茹敏

摘 要：天然氣污染度低并且可以再生，在世界各國(guó)能源中是非常重要的。因此，對(duì)天然氣加氣站進(jìn)行有效管理，針對(duì)天然氣加氣站的設(shè)備選型進(jìn)行完善，對(duì)其運(yùn)行方面的問(wèn)題進(jìn)行改善，是天然氣加氣站的重要工作。本文以廈門華潤(rùn)燃?xì)庥邢薰緸槔?，著重?duì)壓縮天然氣加氣站設(shè)備選型與運(yùn)行管理進(jìn)行研究，希望能夠給天然氣加氣站提供些許參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：天然氣;加氣站;設(shè)備選型;運(yùn)行管理

0 引言

我國(guó)目前是世界汽車保有量最大的國(guó)家。高速發(fā)展的汽車工業(yè)帶來(lái)的高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也消耗了大量能源，汽車燃料燃燒后產(chǎn)生的尾氣，對(duì)環(huán)境也帶來(lái)了巨大的傷害?，F(xiàn)如今，國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視，國(guó)家從2016年開(kāi)始就大力推進(jìn)煤改氣，用天然氣替代煤炭，可見(jiàn)天然氣的需求越來(lái)越大。天然氣燃料車不僅對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且成本更低，跑相同的公里數(shù)，成本只是汽柴油的一半，大大減少的用車成本。在天然氣資源豐富的地區(qū)，天然氣燃料車得到快速發(fā)展。

1 CNG加氣站的分類

CNG加氣站主要分為加氣子站和加氣母站，加氣母站主要直接對(duì)CNG管束車進(jìn)行天然氣的充裝，CNG管束車將充裝好的壓縮天然氣運(yùn)往加氣子站進(jìn)行銷售或者直接用于工業(yè)及民用方面的供氣，母站占地面積較大，直接從城市天然氣官網(wǎng)取氣，進(jìn)氣壓力低，必須采用多級(jí)壓縮對(duì)天然氣進(jìn)行加壓后充裝。加氣子站可直接對(duì)天然氣燃料汽車進(jìn)行加氣，分為常規(guī)子站和標(biāo)準(zhǔn)站，其中標(biāo)準(zhǔn)站與母站工藝基本類似，也是直接從城市管網(wǎng)取氣，使用的壓縮工藝與加氣母站相同。常規(guī)子站采用CNG管束車供氣，隨著加氣站工藝的不斷發(fā)展，壓縮機(jī)的工藝已有多種選擇。

2 設(shè)備選型3CNG加氣子站主要設(shè)備的選型

2.1 卸氣柱選型

CNG卸氣柱目前只有一種排量：3～80kg/min。但其結(jié)構(gòu)有兩種：?jiǎn)尉€單槍和單線雙槍，后者又可分為單計(jì)量或雙計(jì)量。對(duì)于機(jī)械/液壓式CNG子站，由于標(biāo)準(zhǔn)要求，只允許停放一輛拖車，故需選擇單線單槍卸氣柱。

2.2 壓縮機(jī)選型

CNG子站壓縮機(jī)按照工作方式分為液壓活塞式和機(jī)械活塞式。機(jī)械活塞式壓縮機(jī)由電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿、十字頭和活塞桿，帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過(guò)程。機(jī)械式壓縮機(jī)的技術(shù)成熟，國(guó)內(nèi)外均有上百年的發(fā)展歷史。其缺點(diǎn)是：氣缸內(nèi)余隙較大，壓縮氣體溫度較高、壓縮效率較低、泄漏量大、能耗大、噪聲大，維護(hù)費(fèi)用高等。液壓活塞式壓縮機(jī)通過(guò)油泵給液壓油加壓，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過(guò)程。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，泄漏量小，能耗小，維護(hù)費(fèi)用低，噪聲小，節(jié)能效果明顯。

2.2.1 確定壓縮機(jī)工作壓力上、下限Pmin，Pmax

由于CNG車載儲(chǔ)氣瓶拖車氣源壓力最高為20MPa，因此要求壓縮機(jī)工作壓力上限Pmax≥20MPa。由于在較低進(jìn)氣壓力情況下壓縮機(jī)效率很低，因此要求壓縮機(jī)工作壓力下限Pmin≤3MPa。

2.2.2 確定壓縮機(jī)數(shù)量及單臺(tái)排量

CNG加氣子站壓縮機(jī)的排量（m3/h）規(guī)定為：在3、7、10、15和20MPa排氣量的平均值。壓縮機(jī)數(shù)量及排量的確定方法為：判斷1：當(dāng)Qd≤10000m3時(shí)，若停機(jī)敏感性大，則選擇2臺(tái)排量為Q的壓縮機(jī);若停機(jī)敏感性小，則選擇1臺(tái)排量為Q的壓縮機(jī)。判斷2：當(dāng)10000m3

2.2.3 冷卻方式

CNG加氣子站壓縮機(jī)多為多級(jí)壓縮，根據(jù)工藝要求，各級(jí)排氣溫度應(yīng)不大于150℃，終極排氣溫度不高于環(huán)境溫度15℃。因此，壓縮機(jī)的冷卻方式可采用風(fēng)冷、水冷和混合冷卻三種方式，只需冷卻效果滿足上述級(jí)間溫度和終極排氣溫度的要求即可，由用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定。因子站相對(duì)簡(jiǎn)單，通常不配置單獨(dú)的冷卻塔，因此不考慮水冷。

2.2.4 安裝方式及防噪聲要求

壓縮機(jī)的安裝方式可選擇為室內(nèi)安裝或室外安裝。室內(nèi)安裝無(wú)需隔音方艙。室外安裝需要隔音方艙;噪聲（離方艙1m處）要求為：普通型方艙小于75dB（A），降噪型方艙小于65dB（A）。推薦使用帶隔音方艙的室外安裝。

2.3 脫水裝置

脫水裝置按照在加氣站工藝流程中的位置又可以分為低壓脫水（又稱為前置脫水）、高壓脫水（又稱后置脫水）和中壓脫水（又稱壓縮機(jī)級(jí)間脫水）。目前加氣站普遍采用低壓脫水或高壓脫水，中壓脫水很少采用。

2.3.1 低壓脫水裝置

低壓脫水裝置（前置式天然氣干燥器）最主要的優(yōu)點(diǎn)是在壓縮前將天然氣中存在的水分脫除，給天然氣壓縮機(jī)提供較高品質(zhì)的天然氣，可延長(zhǎng)壓縮機(jī)氣閥、活塞環(huán)、填料函等運(yùn)動(dòng)密封件的使用壽命。另一方面，由于大多數(shù)管輸天然氣在長(zhǎng)距離集輸前，經(jīng)過(guò)了相當(dāng)程度的凈化，其中水分含量很低，此時(shí)采用前置式干燥器，由于天然氣壓力較低，整個(gè)脫水系統(tǒng)壓力等級(jí)較低，設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)行、維護(hù)管理都較簡(jiǎn)便。此外，運(yùn)行成本較低也是大部分天然氣加氣站采用前置式干燥器的重要原因之一。

2.3.2 高壓脫水設(shè)備

高壓脫水設(shè)備（后置式天然氣干燥器）實(shí)際上是加壓冷卻脫水法和吸附分離法的串聯(lián)應(yīng)用。與前置干燥器相比，同等處理量的后置干燥器具有更小的體積，電加熱功率也較低。對(duì)后置干燥器運(yùn)行成本影響最大的是再生氣，因?yàn)榧s是干燥器處理量（體積流量）3%～5%再生氣會(huì)浪費(fèi)天然氣壓縮機(jī)功率的3%～5%。以一座CNG常規(guī)加氣站配置2臺(tái)主要功率為160kW的壓縮機(jī)為例，損失的電量大約在10～15kW。從技術(shù)性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及維護(hù)費(fèi)用等方面綜合考慮，前置脫水裝置較后置脫水裝置有更大的優(yōu)勢(shì)，因此推薦采用低壓前置脫水裝置。脫水裝置的脫水能力=單臺(tái)壓縮機(jī)排氣量×臺(tái)數(shù)×1.1。脫水裝置工作壓力選為進(jìn)氣壓力上限。

3 壓縮天然氣加氣站運(yùn)行管理措施

3.1 加強(qiáng)人員安全管理

員工是加油站所有生產(chǎn)活動(dòng)的主體，參與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全過(guò)程。因此，加油站工作人員的行為直接關(guān)系到加油站的安全運(yùn)行。在安全管理過(guò)程中，還必須對(duì)與員工有關(guān)的所有因素進(jìn)行評(píng)審。為避免安全管理中的失誤，全體員工要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范約束個(gè)人行為，做好本職工作，同時(shí)要深入實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理。

3.2 完善維修方案、操作規(guī)范

加油站的機(jī)械設(shè)備很危險(xiǎn)，所有設(shè)備投入運(yùn)行后，必須有完善的規(guī)章制度作為運(yùn)行保證。在此期間，還要制定安全管理和崗位責(zé)任制。對(duì)于加油站不同類型的設(shè)備，應(yīng)制定相應(yīng)的操作規(guī)程。進(jìn)入工作崗位前，所有工作人員均應(yīng)接受專業(yè)培訓(xùn)，了解各設(shè)備的操作工藝和安全操作規(guī)程，避免因操作失誤造成事故。根據(jù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行檢查記錄，制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，定期組織設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保加油站始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 規(guī)范運(yùn)行流程

一般情況下，天然氣從管道內(nèi)部抽取，或從主站輸送到加油站。壓縮處理后，天然氣被輸送到車輛上。加壓天然氣由加氣機(jī)計(jì)量加入車內(nèi)，充氣順序從低氣壓到高氣壓。在此期間，從儲(chǔ)氣井組內(nèi)部采氣。如果高壓井組不滿足充氣壓力要求，建議采用壓縮機(jī)直管完成充氣作業(yè)。由此可見(jiàn)，壓縮工藝的重要性，壓縮機(jī)和脫水設(shè)備的選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，天然氣加氣站的設(shè)備選型與運(yùn)行管理對(duì)于加氣站的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益是非常重要的，選擇合適的設(shè)備與科學(xué)的處理方式，不僅能夠有效保證天然氣的質(zhì)量，同時(shí)還能夠減少天然氣的生產(chǎn)成本，所以，加強(qiáng)天然氣加氣站設(shè)備選型和運(yùn)行管理，是提升能源利用率的前提。

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