CNG场站工艺简解

压缩天然气汽车加气站工艺简介压缩天然气•一般指经多级加压到20MPa左右的气态天然气(甲烷为主要成分)。英文缩写CNG。压缩天然气汽车•指以储存在车载高压气瓶中的高压气态天然气为燃料的汽车。英文缩写CNGV。液化天然气•一般泛指经-160℃左右低温液化后可供车辆发动机作为燃料使用的液态天然气。英文缩写LNG。液化天然气汽车•指以储存在车载绝热气瓶中的低温液化天然气为燃料的汽车。英文缩写LNGV。液化石油气•以丙烷和丁烷为主要成分的混合物，它在大气温度条件下，随压力变化易在液态和气态两种状态间转换的烃类，英文缩写LPG。压缩天然气加气站•压缩天然气加气站是指以压缩天然气（CNG）形式向天然气汽车(NGV)和大型CNG子站车提供燃料的场所。•根据站区现场或附近是否有管线天然气，压缩天然气加气站分为标准站、母站和子站标准站•通常建在有低压天然气管线通过的地方，从天然气管线直接取气，天然气通过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组储存或通过加气机给车辆加气。标准站加气量一般在600～1000m3/h之间。母站•通常建在临近天然气管线的地方，从天然气管线直接取气，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组储存或通过加气机给子站车或天然气汽车加气。母站加气量一般在2500～4000Nm3/h之间。子站•建在加气站周围没有天然气管线或不宜使用管道天然气的地方，通过子站转运车从母站云来的天然气给天然气汽车加气，一般还需配置小型增压机和地面瓶组。为提高转运车的取气率，用增压机将转运车内的低压气体升压后，储存在地面瓶组或直接给车辆加气。•根据加气站储气装置水容积V的大小，天然气加气站可分为一级站、二级站、三级站：•一级站：12m3＜V≤16m3•二级站：6m3＜V≤12m3•三级站：V≤6m3CNG供应链CNG的应用依赖于CNG供应链得以实现，因此，应用与CNG的供应链密不可分。当CNG供应端作为城市燃气供应时，建站形式为母站、释放站。母站：取气—压缩—储存—CNG运输；释放站：卸气—减压计量—城镇输配管网。CNG供应端作为车用燃气供应时，建站形式为子母站、标准站。标准站也称常规站，主要是给汽车加气的加气站。标准站：管网取气—压缩—汽车加气；子站：CNG转运拖车（运输车）—卸气—压缩—汽车加气。CNG供应链车用燃气释放站中小城镇子站车用燃气母站拖车（次）高压管道气源标准站车用燃气中压管道气源CNG加气站工艺流程标准站前置脱水工艺流程•经过预处理（脱硫、脱水、分离轻质油）的天然气经进站过滤、计量、调压后，以一定的压力进入天然气深度脱水装置，使天然气水露点达到车用压缩天然气标准，而后进入天然气压缩机进行压缩，压缩后的高压天然气经顺序控制盘进入高、中、低压储气装置，最后通过加气机给天然气汽车加气标准站后置脱水工艺流程•后置脱水工艺与前置脱水工艺的差别则是把深度脱水装置安装在压缩机之后CNG母站工艺流程•在CNG母站，天然气首先经计量、调压后进入净化脱硫和脱水装置，脱除超标的水、硫化氢、二氧化碳，净化干燥后的天然气进入压缩机系统进行压缩，压力达到约25MPa，压缩后的气体经过冷却、分离进入储气瓶组，储气瓶组一般分为高、中、低压三组，通过加压站的高压胶管和快装接头向CNG撬车充气，当撬车上的钢瓶压力达到设定值(一般为20MPa)后，压缩机将自动停止充装。CNG加气站主要设备•一、过滤器用来进行气体缓冲，同时通过内部滤芯的作用，除去气体中的杂质和部分水分，防止对压缩机等设备造成损害。•二、调压器主要用来调整及稳定压缩机进气压力，平稳供气，并防止超压，保证压缩机的安全正常运行。CNG加气站主要设备•三、计量装置加气站进站管线的计量装置主要是指流量计。流量计主要用来显示瞬时流量，并可显示气体的温度、压力、累计流量等参数。通过瞬时流量数据与压缩机的标准排量值相比较，可判断压缩机工作是否正常。CNG加气站主要设备•四、脱水装置天然气在开采过程中不可避免都含有硫、水份和其它杂质，这些物质不仅影响天然气的热值，而且对加气站设备的运行及天然气汽车的使用都有严重的危害：⑴在向汽车充气过程中，管阀件、充气嘴易产生冰堵现象，影响加气；后置脱水装置再生时高压再生气的膨胀过程也容易产生冰堵，影响再生；⑵影响天然气汽车发动机的正常运转；⑶气瓶积水会降低气瓶使用的安全性，尤其是在天然气中含硫化氢的情况下；⑷影响压缩机的正常运转和维护。为了提高天然气加气站和汽车的可靠性、安全性，必须采用干燥、净化手段减少或去除压缩气体中的杂质含量，使之符合要求。•脱水装置的分类脱水装置从工作压力来分一般可分为低压脱水、高压脱水装置；如从所处位置来看低压脱水装置又称为前置脱水装置，高压脱水装置又称为后置脱水装置。前置和后置脱水装置在经济技术方面比较：前置（低压）脱水装置后置（高压）脱水装置1适用于1500～10000m3/h的中、大型站处理气量较大适用于1500m3/h以下的小型站处理气量较小2基本不受压缩机负荷变化的影响，吸附和再生一般为两个独立的封闭系统不受压缩机开、停机的影响因再生气一般是压缩机排出的高压气，要求压缩机连续开机时间一般不低于6个小时易受压缩机负荷变化的影响3提高了压缩机的运行环境，延长了压缩机的使用寿命对管网气质要求不高如管网气质不好（含水、凝析油及固态杂质等），可能对压缩机造成腐蚀、磨损、液击等损伤对管网气质有严格要求4不受高压、低压交变负荷，无润滑油污染，吸附剂、零部件寿命较长维修和运行费用较低吸附剂受高低压切换时的冲击，压缩机中未除掉的润滑油也有可能污染吸附剂，吸附剂寿命缩短，高压零部件易损坏维修和运行费用较高5吸附剂填装量大，再生循环工艺复杂体积、重量大，投资较大吸附剂填装量小，无须再生循环工艺体积、重量小，投资较小•综合以上因素，对于大、中、无油或少油压缩机来说一般选用前置脱水装置；而国产压缩机排出气体带油较多，考虑到油对储气装置和汽车气瓶及发动机可能产生较大危害，故一般采用后置脱水装置CNG加气站主要设备•五、压缩机•压缩机是一种提高气体压力并输送气体的机器。气体经过压缩机压缩后，以达到生产所需的压力并输送到生产岗位上去。它广泛地应用于国民经济各个领域，特别在石油化工生产中，已成为必不可少的关键设备，因此被人们比喻为化工生产的“心脏”。压缩机的分类及特点•容积式压缩机是依靠压缩机工作容积的变化，使气体体积缩小，气体分子彼此接近，从而提高气体压力的机器。此类压缩机又可分为往复式压缩机和回转式压缩机两类。•速度式压缩机是依靠高速旋转的叶片与存在于叶道中的气体，在高速旋转下互相作用，将叶轮的机械能转变为气体的压力能，从而使气体压力提高的机器。这类压缩机的主要型式有离心式压缩机和轴流式压缩机两种。用在天然气加气站方面的压缩机以往复活塞式居多。往复活塞式压缩机按照其气缸排列方式分为对称平衡式、立式、角度式等。进气缓冲过滤器一级气缸一级冷却器一级分离器二级气缸二级冷却器二级分离器三级气缸三级冷却器三级分离器四级气缸四级冷却器四级分离器排气止回阀图3—10压缩机工作流程图CNG加气站主要设备•六、充气控制盘自动顺序控制盘的工作原理：高压储气装置的压力受一个顺序阀的控制，如果高压储气装置充气管线压力低于22MPa，则该顺序阀打开，气体流入高压储气装置。高压储气装置的压力受另一顺序阀的监控，在该压力达到22MPa时，该顺序阀打开，气体流入中压储气装置。中压储气装置的压力也由一个顺序阀监控，当其压力达到22MPa时，该阀打开，气体流入低压储气装置。所有储气装置被充至22MPa后，压缩机向三组储气装置同时充气，压力达到25MPa时，压缩机停机。手动充气控制盘原理同自动控制盘类似，只是切换过程是人为根据充气过程中压力的变化，对高、中、低压储气装置进行充气。CNG加气站主要设备•七、CNG加气机•加气机是将储气装置中的高压天然气充入到车载气瓶中的充气设备。它主要由进气过滤器、单向阀、电磁阀（气动阀）、质量流量计、压力传感器、电脑控制器、加气枪等组成。加气机会对汽车的充气过程进行控制，并根据加气机的流速有顺序的打开低压、中压和高压管路电磁阀（气动阀），当加气结束时自动切断电磁阀（气动阀），停止加气。气体经过质量流量计时，质量流量计会检测出气体的密度、质量等参数的物理信号，通过电脑控制器对质量流量计的传递信号进行分析、处理和转换，并将数据（单价、体积、加气数量等）显示在加气机的显示器上，从而完成一次加气计量过程。CNG的储气系统•目前国内外储气装置的形式有三种：•一、采用大容积储气罐储气；•二、采用储气瓶组(60L或80L)，用管线串联成组储气；•三、采用地下储气井储气。大容积储气罐储气•将CNG(压缩天然气)储存在球形或者圆柱形的储气罐中，水容积2m3～6m3，于上世纪90年代后期广泛使用，优点是管阀联结点少，泄漏因素较低，具有较好的安全性，缺点是爆炸事故发生时，地面冲击波的辐射范围大、强度大。储气瓶组储气•储气瓶组一般选用进口，通常3*1.3m3/只，将若干储气瓶按不同压力分级布置，高、中、低。材质多为无缝优质钢或具有防火功能的缠绕树脂纤维，优点是经济、灵活、建设成本低；缺点是供气阻力大、管阀漏点多，增加了不安全因素。地下储气井储气•是将CNG（压缩天然气）储存在地下储气井内，一般单井水容积2m3～3m3，规范要求，城市建成区≤16m3。采用进口钢材质的套管和钢筋混凝土固井技术，优点是安全牢固、减少占地、爆炸事故发生时减少地面冲击波范围和强度，缺点是耐压试验无法检验强度和密封性、制造缺陷不能及时发现、排污不彻底容易对套管造成应力腐蚀。控制系统•加气站的控制系统分为6个部分，即电源控制、压缩机组运行控制、储气控制、净化干燥控制、系统安全控制、售气控制（含顺序加气控制和自动收款系统）。这6个部分通过计算机和自动阀件来控制。•较先进的CNG加气站可通过调制解调器（MODEM）拨号上网的远程控制系统对各地多座加气站实施远距离集中控制管理（实时监测、故障诊断和排除）。售气系统•CNG母站作为车用燃气用时需要建设售气系统，主要包括高压管路、阀门、加气枪、计量、计价以及控制部分。在加气机上应设置压力表、限压阀、气量标定接口，加气机三线进口处应设置1μm过滤器。先进的售气系统具有微机控制优先顺序加气。环境温度补偿、软管断裂保护、过压保护、计算机自动收款等功能，有的还配备经营管理系统。