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CNG加气站


发布日期:(2018-7-8)   点击次数:167

cng加气站 

CNG加气站是指以压缩天然气(CNG)形式向天然气汽车(Natural Gas Vehicle)和大型CNG子站车提供燃料的场所,一般分为常规站、母站和子站。

基本概念

CNG压缩天然气加气站

CNG主要以甲烷(CH4),同时含有少量丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)。和汽油相比较,CNG具有较高的辛烷值(100以上)和热值,抗爆性能明显优于汽油,燃烧性能也较好,天然气是一种高自燃点的低密度气体,在正常的温度和压力下,比之汽油不易发生燃烧和爆炸,安全性比较好。是一种理想的具有绿色意义的车用燃料。

CH4+2O2→2H2O+CO2

天然气中的硫化氢含量,直接关系到钢瓶硫化物应力开裂的一项重要指标。在实际运行中,为防备进站天然气中硫化物含量发生超标,加气站应设置脱硫装置。严格控制并降低硫化物含量,有利于燃气汽车的安全使用。

分类

一般根据站区现场或附近是否有管线天然气,可分为常规站、母站和子站。

折叠常规站

常规站是建在有天然气管线能过的地方,从天然气管线直接取气,进站压力0.4Mpa,天然气经过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机进行压缩,经过压缩后压力为25Mpa。然后进入售气机给车辆加气。通常常规加气量在600-1000Nm3/h(标准立方每小时)之间。

折叠母站

母站从天然气线管线直接取气,进站压力1-1.5Mpa,经过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机压缩,然后经有储气瓶(25Mpa)的槽车运输到子站给汽车加气,它也兼有常规站的功能。母站多建在城市门站附近,母站的加气量在2500-4000Nm3/h之间。

折叠子站

子站是建在加气站周围没有天然气管线的地方,一般建设在城市内,以方便车辆加气,或者建设在没有燃气管道敷设的乡镇的工业区,供给天然气作为能源。母站利用压缩机将天然气加压储存,再由专用运输车将25Mpa压缩天然气运往子站,子站再给CNG汽车加气。对于工业区的子站,工艺流程简介:低压或者中压天然气通过压缩机,增压至20-25Mpa,将其压缩到特制的钢瓶或管束,放到带牵引机构的橇车上,运至子站,连接卸气柱经卸气系统进入CNG调压设备,通过减压橇将高压天然气减至用户所需的压力0.2-0.4Mpa后进入输送管网,供给用户使用天然气。

工艺流程

折叠加气母站

CNG加气母站气源来自天然气高压管网,过滤计量后进入干燥器进行脱水处理,干燥后的气体通过缓冲罐进入压缩机加压。压缩后的高压气体分为两路:一路通过顺序控制盘,进入储气井,再通过加气机给CNG燃料汽车充装CNG;另一路进加气柱给CNG槽车充装CNG。

折叠液压加气子站

CNG子站拖车到达CNG加气子站后,通过快装接头将高压进液软管、高压回液软管、控制气管束、CNG高压出气软管与液压子站橇体连接。系统连接完毕后启动液压子站撬体或者在PLC控制系统监测到液压系统压力低时,高压液压泵开始工作,PLC自动控制系统会打开一个钢瓶的进液阀门和出气阀门,将高压液体介质注入一个钢瓶,保证CNG子站拖车钢瓶内气体压力保持在20-22Mpa,CNG通过钢瓶出气口经CNG高压出气软管进入子站撬体缓冲罐后,经高压管输送至CNG加气机给CNG燃料汽车加气。液压加气子站

折叠压缩加气子站

CNG子站拖车到达CNG加气子站后,通过卸气高压软管与卸气柱相连。启动卸气压缩机,CNG经卸气压缩机加压后,通过顺序控制盘进入高、中、低压储气井组,储气井组里的CNG可以通过加气机给CNG燃料汽车加气。

折叠常规站

加气站天然气引自中压天然气管网,经过滤计量后进入干燥器,经干燥处理后,在经缓冲罐后进入压缩机加压,通过优先/顺序控制盘为储气井组充装天然气,或直接输送至加气机为CNG燃料汽车加气,也可以利用储气井组内的天然气通过加气机为CNG燃料汽车加气。

技术说明

CNG加气站的关键技术可分为压缩系统、天然气预处理系统、储存系统和售气系统、控制系统等多个系统。

折叠天然气压缩系统

天然气压缩系统主要由压缩机主机、进气缓冲罐、冷却系统、润滑系统等部分组成。压缩机主机最为重要,它是加气站的心脏,其性能好坏直接影响加气站运行的可靠性和经济性。CNG加气站一般采用排气压力高、排量小的往复式压缩机。从润滑方式分,主要有油润滑和无油润滑两种,对于有油润滑,在其最终排气口后应安装脱油装置。

加气站用压缩机的排气压力一般为25MPa,有的稍高一些,达到28MPa,也有少数厂家的压缩机达到32MPa,但分析表明,以排气压力25MPa时最为经济、可靠和安全。进气压力范围为0.035~9MPa,压缩机排气量可根据不同规模进行选择,范围可为16~2000m3/h,常用排气量为200~300 m3/h。

天然气预处理系统(含净化和调压控制)

进入加气站的天然气在压缩前或压缩后必须经过净化和干燥处理,即要经过脱硫、脱烃和脱水过程。脱硫是指脱除天然气中的硫化氢等酸性气体,以防止设备管线腐蚀和钢质气瓶发生"氢脆现象"。脱烃是指脱除天然气中的轻烃,使乙烷和重烷含量小于3%,以防止发动机点火燃烧不正常。脱水是指脱除天然气中的水分,以防止CNG在减压膨胀降温过程中供气系统出现冰堵。

天然气脱水是预处理过程中最关键的一环,CNG加气站通常选用双塔式干燥器脱水,按脱水装置在站中的位置可分为低压、中压和高压脱水3种方式。高压脱水法若能在配件、阀件质量方面解决好相关技术工艺问题,因其结构紧凑、脱水效果好,是比较好的脱水方案。

天然气经过净化干燥处理后必须达到车用天然气标准方可充入加气站的储气瓶、直接售气或给CNG汽车气瓶加气。我国已经制定了"车用压缩天然气''国家标准(GB 18047-2000)。该标准对车用CNG的含硫量和含水量做出了非常严格的限制规定,要求硫化氢含量小于15mg/ m3,水露点低于最高操作压力下最低环境温度5℃。

折叠控制系统

控制系统的功能是控制加气站设备的正常运转和对有关设备的运行参数进行监控并在设备发生故障时自动报警或停机。国外加气设备的控制系统多采用PLC(可编程逻辑控制器),这种方式可靠性高,能实现设备的全自动化操作,也可远传到值班室实现无人看守,减轻操作工的劳动强度。

折叠储存和售气系统

为避免压缩机频繁启动及在不需要进行充气时提供气源,CNG加气站需设有储气装置。典型的设计是储气系统和售气系统通过优先顺序控制盘的顺序来实现高效充气和快速加气。通常加气站采用分级储存方式,将储气瓶组分为高压、中压和低压瓶组,由优先顺序控制盘对其充气和取气过程进行自动控制。充气时,先向高压组充气,当高压组的压力上升到一定值时,中压组开始充气,等到中压组压力上升到一定值时,低压组开始充气,随后三组气瓶一起充气,上升到最大储气压力后停止充气。取气时,先从低压组取气,当低压组的压力下降到一定值时,开始从中压组取气,等到中压组压力下降到一定值时,开始从高压组取气,随后从三组气瓶一起取气,直到三组储气瓶中的压力下降到与车载气瓶的最高储气压力相等时,停止取气。如果仍有汽车需要加气,则直接从压缩机排气管路中取气,等到汽车加气完成后,压缩机再按照充气顺序完成三组储气瓶组的充气,然后停机。这种工作方式的优点可以保证储气瓶组充气最多,提高其利用率,也可使汽车加气的速度最快。

加气机

1、加气系统:快充式和慢充式

快充加气系统实际与加油机的使用基本一样,一次典型的加气过程需要1~3分钟,有显示屏和计量装置。

慢充是指汽车在一段时间很长的停放时间(例如过夜或两个车次之间)内加气,压缩机在这期间给所有的汽车同时加气,不采用储气装置和顺序充气控制装置。投资小,不需要设置储气装置,而起压缩机的排放量也可以小得多。

2、加气机的类型:快充加气机和加气柱

快充加气机包括计量仪表、顺序取气控制单元、显示单元、温度补偿单元和整套连接软件(软管、脱开装置和加气枪)。

加气柱的两种功能:

(1)不需要进行计算和顺序取气,它可以作为标准快充式加气机的廉价代用品。

(2)它还可以适用于每辆汽车都需要有自己的加气点的慢充系统。

储气装置

(1)DOT储气瓶组

设计压力25MPa,一般不作为地面存储,DOT没有制定地面应用标准的权限;不允许有排污口,初期投资低,运行维修成本高,每3年必须把单元拆开,对每只瓶子进行水压实验。场地面积在50平米以上。属于松散结构,没有结构整体性,容器多,接头多,存在泄漏危险且管线尺寸小,流动阻力大。

(2)ASME容器单元

设计压力27.6MPa,容器壁厚比同等DOT瓶壁厚高出39%,通常作为地面储存。ASME允许容器上有排污口;初期投资高,运行和维修成本低,除一般的外部和内部直观检查外,不需再检测;场地要求5~7m2,坚固,整体结构能更好的承受冲击载荷及地震波动;其容器数量少,接头少,管线尺寸大,流动阻力较小。

(3)地下储气井

设计压力为25MPa,储气井的深度一般为100米。它由十几根石油钻井工业中常用的7英寸套管通过管端的扁梯形螺纹连接而成。其占地面积很小,有利于站场平面布置;虽然初期投资较大,但据四川石油管理局提供的资料表明该储气井至少可以使用25年以上,并可以节省检验维修费,安全可靠性好。其缺点是耐压试验无法检验强度和密封性,制造缺陷也不能及时发现,排污不彻底,容易对套管造成应力腐蚀。

 

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