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 技术论文


天然气加气站设计

沈珏新 韩景宽
中国石油天然气股份有限公司规划总院

摘要:天然气作为汽车燃料具有环保性、安全性、经济性,发展压缩天然气加气站是必要的。加气站的建设具有社会效益和经济效益。介绍了天然气加气站的母站和子站不同的功能:母站与子站的设站距离:母站与子站所需的设备。同时提出了在设计加气站时应注意的事项。

关键词: 天然气 汽车 加油站 设计 设备

当前我国城市的大气污染主要污染源之一是汽车排放的尾气,交通越发达的城市,大气污染就越严重。因此治理汽车排污,使用天然气这一清洁燃料替代汽油是必要的。
天然气代替汽油起步较早的是欧洲的一些天然气资源丰富的国家,其次是部分发达国家,并且发展迅速。美国早在1990年的“清洁空气条例修正案”中就提出,天然气应成为被广泛选择使用的汽车替代燃料。1990年美国已有3.2万辆压缩天然气汽车,并且以每年5%~10%的速度增长。到2000年全世界已有40多个国家发展和推行了压缩天然气汽车。数量约有570多万辆。已建加气站4200多座。上前我国压缩天然气汽车数量不足5000辆,加气站约50多座。

1. 天然气加气站母站及子站

天然气加气母站是具有给天然气汽车加气功能,并可为子站供应压缩天然气的加气站。设备包括压缩机组、地面储气瓶组、售气机、脱水干燥系统等。母站建设宜靠近天然气高、中压管道或储配站,因此选址受到限制。
依靠车载储气瓶运进天然气进行加气作业的加气站称为子站。子站的建设灵活、方便,距母站200km为宜。子站内的设备包括子站拖车、地面压缩机橇、站内储气瓶组、售气机等。
子站拖车分为带压缩机及不带压缩机两类。带压缩机的子站拖车常用于子站占地面积小的场合。拖车车头可以进口也可以使用国产车头。不带压缩机的子站拖车车身长为12.192m;宽为2.438m;高为1.524m。车上储气瓶个数根据加气站加气量决定,储气瓶直径为356mm;长度为11 582mm。设备提供由美国的FIBA公司、CPI公司等。
地面压缩机橇内包括压缩机、驱动机、冷却器、排气系统、通风机、润滑油泵、仪表用空压机、进气缓冲罐、顺序控制盘、橇底座、机载控制盘、安全阀、供电接口以及隔音罩等。子站地面压缩机气量为1500Nm3/h,设备由美国的GEMNI公司、加拿大的克劳斯公司、意大利的赛福公司等提供。国内的供应厂家有重庆气体压缩机厂(CNG压缩机可以橇装成套供应),并可承担工程总承包,负责建站、设备成套安装等工程内容。
站内储气瓶组一般是3个瓶为一组,每个瓶设计压力为281MPa,直径为610mm;长度为6096mm;水容积为1.31m3。一个瓶组的水容积为3.93m3,在压力为25MPa压力下,总容积为983Nm3。储气瓶上有安全阀、排污阀、供气阀。执行标准为美国机械工程师协会制定的美国锅炉和压力容器标准。美国的FIBA公司及CPI公司等都是有经验的供应商。国内供应厂家有北京天海气瓶公司、重庆益民机械厂等。
售气机结构包括计量仪表、加气枪、加气嘴、加气软管(包括自密封拉断阀)、电磁控制阀、电气接线、充装泵、机壳等。国内生产售气机的厂家有北京长空机械有限责任公司、北京长吉加油设备有限公司、四川省科卓工程实业有限责任公司。

2.设计过程中应注意的事项

(1) 坚持安全第一的设计原则

由于城市CNG加气站的选址基本上是依托现有的加油站或与加油站合建,场地紧密。CNG加气站高压操作的特点使其安全问题以及设计可靠性成为设计的关键。在设计中要注意加油站与加气站之前的安全距离。同时在加气岛的周围设防撞柱,以防汽车误撞设备。在站用储气瓶组及压缩机橇之前设置防爆隔墙。管线采用不锈钢管,采用双卡套连接形式,弯头尽量采用弯管器弯制,以减少泄露点。

(2) 加气站建设中应尽量使用国产设备

经过几年建设经验的积累,国内生产厂家对加气站内主要设备的生产已达到相当水准。如站内的主要设备——天然气压缩机,我国于1987年开始着手研制和开发,1989年试制成功并通过国家部级鉴定。此后又进行一系列改进与完善,到目前车用天然气压缩机技术已日趋成熟,技术性能达到国际水平,生产制造水平接近国际水平。如表1所示国产及进口同类型压缩机性能比较中,国产压缩机的易损件寿命比进口产品低,主要原因是国产材料的加工水平没有跟上。但国产压缩机的成套价格要比进口压缩机价格低52%,而且配件供应有保障。
同样国产地面储气瓶及售气机不仅质量有保证,而且售价也比进口产品低。如3.9m3水容积的储气瓶,进口售价为4.5 万美元,国产(80个瓶)只需14万人民币即可。但这里需说明的一个加气子站只需用国外3.9m3水容积的储气瓶3个,而国内产品需80个1.3m3水容积的储气瓶,国产压缩机与进口压缩机比较见表1。

表1 国产压缩机与进口压缩机综合性能及售价比较

项目

重庆气体压缩机厂
天然气压缩机

美国GEMNI公司
天然气缩机
加工精度 较高
供气量(Nm3/h) 1000~1500 250~1200
进气压力(MPa) 5~7.6 6.3~7.7
排气压力(MPa) 25 25
压缩级数 2 2
冷却方式 风冷 风冷
易损件寿命(h) 4000 4000~6000
成套价格 48万人民币/台 12万美元/台
配件供应 有保障 无保障
售后服务 及时 不及时

注:国产压缩机以重庆气体压缩机厂产品为例,进口气体压缩机以美国GEMNI公司产品为例。

通过上述分析,建议今后加气站建设应尽量使用国产设备,这样在施工在与厂家沟通交流比较方便,也有利于今后的运行管理。

 

 

 
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