降低 至经济阀（Er）的设定压力，此时，经济阀（E

17、r）关闭，又回到液体供应状态。膃不供气时，经济阀（ Er ）不能起到降低瓶内压力的作用莈张家港富瑞特种装备股份有限公司芅6.2.2.5 供气系统莄供气系统由汽化器（Va ）、管路降压调压阀（LRe ）、缓冲罐、管路安全阀（LSv）、电磁阀 图 6. 供气系统示意图羂液化天然气进入汽化器（Va）后，被发动机的冷却水加热变成气体，经过管路降压调压阀蒈（LRe ）把压力降至适合发动机的需要，通过缓冲罐和电磁阀（SV）去往发动机。蚆注意：管路降压调压阀、管路压力表、电磁阀为系统中必须配置的，如果发动机没有配置 以上部件，汽车制造（改装）厂在整车设计时应当予以考虑选 汽化器是一种水浴蛇管式换热器。利用发动机冷却水作为加热介质对液化天然气进行加热。 液化天然气和冷却水的流动方向是并流。内部是盘管作为换热器的管程， 低温的液化天然气经过后被汽化成适合的温度供给发动机。外部是一根套管作为换热器的壳程， 与汽车发动机的冷却水系统相连形成闭合的回路。外壳保证其间流动的冷却水不会外泄。_以下无正文 _仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Nur f uden pers?nlichen f