压缩天然气(CNG)加气站工艺流程和主要设备研究
   来源:中国科技博览     2020年06月29日 06:15

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张弛

[摘 要]压缩天然气是适用于汽车行使的动力燃料,具有优质、高效、安全、洁净等优点,大力发展压缩天然气,能取得良好的环保效果。CNG加气站主要是压缩普通天然气,然后向汽车等提供动力燃料,其合理发展和运用,能有效减少污染,促进环境可持续发展,。CNG加气站由多种设备组戎,有效结合这些設备,能连成成套系统完成加气过程。为了能充分 发挥CNG加气站的作用,必须严格按照工艺流程设计和建设CNG加气站,并严格选用和结合主要设备。

[关键词]压缩天然气(CNG);加气站工艺;设备

中图分类号:TP750 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)39-0016-01

1 压缩天然气(CNG)加气站的概述

CNG加气站的主要设备由气体干燥器、气体压缩机组和储气瓶组以及加气装置等组成。CNG加气站将这些设备进行有机的结合,连接成为一个成套的系统,通过对运行过程进行控制,形成一个完整的加气过程。

气体干燥器的主要作用是将管道运输过来的天然气进行脱水处理,防止在减压膨胀降温的过程中出现冰堵。气体压缩机是用来对处理过的天然气进行加压。储气瓶组是用来储存加压后的天然气储存设备,经常使用的有两种规格。加气设备一般有加气柱与加气机这两种,主要对以天然气为动力的机械进行加气。

2 CNG加气站工艺系统与设备优化

2.1 压缩机

本文主要对撬装式的压缩机进行介绍分析。撬装式的压缩机组具有可靠性能高,便于安装、维修和运行等特点,设备产生的噪音比较小,对环境的适应能力较强。压缩机是撬装式的结构,在撬装底盘上安装有压缩机和电机及安全控系统等,撬块的外部装设有隔音、防火及降噪作用的防护罩。

撬装式压缩机有以下几个特点:①在压缩机运行的过程中,产生的振动比较小,而且容易损害的部件寿命比较长,在8000小时以上,具有较高的稳定性和可靠性。②压缩机的安装空间占用比较小。③进行维修时容易接近压缩机的内部零件。④由于部件的使用寿命比较长,且不易损坏,对维修人员来说,维修起来较为方便,且维修时间的间隔比较长。由于撬装式压缩机的稳定性比较好,部件能平稳的进行运转,振动比较小,未将振动传递到设备周围的环境中,因此对此种压缩机的安装固定只需砌筑一个能承受模块重量的混凝土基础即可。

压缩机有润滑系统、安全系统和站内的控制系统以及隔音防护罩等组成,不同的部分作用也各不相同,共同对压缩器起到保护的作用。①压缩机的润滑系统的作用。由于压缩机的气缸为无油润滑,合理有效的润能系统,能有效的保障气体的质量。②安全控制系统的作用。不仅PLC控制的油压、油温、过载和气压以及气温与振动等受到安全保护,还布置有多点的超压天然气卸放装置。同时还设置了由PLC进行控制的可燃气体报警装置与自动切断设备,这种设置能使供气与供电系统形成合理的闭锁关系,对压缩机的供电与供气实行自动切断。③站内的控制系统。在加气站实行PLC控制,在每个压缩机的撬块中设置PLC的控制系统。运用PLC对压缩机的所有功能集中进行控制,可以实现对冷却系统和回收系统以及电机等的操作控制,确保压缩机能够安全可靠的运行。④压缩机的撬隔音防护罩。设备中带有隔音防雨的保护外罩,能有效的实现隔音防火的功能。在压缩机的撬体中安装气体泄漏的探测装置,带有报警设备,若气体的泄露量超过或达到设定数值时,就会将整个站内设备关闭。

2.2 储气瓶组和加气设备

储气瓶组是储存压缩天然气的设备,根据储存气体量,可在两种不同规格和型号的储气瓶组中选择适宜的一种。一般清况下,储气瓶的整体结构为无缝,具有安全系数高的特点,有效避免天然气发生泄漏情况。此外,因储气瓶制造工艺先进、设计合理、承载结构科学,所有能有效保护和承载压缩天然气。

加气设备是对天然气动力机械加压缩天然气的设备,主要有加气柱和加气机,均能对车辆加注压缩天然气。加气柱和加气压力系统的组成部分主要有过滤器、加气软管、电磁阀、通用减压阀、三通阀、带电子界面流量计等,加气柱加注压缩天然气的对象是C NG运输车,而加气机加注压缩天然气的对象则是动力为天然气的公交车与出租车。

2.3 脱水设备

压缩天然气CNG加气站的脱水方式按照一般的工艺流程可将干燥设备安装在在压缩机前或后,安装在压缩机前的为低压脱水设备,安装在压缩机后的为高压脱水设备。

1)脱水设备分析。采用低压脱水的好处是为了保护气体压缩机不受到腐蚀损害,可以使压缩机组中不设置冷凝水的导出设备。缺点是低压脱水设备的体积会比较大,脱水量大,对再生能源的损耗比较大。高压脱水设备的好处是体积比较小,且再生的气量较少,干燥后的气体露点会比较低。因为天然气进入压缩设备后,经过压缩会产生冷凝水,含量约占天然气总水分中的70%到80%左右,因此高压脱水设备的体积比较小,使用的脱水剂较少,对再生能源的消耗也比较低。高压脱水的缺点是压力比较高,高达25MPa左右,对容器的制造工艺要求比较高,需要设置必要的冷凝水导出设备,对设备系统的复杂程度有了较大的增加。

2)脱水设备安装选择分析。①若选择使用的压缩机对冷凝水的生成量有限制,并且气体的进站压力能够克服脱水系统产生的阻力时,应选用低压脱水设备。一般进口的压缩机在使用中不能有冷凝水生成。②若选择使用的压缩机对冷凝水的生成量没有任何限制,并配置有一定的导出处理措施等,可选择使用高压脱水设备。③若在压缩机后脱水,应将天然气经过除油等措施,使天然气中含有的水分和油分脱离。

2.4 安全防护装置

(1) 在作业区的天然气管道上应设紧急手动截断阀,一旦发生火灾或其他事故,自控系统失灵时,操作人员可靠近并关闭截断阀,切断气源,防止事故扩大。手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。(2)气瓶组进气总管上应设安全阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。每个储气瓶(井)出口应设截止阀。以保证储气设备的安全运行及发生事故时能及时切断气源。为防止进站加气汽车控制失误撞上储气设施造成事故,储气瓶组或储气井与站内汽车通道相邻一侧,应设安全防撞拦。(3)加气机应设安全限压装置。加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀;加气机的加气软管上应设拉断阀,拉断阀在外力作用下分开后,两端应自行密封。(4)加气站内的天然气管道和储气瓶组应设置泄压保护装置,以便迅速排放天然气管道和储气瓶组中需泄放的天然气。

2.5 自控设置

(1)加气工艺参数检测和自动控制加气全过程,采用计算机实时监视与控制,实现数据集中管理。(2)根据工艺条件用可燃气体传感器监测天然气的泄漏情况,用计算机实时采集显示,设置报警联锁等功能。及时通知操作工检查设备运行情况,防止发生事故。(3)安装和连接控制室内PLC可编程序控制器与液压撬装子站上的仪表信号电缆、控制电缆、自控阀门的气源管线等外网线;新建加气站可燃气体泄漏报警系统。

3 结语

随着天然气在城市能源供应中的普及,CNG越来越多的为燃气汽车所用。作为生产CNG的加气母站,设计合理的工艺流程、配置经济可靠的工艺设备是保证加气站安全、可靠、经济运行的关键因素。CNG加气母站工艺技术不断开拓、完善,工艺设备的合理选择,对于推动CNG加气子站的建设,促进燃气汽车的发展,净化城市环境具有不可替代的作用。

参考文献

[1] 薛鹏涛,杨卫东,许长泳.压缩天然气加气站设备选型与运行管理[J].煤气与热力,2004,12(06):348-349.

[2] 彭辉华.CNG 汽车加气站防火防爆设计[D].重庆:重庆大学,2011.

文章 压缩机 设备