〔中國石化重慶石油分公司 重慶 400010〕

中國石化重慶石油分公司目前共有液壓平推式CNG子站8座，液壓平推式子站存在諸多問題，且液壓平推式CNG管束拖車到了更新?lián)Q代的時間窗口。為保證加氣站設(shè)備運行的可靠性和經(jīng)濟性，提高加氣站的市場競爭力，有必要將液壓平推式子站改造為標(biāo)準(zhǔn)CNG子站。

1 液壓平推子站的工藝流程

1.1 液壓平推子站系統(tǒng)的構(gòu)成

液壓平推子站由CNG子站拖車、液壓增壓撬、液體介質(zhì)、卸氣系統(tǒng)、PLC控制柜、加氣機、儀表風(fēng)氣源設(shè)備及氣、油、儀表風(fēng)連接軟管等組成（見圖1）。

圖1 液壓平推子站工藝流程示意圖

1.2 液壓平推CNG子站的工作原理

液壓式CNG拖車將CNG從母站運送至子站作為氣源，子站通過柱塞泵將專用的特殊性質(zhì)的液壓油直接充入CNG管束拖車的儲氣鋼瓶中，將鋼瓶內(nèi)的CNG推出，再通過加氣機把CNG充入汽車的儲氣瓶內(nèi)，實現(xiàn)給汽車加氣的目的。

設(shè)備運行時，由PLC過程控制實現(xiàn)8個鋼瓶依次順序工作。氣動執(zhí)行器根據(jù)PLC控制程序適時開啟和關(guān)閉各鋼瓶的進出口閥門，轉(zhuǎn)換工作鋼瓶。

當(dāng)前一輛拖車的天然氣卸完氣后，由人工調(diào)換快裝接頭到第二輛拖車，實現(xiàn)加氣站不間斷運行。

設(shè)備運行時，除更換拖車時由人工操作外，整套設(shè)備的所有動作均由設(shè)備自帶的PLC進行過程控制，無須人工干預(yù)。

液壓CNG加氣子站工藝流程見圖2。

圖2 液壓CNG加氣子站工藝流程圖

2 標(biāo)準(zhǔn)子站的工作原理

2.1 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站系統(tǒng)的構(gòu)成

標(biāo)準(zhǔn)CNG子站由普通CNG管束拖車、卸氣柱、子站壓縮機、順序控制盤、儲氣井（瓶組）和加氣機及工藝管路等組成。

標(biāo)準(zhǔn)CNG子站工藝流程見圖3。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站工藝流程示意圖

2.2 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站的工作原理

CNG管束拖車將CNG從母站運至子站作為氣源，通過卸氣柱將拖車內(nèi)的CNG卸至子站，分兩路：一路直接進入加氣機，加氣機低壓加入汽車；一路通過壓縮機增壓后，由順序控制盤按高、中、低壓給儲氣井（瓶組）分配供氣，再供給加氣機以中、高壓給汽車充裝。

該裝置由PLC全過程控制，接通管束車后無需人員操作。目前，標(biāo)準(zhǔn)子站的壓縮機有機械式、液壓活塞式等可供選擇。

3 標(biāo)準(zhǔn)子站與液壓平推子站的比較（見表1）

表1 液壓平推子站與標(biāo)準(zhǔn)CNG子站的比較

續(xù)表1

4 改造的必要性

（1）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站是新購大容量管束車減少CNG運輸成本的需要。公司2021年將有10臺管束車到強制報廢期，其中有8臺為液推式管束車，根據(jù)目前市場價，水容積18m3、充裝量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）4540m3的液推式管束車售價約為80萬元/臺，而水容積33m3、充裝量達（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）8512m3的常規(guī)管束車售價約為50萬元?？紤]卸氣率，1臺33m3的常規(guī)管束車運氣量相當(dāng)于1.8臺18m3的液推管束車，即同樣的運輸條件下，常規(guī)管束車的天然氣運費將是液推管束車運費的一半。改用大容量的常規(guī)管束車將大大地減少天然氣的運費。目前天然氣的平均運費約為0.56元/m3，換大容量的常規(guī)管束車后，運費可能下降到0.3元/m3。為減少天然氣運費，提高子站的盈利能力，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

（2）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站可增加子站市場競爭力，是提高銷量的需要。一是液推子站給客戶加氣壓力不足，加氣站競爭能力差。由于液推子站采用管束車氣瓶作為加氣站增壓和儲氣設(shè)備，受氣瓶充裝壓力不得超過20MPa的限制，目前液推裝置調(diào)整的工作壓力范圍為19.5～22MPa，給客戶車輛充裝壓力只能達到17～19.5MPa，不能滿足給客戶充裝到20MPa的要求，造成很多出租車和大客車每天要多充裝一次，造成加氣站競爭能力差，部分客戶（特別是大客車）選擇不在液推子站加氣。標(biāo)準(zhǔn)子站儲氣井壓力可以加到24MPa以上，可以保證每臺車的充裝壓力達到20MPa。二是充裝時“拉氣”現(xiàn)象嚴(yán)重。多車加氣時，由于使用單線加氣機，多個不同壓力的汽車同時接入時會造成已加氣至高壓的汽車加氣速度下降，甚至停止加氣。標(biāo)準(zhǔn)子站采用三線加氣機，按低、中、高的順序取氣，有效地將多臺同時充裝的車輛分散開，最大限度地減輕了“拉氣”的情況。三是液推子站使用幾年后設(shè)備故障多，停業(yè)頻繁，影響客戶體驗。液推子站設(shè)備沒有備用設(shè)計，只要某一設(shè)備發(fā)生故障，即造成整個加氣站停業(yè)，客戶排隊后不能加氣，怨氣較大，客戶體驗差。標(biāo)準(zhǔn)子站設(shè)備故障率明顯較低。四是液推子站換車作業(yè)時，為保證回油干凈，多采用手動換車，多次回油操作，換車時間長，且對調(diào)度要求高，標(biāo)準(zhǔn)子站因有儲氣井緩沖，還能將中壓儲氣井的儲氣增壓后加入高壓儲氣井，保證換車過程中不停止加氣，還能在調(diào)度車輛不到位的情況下維持一段時間加氣，緩解調(diào)度的壓力。為增強子站的市場競爭力，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

（3）將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站是提高設(shè)備安全運行和環(huán)保的需要。一是液推子站使用管束車氣瓶作為增壓和儲氣裝置，最大工作壓力達22MPa，超過氣瓶的最大允許充裝壓力20MPa，違反《特種設(shè)備安全法》，發(fā)生事故時需被追認(rèn)風(fēng)險。標(biāo)準(zhǔn)子站靠壓縮機增壓和儲氣井儲氣，保證管束車的工作壓力在設(shè)計工作壓力以內(nèi)。二是管束車故障多，存在安全風(fēng)險，維修費用高。液推子站用管束車閥門多，接頭也多，前后倉共有氣動閥門16只，手動閥門17只，氣動閥門全部在高壓條件下頻繁開關(guān)，閥門使用壽命短，使用過程中經(jīng)常發(fā)生泄漏，維修費用高。三是液壓油發(fā)生過多次加裝到客戶汽車氣瓶的情況，造成事故。四是發(fā)生過管束車爆破片破裂，液壓油泄漏的環(huán)境事故，影響惡劣；接頭等部位漏油現(xiàn)象嚴(yán)重，地面油污較多，影響環(huán)保。為提高子站的安全運行能力和滿足環(huán)保要求，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

5 改造方案

（1）新增部分。新增卸氣柱、標(biāo)準(zhǔn)子站壓縮機橇（含機械子站壓縮機或液壓活塞式子站壓縮機和順序控制盤）、儲氣井（9個水容積）。

（2）可以繼續(xù)使用的部分。由于標(biāo)準(zhǔn)子站壓縮機配備功率約75kW，與液推子站兩臺柱塞泵配備功率37×2=74kW 相差不大，電力系統(tǒng)可以沿用。

（3）改造后繼續(xù)使用的部分。液推子站使用單線雙槍加氣機，需要送回加氣機廠改造為三線雙槍加氣機。

6 改造經(jīng)濟分析

（1）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站投資預(yù)算見表2。

表2 液推子站改標(biāo)準(zhǔn)子站投資預(yù)算

（2）管束車更新投資。經(jīng)初步詢價，目前市場上液推管束車約80萬元/臺，常規(guī)管束車約50萬元/臺，每站按兩臺配置，改為標(biāo)準(zhǔn)子站后管束車的投資可節(jié)約60萬元。（2020年1月起，公司CNG交由第三方運輸，車輛更新由承運商投資，由于車輛投資節(jié)約60萬元，在CNG運輸價格上能體現(xiàn)節(jié)約，結(jié)算時降低運費。）

（3）經(jīng)濟分析。

按目前在營的南濱路子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站來分析。南濱路子站目前CNG銷量約5000m3/d，年銷量182.5萬m3，母站到南濱路運距72km。液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站經(jīng)濟分析見表3。

表3 液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站經(jīng)濟分析 萬元

加氣站改造總投資約為198.5萬元，改造后年節(jié)約增收費用74.15萬元，投資回收期2.68年，其經(jīng)濟性可觀。

7 結(jié)語

（1）液推子站是購置大容量新車的障礙，改造為標(biāo)準(zhǔn)子站，依表3購大容量新管束車可以節(jié)約天然氣運輸費用46%。

（2）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站后市場競爭力提升，可以引入公交車加氣，銷量可增加20%（表3）。

（3）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站，防止了管束車氣瓶工作壓力超過允許的最大工作壓力20 MPa，并可減少設(shè)備運行故障，杜絕了安全隱患。

（4）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站綜合投資約198.5萬元。

（5）液推子站改造后2.68年可以收回改造投資，經(jīng)濟性較好。