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我國(guó)天然氣資源豐富，儲(chǔ)量估計(jì)為3．8×10¨m ，居世界第三位 J。天然氣替代汽油作為汽車(chē)燃料，能有效降低汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的污染 。車(chē)用天然氣通常有LNG和CNG兩種。其中LNG多用于長(zhǎng)途客車(chē)、重卡等，CNG則多用于城市公交車(chē)和出租車(chē)等。CNG加氣站的建站方式通常有兩種，一種為常規(guī)站，另一種為母站和子站 。常規(guī)加氣站是指從站外天然氣管網(wǎng)取氣，經(jīng)過(guò)工藝處理并增壓后，通過(guò)加氣機(jī)給汽車(chē)CNG儲(chǔ)氣瓶充裝的場(chǎng)所，是CNG汽車(chē)產(chǎn)業(yè)必不可少的組成部分，也是交通系統(tǒng)的重要組成部分 J。母站和子站的形式為母站從管網(wǎng)取氣，經(jīng)壓縮機(jī)增壓后充裝至車(chē)載儲(chǔ)氣瓶組，經(jīng)拖車(chē)運(yùn)輸至CNG子站使用。

加氣站的經(jīng)濟(jì)效益與工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型有關(guān)，優(yōu)化設(shè)備選型是提高加氣站經(jīng)濟(jì)效益的前提和基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)規(guī)模取決于加氣站的日加氣量和高峰時(shí)期的小時(shí)加氣量。加氣量在全天不同時(shí)刻有很強(qiáng)的不均衡性。因此在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)要考慮這種不均衡性，否則會(huì)出現(xiàn)所選設(shè)備負(fù)荷遠(yuǎn)大于實(shí)際負(fù)荷的現(xiàn)象，造成投資過(guò)大、資源浪費(fèi)；也可能出現(xiàn)設(shè)備負(fù)荷過(guò)小，滿足不了高峰時(shí)加氣的需求，造成加氣時(shí)間延長(zhǎng)、加氣站汽車(chē)擁堵及壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)等，最終影響經(jīng)濟(jì)效益。合理的設(shè)備選型，應(yīng)該在用氣高峰時(shí)，可滿足用氣需求，且具有較高的運(yùn)行效率，即各設(shè)備潛能得到較大發(fā)揮，減少不必要的能耗浪費(fèi) 。

本文結(jié)合CNG常規(guī)加氣站的工藝流程，以擬建加氣站日加氣能力、站外管網(wǎng)壓力、管網(wǎng)氣質(zhì)情況、建站位置、占地面積、加氣時(shí)間集中與否、停運(yùn)影響大小等基本條件為基礎(chǔ)，根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，給出CNG常規(guī)加氣站主要設(shè)備的選型方法，為加氣站的高效運(yùn)行提供參考。

1 常規(guī)加氣站的裝置和設(shè)備及工藝流程

CNG常規(guī)加氣站通常包括調(diào)壓計(jì)量設(shè)備、脫硫裝置、脫水裝置、壓縮機(jī)、程序控制盤(pán)、儲(chǔ)氣設(shè)施、CNG加氣機(jī)及工藝管路和控制系統(tǒng)等，控制系統(tǒng)包含站級(jí)SCADA 系統(tǒng)和銷(xiāo)售管理系統(tǒng)等 。

其中，調(diào)壓計(jì)量設(shè)備用于對(duì)管網(wǎng)來(lái)氣的調(diào)壓計(jì)量，減小波動(dòng)，保護(hù)壓縮機(jī)；脫硫裝置對(duì)來(lái)氣進(jìn)行脫硫，使其達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；脫水裝置是除去來(lái)氣中的水；壓縮機(jī)為管網(wǎng)來(lái)氣增壓；程序控制盤(pán)將CNG依照一定的次序輸送至儲(chǔ)氣系統(tǒng)；儲(chǔ)氣系統(tǒng)分為儲(chǔ)氣瓶或者儲(chǔ)氣井，儲(chǔ)氣設(shè)備的選用應(yīng)能避免壓縮機(jī)頻繁啟停；加氣機(jī)則為汽車(chē)充裝CNG。

2 常規(guī)站的主要設(shè)備選型

2．1 調(diào)壓計(jì)量設(shè)備

天然氣從外部管網(wǎng)進(jìn)入加氣站前，通常先經(jīng)過(guò)調(diào)壓計(jì)量設(shè)備。為保證壓縮機(jī)的正常、安全、高效運(yùn)行，當(dāng)管網(wǎng)壓力下限和上限的波動(dòng)范圍過(guò)大時(shí)，需對(duì)管網(wǎng)人口壓力進(jìn)行調(diào)整，之后再進(jìn)入壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的選型應(yīng)使進(jìn)氣壓力變化范圍較小，越小越有利于壓縮機(jī)的穩(wěn)定和低能耗運(yùn)行。調(diào)壓設(shè)備的選型方法如下：

給定管網(wǎng)壓力下限P i 工作壓力P。、壓力上限P (MPa)。據(jù)此判斷是否需要設(shè)置調(diào)壓設(shè)備以及調(diào)壓后的壓力值、壓縮機(jī)工作壓力范圍和工作點(diǎn)壓力。

判斷1：如果P >((P i +0．1)×2—0．1)，且P�！�((P i +0．1)X 2—0．1)，則壓縮機(jī)工作壓力為P。；下限值為P i ；上限值調(diào)壓為P。。

判斷2：如果P >((P i +0．1)×2—0．1)，且P0>((P i +0．1)X 2—0．1)，則壓縮機(jī)工作壓力為((P +0．1)×2—0．1)，下限值為P i ，上限值調(diào)壓為((P +0．1)×2—0．1)。

判斷3：如果P ≤((P i +0．1)×2—0．1)，則壓縮機(jī)工作壓力為P。，下限值為P ，上限值為P無(wú)需調(diào)壓設(shè)備。

計(jì)量設(shè)備的選型在滿足管網(wǎng)壓力要求下，能夠精確計(jì)量進(jìn)氣量即可。

2．2 脫硫裝置

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，車(chē)用天然氣含硫量不得大于15 rag／1TI ，而管網(wǎng)氣源的含硫量可能會(huì)高于這一數(shù)值，特別是在川渝地區(qū)。為了滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)站需根據(jù)管網(wǎng)氣質(zhì)條件來(lái)確定是否選用脫硫裝置。脫硫裝置可選為單塔或雙塔(宜選擇雙塔)。脫硫塔由床層、支承板，頂部和底部的氣體進(jìn)口、出口管和分配器、裝料孔和排料孔以及測(cè)試接口、排污口、壓力表插孔等組成。

目前，常規(guī)站對(duì)原料天然氣的脫硫方法，是使天然氣流經(jīng)脫硫塔內(nèi)的脫硫劑(通常為氧化鐵)床層，所含硫化氫與脫硫劑反應(yīng)生成硫的化合物而將硫除去。脫硫劑在脫出一定的硫化氫后逐漸失效，需要進(jìn)行再生或更換新的脫硫劑。脫硫塔脫硫能力=壓縮機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)排量×臺(tái)數(shù)。進(jìn)氣壓力低限為管網(wǎng)最低進(jìn)氣壓力；高限為調(diào)壓后的壓縮機(jī)最高進(jìn)氣壓力X 1．1。

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 。

(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)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％ 一5％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lO一15kW 。

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。