压缩天然气_CNG_加气母站的工艺设计方案

一、 CNG 加气母站工艺设计 方案的确定原则
CNG 加气母站工艺流程的设计 , 直接关系到建 站投资、 运行成本、 站的运行效率、 长期运行中对各 种因素变化的适应性及运行的安全可靠性, 其工艺 方案设计应根据气源条件、 环境状况、 加气量和加气 车辆的条件, 经综 合分析和经济技 术对比后确定。 根据现行国家标准 车用压缩天然气 ( GB18047 ! 2000) 和 汽 车 加 油 加 气 站 设 计 与 施 工 规 范 ( GB50156 ! 2002) 的规定, CNG 加气站的工艺流程 应包括以下几个部分。 ( 1) 原料天然气气质处理 ( 脱硫、 脱水、 过滤) 。 ( 2) 计量及调压。 ( 3) 天然气增压。 ( 4) 高压天然气储存及分配。 ( 5) 天然气充装。 上述工艺流程的变化主要根据不同的脱水方式
响大 ; 储气 井 因接 头 少, 根据 高 压 地下 储 气 井 ( SY/ T 6535 ! 2002) 的规定, 每 6 年进行一 次全面 检查 , 每次总费用不到 1 ∃ 10 元, 只需 1~ 2 天 , 对
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生产影响小; 大容积储气瓶的定期检查费用及时间 介于两者之间。在使用年限上 , 小容积储气瓶的正 常使用年限为 10~ 15 年 , 大容积储气瓶及储气井的 正常使用年限可达到 20~ 25 年。在占地面积上, 小 容积储气瓶数量多, 240 只 50 L 的储气钢瓶安装完 毕后占地面积约为 45 m 2 ; 9 只 1. 3 m 3 的大容积储 气钢瓶安装完毕后占地面积约为 20 m ; 6 口储气井 占地面积仅为 7. 5 m 2 , 约为小容积储气瓶的 1/ 6 。 目前 , 安全性是 CNG 加气 站设计与建设 考虑 的第一要素, 国内新建的 CNG 加气母站主要采用 大容积储气瓶和储气井两种方法。
压缩天然气 ( CNG) 汽车加气站是我国 加强环 保, 开发清洁汽车的高新技术产业之一 , 目前发展迅 速。由于城市内燃气管网铺设难度大, 土地占用费 用和 CNG 站建设成本高 , 因此, 最佳替代方案是在 郊区建设 CNG 加气母站。
来确定。 CNG 站可采用两种工艺流程方案, 一种方 案是, 原料天然气进站后, 先经过滤、 计量、 调压进入 缓冲罐 , 再进入前置脱水装置进行深度脱水, 使露点 不高于 - 54 ∀ ( 常压下 ) , 脱水后的天然气进入压缩 机 , 经四级增压, 达到 25 M Pa 后进入储气装置或直 接给车辆加气; 另一种方案是, 原料天然气进站后, 先经过滤、 计量、 调压进入缓冲罐 , 再进入压缩机 , 经 四级增压, 达到 25 M Pa 后进入后置高压脱水装置 进行深度脱水, 使露点不高于- 54 ∀ ( 常压下) , 脱水 后的天然气经分配装置进入储气装置或直接给车辆 加气。无论采用何种技术方案, 都要根据原料天然 气的组分和含水量变化情况来确定。
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四、 CNG 加气母站系统的 构成及其功能
1、 进站安全切断系统 进站天然气管道上设置有自动紧急气 动切断 阀, 采用气 电联动方式, 在站内出现天然气泄漏等 紧急情况时可自动切断天然气进气 , 保证安全。 2、 调压系统 考虑到城市管网来气压力随城市民用气量的小 时不均匀性会产生波动, 为保证压缩机进气压力平 稳, 压缩机能尽可能在最佳设计点上工作, 避免超压 停机保护。城市内 CNG 加气母站内一般设置一套 调压系统。 3、 计量系统 CNG 加气母站 用气量 大, 如 果采用 涡轮流 量 计, 会产生较大输差 , 给经营者 带来极大的经 济损 失。为避免这种情况 , 站内应提高计量精度, 采用高 级孔板流量计计量 , 并采用单片机方式控制、 计量 , 同时在计量系统后设阻尼器, 减少压缩机吸气产生
五、 结束语
与汽油燃料相比, 燃气汽车有害物质排放量大 幅度降低 , CO 降低 60% ~ 98% , H C 降低 20% ~ 71% , 并且不含铅、 多环芳烃等致癌物, 可大大减轻 空气的污染程度。 CNG 资源丰富, 运输价格低廉, 虽然在动力性能上稍低于燃油, 但汽车使用也能充 分满足道路运输的要求 , 有利于降低运输成本, 提高 经济效益, 是今后重点开发和推广的清洁燃料。
三、 工艺设计方案的选择
1、 深度脱水方案 根据 现 行 国 家 标 准
车用压缩天 然气
表 1 前置脱水与后置脱水 方式的优缺点比较 脱水方式 前置脱水 优点 安装在天然气压缩 机前 , 对压 缩机 有良 好的 保护 作用 采用闭式循环余气 再生 方式 , 不另 耗再 生天 然气 低压 容器 , 单台处理量大 压力 低 , 安全性好 , 阀件寿命长 , 购置费较低 后置脱水 无论原料天然气含 水量 如何变 化 , 因压 缩机 已进 行了增压处理 , 压缩后 的天然 气含 水量 变化 不大 , 都能保证脱水彻底 设备 占地面积小 , 购置费较低 采用高压气减压再生方式 , 要消耗一定量的高压 再生天然气 由于是高压容 器 , 单 台处理 量不能 达到 很大 , 否 则成本太高 压力高 , 安全性较差 , 阀件寿命短 , 购置费较高 安装在天然气压缩机后 , 对压缩机无保护作用 购置费较高 缺点 如果原料天然 气含水量 不准确 或含水 量变 化太 大 , 将导致脱水不彻底 设备占地面积较大
( 收稿日期 : 2006 03 30)
编辑 : 杜
娟
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油
气
储
运
2007 年
作
范华军 潘正鸿 李美蓉 工程专业在读博士。
者
介
绍
1975 年生, 1998 年毕业于西南石油学院机械设计及制造专业, 现为中国石油大学( 北京) 油气储运 工程师 , 1970 年生 , 1992 年毕业于中国石油大学 ( 华东) 油气储运工程专业, 现在中国石油大学 ( 华 东) 储运与建筑工程学院从事天然气储存研究工作。 副教授 , 1966 年生 , 1989 年毕业于石油大学 ( 华东) 应用化学专业, 1995 年获石油大学 ( 华东 ) 环境 工程专业硕士学位, 现在中国石油大学( 华东 ) 化学化工学院从事应用化学及油田化学的教学与研 究工作。
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的脉动效应对计量的影响。 4、 天然气含水分析系统 在脱水装置后设置在线微量水分析仪, 实时监 测脱水后天然气中的水含量 , 二次仪表设在仪表间 内 , 如果发现露点高于 - 54 ∀ ( 常压下 ) , 则自动切换 脱水装置。 5、 CNG 加气母站安全监控系统 CNG 加气母站内设置可燃气体报警器, 监测压 缩机房、 低压脱水室等处泄漏的天然气的浓度, 同时 可燃气体报警器与压缩机控制柜及进气管道电磁阀 联锁, 可自动切断压缩机进气。 6、 自动化控制系统 CNG 加气母站实行高度自动化的控制管理 , 以 工控机及可编程控制器 PL C 为核心 , 采用温度及压 力传感器实现各级压力超压、 油 / 水压低压报警和过 载保护、 自动记录与故障显示。 7、 工艺冷却系统 根据地理位置的不同 , 压缩机可采用水冷却方 式、 水 气混合冷却方式或空气冷却方式 , 脱水装置 可采用空气冷却方式进行冷却。 8、 高压管道及设备的安全泄放系统 站内各级安全泄压的天然气按照泄放压力的不 同 , 应分高、 低压两级 , 通过站内的泄放系统放空点 集中泄放, 避免因分散泄放产生安全隐患。 9、 废气回收系统 压缩机系统各级排污泄放的天然气应进入废气 回收罐 , 在废气回收罐内设置高效过滤分离装置 , 将 排污气中所含的油水进行分离, 油水沉积在罐的底 部 , 天然气经上部排出进入缓冲罐, 从而达到保护环 境和减少浪费的目的。
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油
气
储
运
2007 年
设计施工
压缩天然气( CNG) 加气母站的工艺设计方案
郭 忠 明*
( 中国石油吐哈油田销售事业部 )
隆立红
( 中国石油管道公司第四项目部 )
郭忠明 隆立红 : 压缩天然气 ( CNG) 加气母站的工艺设计方案, 油气储运 , 2007, 26( 5) 40~ 42。 摘 要 阐述了压缩天然气 ( CNG) 汽车加气母站工艺设计方案的确定原则。 以前置脱水为 例, 介绍了 CNG 加气母站的工艺流程 , 结合 车用压缩天然气 ( GB18047- 2000) 标准, 分析了两种 深度脱水方案的优缺点以及脱水方案的确定方式 。从占地面积 、 安全性、 使用年限等六个方面对小 瓶储气、 大瓶储气、 储气井储气三种储气方案的优缺点进行了比较 。着重介绍了 CNG 加气母站必 备的各系统的构成及其功能。 主题词 压缩天然气 ( CNG) 加气母站 工艺 设计方案
( GB18047 ! 2000) 的规定 , 在汽车驾驶的特定地理 区域内 , 在最高操作压力下, 车用 CNG 的水露点不 应高于 - 13 ∀ 。当最低气温低于 - 8 ∀ 时 , 水露点应 比最 低 气 温 低 5 ∀ ( 相 当 于 在 常 压 下 不 高 于 - 54 ∀ ) 。 而原料天然气在开采生产过程中进行的脱 水处理仅满足了民用气的标准, 即在天然气交接点 的压力和温度下, 天然气的水露点应比最低环境温 度低 5 ∀ 。为保证站内储气系统及车载储气瓶的使 用寿命及安全, 延长压缩机的使用寿命, 站内必须设 置深度脱水装置, 使其露点不高于- 54 ∀ ( 常压下) 。 脱水可在天然气增压前或增压后进行, 分别称为前 置脱水和后置脱水, 脱水方式的优缺点比较结果见 表 1。如果来气气质稳定 , 含水量变化不大, 一般采 用前置脱水方式 , 否则选用后置脱水方式。为了有 效提高 CNG 的质量, 目前国内市场上也有压缩机 前后都加脱水装置的 CNG 站。
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的( 水容积 ) CNG 加气母站 , 现有以下三种储气方法
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气
储
运
2007 年
大容积储气瓶数量少 , 系统阻力小 , 而且制造 要求 高, 目前均采用进口产品 , 安全系数高; 储气井深埋 地下 , 单位容积较大 , 接头少, 管壁厚, 发生爆炸的危 险性小 , 同时储气井受环境温度影响小。在检查费 用及时间上, 小容积储气瓶因瓶阀多 , 根据 气瓶安 全监察规定 , 每两年需开瓶检查一次, 每次检查费 用为 2 ∃ 10 元 , 每次检查需要 7~ 10 天, 对生产影