1、浅谈 CNG 母站节能降耗与应用摘要:加气子站将液压增压系统,应用于 CNG 加气子站系统,克服了城市建设用地紧张,建站成本高,远离气源的城市铺设天然气管网比较困难的难题；同时,液压式压缩系统较传统的空气压缩机在加气站的安全运行方面更具优势。本文简单介绍 CNG 加气站工作流程,并针对 CNG 加气站的现有设备及日常运行情况,从各个方面提出合理性建议,以便于解决 CNG母站在节能降耗方面存在的问题。 关键词: 节能降耗 CNG 母站压缩机应用 中图分类号：TE08 文献标识码： A 天然气作为继煤和石油之后的第三大能源,由于其资源丰富、对环境污染小、燃料费用低、使用安全等优势而被世界各国作为汽
2、车的首选代用燃料。下面从加气工艺、设备、节能环保等方面对传统加气工艺装置与节能液压加气工艺装置进行对比分析。 目前, 常见的汽车加气站采用的加气装置有：一是传统式加气子站；二是节能液压式加气子站,由液压增压橇体、车载储气橇体（专用 CNG 拖车）和加气机组成。节能液压式 CNG 汽车加气子站是以自动控制的方式,运用成套专用设备,将特殊性质的液体,以高压充人压缩天然气(CNG)长管拖车的瓶式压力容器中,将容器内的压缩天然气推出,经过过滤,通过站内的加气机实现给以天然气为燃料的汽车加气的设备集合。 一、CNG 加气站基本构成 CNG( Compr essed Natural Gas)加气站主要由气
3、体预处理系统(进站计量装置、过滤器、深度脱水装置、天然气脱硫装置等)、压缩机组、储气装置、加气顺序控制盘、售气机等设备组成。压缩天然气站分为母站、常规站和子站三种: 1.母站,可供天然气储气拖车和汽车用气为一体的综合性大站,往往建在临天然气气管线的地方, 从天然气线管线直接取气,经过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机压缩,然后进入储气瓶组储存或通过售气机给子站。母站的加气量在 25004000m3/h 之间。 2.常规站,建在有天然气管线能过的地方,从天然气管线直接取气,天然气经过脱硫、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售气机给车辆加气。通常常规加气量在 6001000m3/
4、h 之间。 3.子站,建在加气站周围没有天然气管线的地方,通过子站运转车从母站运来的天然气给天然气汽车加气,一般还需配小型压缩机和储气瓶组。为提高运转车取气率,用压缩机将运转车内低压气体升压后,转存在储气瓶组内或直接给天然气车加气。 二、CNG 母站节能降耗具体措施 1 压缩机使用 （1）频电机。CNG 母站压缩机现配套的电机是普通电机。当压缩机启动的瞬间,瞬时电流过大,可能造成电机过载,对电机有一定的损害,更可能减少电机寿命。瞬时耗电量也很大。此外对电网也有一定的冲击。就目前这种情况,可采取一定的措施,来改变现有的问题。如在现有电机基础上,增加变频器。安装了变频器,有以下几个好处:一是在压缩
5、机启动瞬间,减小启动电流,继而减小电机负荷,可有效保护电机,有利于提高电机的使用寿命,在设备维护保养方面有好处。二是在压缩机启动瞬间, 可以减少瞬间巨大耗电量,在节能方面有好处。三是在压缩机启动瞬间,可以有效减小对电网的冲击。 在技术条件允许的情况下,还可根据生产需要, 在生产过程中,动态调整电机负荷,通过调整频率, 达到调整电机转速的目的,以满足不同的生产需求, 这样在节能降耗方面也可起到一定作用。 （2）节能电机。随着电机新技术的发展,有的压缩机现用的电机,虽然能满足生产需求,但已不能更好的满足节能降耗方面的要求了。同时也可考虑,在条件允许的情况下,可以考虑更换一些目前新型号的节能电机。这
6、样既能满足生产需求,也能达到很好的节能降耗目的。 2.压缩机进气压力 在某天然气公司 CNG 管理站,建站初期,由于管道气源压力为 2.5MPa左右,所以当时压缩机选型按照压缩机设计入口压力为 2.5MPa 压力的标准进行的选择。但随着这两年天然气使用速度的突飞猛进,2.5MPa 的管道压力已远远满足不了现场使用需求了,所以管道压力增加到 3.5MPa 左右。而 CNG 母站来气压力由原来的 2.7MPa2.9MPa 左右升至到现在的3.0MPa3.5MPa 左右。因为压缩机运行压力的限制,通过自立式调压阀,通过减压处理,将压力调制压缩机入口压力范围,即 1.8MPa2.5MPa。然后气体进入
7、压缩机,通过压缩机做功,又由 2.2MPa 增至 3.2MPa。 在此减压、增压过程中,造成了双重能源浪费。首先,在减压过程中,频繁的使用调压阀进行减压,必然会增大调压阀的维修量和配件的耗费量,增加生产成本。其次增压过程中,压缩机将天然由 2.2MPa 增至 3.2MPa,这个过程增加压缩机运行时间更耗费电量。无形中对设备也是一种损耗。长远计算,此情况将耗费不上能源。 针对这一情况,可以考虑将压缩机进行改造,将压缩机入口压力范围由 1.8MPa2.5MPa 调至 3.0MPa3.5MPa。这样能有效的减少调压阀的使用频率,更减少压缩机的运行时间,减少了电能的耗费。能更好的达到节能降耗的要求。
8、3.日常的操作和维护。(1)润滑：在设备日常运行中,发现压缩机常见的故障直接或间接的与润滑系统和润滑装置的使用维护不当有关。如果没有好的润滑,就会造成机器部件的磨损。一是润滑油的选择。好的润滑首先要选对润滑油,润滑油型号的选择很重要。二是注油量。日常最重要也是最平凡的就是压缩机曲轴箱注油。按要求,压缩机曲轴箱油位应在1/2 到 2/3 处最好。 如果曲轴箱油油位太高,超出 2/3,首先就会造成曲轴负荷大,曲轴阻力增大,就会做无用功,造成耗能多。还可能产生泡沫,造成泡沫飞溅,影响润滑油的粘度和寿命,润滑油质量不好,直接影响润滑效果,以及生产成本的浪费。若在夏季,还可能造成润滑油散热效果不好,造成
9、油压高,很可能会损坏密封件；如果曲轴箱油位太低,没有及时加油,就会引起各润滑点不能正常润滑,造成机件磨损。 注油量在整个润滑环节是至关重要,有的 CNG 母站运行班倒班期间,就发现由于操作人员的操作习惯,个别时候会发生油位过低或过高现象。这些都会加剧设备的磨损情况。而根据时间生产情况,我们可以采取了一些措施,如加强操作人员对润滑方面的知识,并对加油次数和加油量进行严格控制,并做好记录。让他们在严格的制度和明白原理的情况下,改掉以前不良的操作习惯,这样将收到良好的效果。这为减少了润滑油的浪费起到了关键作用,并对设备起到更好的润滑效果,减少了机器配件磨损量,有效的节约了生产成本。 (2)充装。在充
10、装过程中,但撬车比较少时,由于压缩机瞬间启动耗电量是极大的,如果用一台压缩机对一辆撬车进行单充,频繁启动压缩机,就会造成很大浪费。一般情况下,如果实际条件允许,尽量等两台车,进行双充。这样通过减少单充的次数,来减少用电量,更好的节约能源。 4.建立废气回收系统 压缩机系统各级排污泄放的天然气不应随便排空,需要将其全部进入废气回收罐,同时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, 油水沉淀在罐的底部,而天然气则上部排出进入缓冲罐,从而可以达到资源合理利用、保护环境和减少浪费的目的。 CNG 母站压缩机的选择、使用与保养直接影响到实际生产的安全和经济效益, 想达到节能降耗目
11、的,首先要解决压缩机问题。现场人员操作也是节能降耗的关键,要培养操作人员节约意识。及时整改设备实际运行中存在的问题,提高工作效率,增加经济效益。 三、传统式加气子站和节能液压式加气子站工艺装置对比 1. 传统式加气子站 压缩天然气由专用 CNG 气瓶拖车运来或管道输送的天然气,经卸气柱进人压缩机进行压缩,压缩天然气经顺序控制盘进人加气机和储气瓶(或储气井),最高压力达到 25MPa。该系统由 CNG 拖车、卸气柱、压缩机、顺序控制盘、加气机、储气瓶（或储气井） 、控制室等组成。 2. 液压增压撬体、车载储气撬体（专用 CNG 拖车）和加气机系统 加气工艺流程为：首先,将储气瓶拖车停至站内固定停
12、车位,并利用液压系统将储气瓶拖车框架顶升起（仰角 10左右） ，通过车载操作前后仓的全硬管 31.5MPa, 阀门、气路、油路快装接头与橇体液压管路和泄气管路连接,当为汽车加气时,由控制气源装置为气动执行器提供动力,通过PLC 控制程序自动控制完成加气过程。该系统由储气瓶拖车、子站橇体、加气机、控制室组成。 传统加气子站加气装置需用的设备多,占地面积大,土建施工工程量大,投资费用高。液压式天然气汽车加气子站是从国外引进的专利技术,是以自动控制的方式,运用成套专用设备,将特殊性质的液体,以高压充人压缩天然气(CNG)长管拖车的瓶式压力容器中,将容器内的压缩天然气推出,经过过滤,通过站内的加气机实
13、现给以天然气为燃料的汽车加气的设备集合。该套加气子站将液压增压系统,应用于 CNG 加气子站系统,克服了城市建设用地紧张,建站成本高,远离气源的城市铺设天然气管网比较困难的难题,是目前世界上主要厂商首选的加气站。 四、节能液压式 CNG 汽车加气子站工作原理 节能液压式 CNG 汽车加气子站由三大部分组成：液压增压橇体部分、车载储气橇体部分(专用 CNG 拖车)和售气（加气机）部分。液压增压橇体部分由液压系统、动力系统、自动控制系统等构成,主要作用是在自动控制系统的监控下,通过本橇体中的液压系统,将专用 CNG 拖车上储气管束中的 CNG 以平稳的压力和速度推出到加气机,再由加气机给 CNG
14、燃料汽车加气。车载储气橇体部分是专用的 CNG 拖车,是在普通 CNG 拖车的基础上,根据节能液压式 CNG 汽车加气子站的需求而改装的,是节能液压式 CNG汽车加气子站的重要组成部分,承担了运输、储存 CNG 的任务,而且还承担了加气管道的作用,使工艺管线简单化, 节约了管线,提升了效率。 1.液压增压系统撬体 子站以自动控制的方式,运用成套专用设备,将循环油液体, 以高压注人装有 CNG 的长管拖车瓶式压力容器中,将容器内的 CNG 推出,经油气分离、过滤,通过站内的售气机实现给以 CNG 为燃料的汽车加气的设备集合。橇体内安装有子站的心脏设备高压油泵、油箱、防爆接线箱、气体缓冲罐、在线滤
15、油装置,橇体内和橇体外操作台以及油气管路、外接软管和防爆照明灯等。 2.专用半挂拖车 包括储气钢瓶、集装箱框架、车载举升液系统、车载操作前、后仓。主要功能是储存、运输从加气母站注人的 CNG ,通过车载操作前后仓的全硬管 31.5MPa,阀门、气路、油路快装接头连接相应橇体液压管路和泄气管路, 经过自动控制完成加气过程。 3.电气控制柜 含 PLC 可编程控制器、触摸屏、软启动器、隔离栅、按钮、电磁阀和空气断路器、电机软启动器等主要部件。通过 PLC 控制程序控制整个子站系统的自动运行,对子站设备进行自动监控, 并在面板上实时显示设备的工作单元、工作的压力、温度、电机电流等动态工作参数。 4.
16、控制气源设备 控制气源设备是由优质小型压缩机、气源净化装置、吸附式干燥机等组成的橇体,它的作用是为控制系统提供干燥、洁净的压缩空气,供气动执行器使用。最大限度地减少压缩空气中的水、油等杂质对自控系统的影响,使系统电磁阀、气动执行器能长期稳定工作。 5.自动控制系统 将设备监控自动控制系统、加气站销售管理系统整体开发, 大大提升加气站的安全管理水平、设备管理水平和销售管理水平。 （图 1） 五、节能液压式加气子站与传统加气子站运行的安全性对比 传统加气子站使用的压缩机为空冷式或风冷式空气压缩机,压缩机进气缓冲罐、废气回收罐、液气分离器、各级冷却器均属压力容器,它们本身存在物理性爆炸的危险；同时,
17、由于它们涉及的介质天然气又极易燃易爆。因此, 物理性爆炸和化学性爆炸的危险同时存在。如果这些设施、设备或管道设计、制造有缺陷, 施工安装、操作使用或管理不规范, 都有可能引发爆炸和火灾事故。如果安全阀、压力表等设置不齐全、损坏或装设错误, 或未定期校验, 操作人员擅离岗位或巡检不到位, 也可能因承受的压力超过其承载能力而造成爆炸。 节能液压式加气子站以自动控制的方式, 运用成套专用设备, 将循环油液体, 以高压注人装有 CNG 的长管拖车瓶式压力容器中, 将容器内的 CNG 推出, 经油气分离、过滤, 通过站内的售气机实现给以 CNG 为燃料的汽车加气。其压缩系统为液压式, 较空气压缩更具安全性。 总之, 节能液压式加气子站,以其投资少、占地少、设备安全性高、自动控制水平高以及克服了加气站远离气源铺设天然气管道困难的难题等优势, 被越来越多的汽车加油加气站所认同。 参考文献: 1.孔金凤,王梅山.CNG 加气站建设管理中应注意的几个问题.油气储运,2007(8),5053. 2.郁永章,高其烈,冯兴全等.天然气汽车加气站设备与运行.北京中国石化出版社.
