CNG加氣站常規(guī)站氣損控制措施

吳建祥朱厚明 羅楊莫政平

（1.西南油氣田分公司重慶氣礦；2.西南油氣田分公司質(zhì)量安全環(huán)保處）

CNG加氣站常規(guī)站氣損控制措施

吳建祥1朱厚明1羅楊1莫政平2

（1.西南油氣田分公司重慶氣礦；2.西南油氣田分公司質(zhì)量安全環(huán)保處）

減少氣損是 CNG加氣站常規(guī)站節(jié)能的關(guān)鍵措施。結(jié)合常規(guī)站的工藝流程，重點(diǎn)分析了計(jì)量誤差、放空、排污、工藝設(shè)備缺陷等造成氣損的原因，提出了減少氣損的對應(yīng)措施。以某加氣站氣損異常治理為實(shí)例，針對不同的氣源情況，提出了設(shè)備優(yōu)選、加強(qiáng)保養(yǎng)、工藝優(yōu)化等減少氣損的方法，為 CNG加氣站推進(jìn)節(jié)能管理工作提供技術(shù)指導(dǎo)。

CNG加氣站 常規(guī)站 氣損 節(jié)能

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，CNG加氣站作為一種提供清潔能源的平臺應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)揮越來越大的作用。根據(jù)站區(qū)現(xiàn)場或附近是否有管線天然氣，CNG加氣站可分為常規(guī)站、母站和子站。除人工費(fèi)外，常規(guī)站運(yùn)行成本主要有天然氣、電、水、脫硫劑、脫水劑、潤滑油、工藝配件消耗。其中，天然氣氣損程度是影響加氣站經(jīng)濟(jì)效益的一個重要因素。

1 CNG加氣站常規(guī)站產(chǎn)生氣損的原因

CNG加氣站常規(guī)站的一般流程是連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)獲得天然氣，經(jīng)計(jì)量、增壓、脫水后儲存或銷售[1]。 由 于 整 個 流 程 工 藝 設(shè) 備 較 多 ， 設(shè) 備 放 空 排 污時不可避免地產(chǎn)生氣損，一般用輸差來量化氣損程度。產(chǎn)生氣損的原因主要有以下幾種。

1）計(jì)量本身的誤差。CNG 加氣站常規(guī)站的計(jì)量裝置由氣源處的流量計(jì)和銷售機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)組成。對川渝地區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)目前流量計(jì)采用最廣泛的是羅茨流量計(jì)，少部分站采用了高級孔板閥。其中高級孔板閥受人的維護(hù)保養(yǎng)、上下游直管段長度和粗糙度、差壓信號管路以及儀表自身誤差的影響，出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)確的機(jī)率較大。羅茨流量計(jì)的精度達(dá)到了±1.5%，但對氣源的氣質(zhì)要求較高，若氣源臟，含水量高，則計(jì)量偏大。銷售機(jī)采用的美國費(fèi) 希爾·羅 斯蒙 特質(zhì) 量流 量計(jì) （或丹麥 massflo 質(zhì)量流量計(jì)）是依據(jù)科氏力原理來測量流體的質(zhì)量流量的，受環(huán)境因素影響較小，精度控制在±0.5%以內(nèi)。天然氣密度可能發(fā)生變化，當(dāng)密度變小時，質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量值小于真實(shí)體積值，造成氣損增大。

2）放空、排污損耗。在 CNG常規(guī)站整個工藝流程中，不同管段和設(shè)備均會設(shè)置放空和排污閥，壓縮機(jī)組低壓放空一般直接排入大氣；進(jìn)氣分離器排污時也帶走部分氣體；脫水裝置各過濾器、分離器排污時均會帶走氣體；儲氣井排污也將帶走部分氣量，各個環(huán)節(jié)的放空排污均會造成一定程度的天然氣損耗。

3）工藝設(shè)備泄漏。安全閥、放空閥、排污閥等因使用時間久、產(chǎn)品質(zhì)量、保養(yǎng)不到位等原因產(chǎn)生內(nèi)漏，造成氣體泄漏；電磁閥和拉斷閥密封不嚴(yán)，三通槍閥泄漏；壓縮機(jī)組活塞桿磨損，與填料不能完全密封，導(dǎo)致高壓天然氣竄入曲軸箱從呼吸口冒出；加氣機(jī)電磁閥因氣質(zhì)臟關(guān)閉將產(chǎn)生高壓時不計(jì)量，導(dǎo)致氣損增大。

4）工藝設(shè)備缺陷。填料靠氣體壓力進(jìn)行密封 ， 填 料 在 密 封 過 程 中 會 泄 漏 部 分 天 然 氣[2]， 目 前仍有部分加氣站的壓縮機(jī)組填料氣沒有進(jìn)行回收，機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時則一直有氣體排入大氣中。加氣槍每加完1輛汽車后將進(jìn)行高壓放空，也未進(jìn)行回收。存在錯峰的場站，單向閥容易損壞，錯峰停機(jī)后再生氣將返回上游管網(wǎng)引起重復(fù)計(jì)量，氣源壓力降低時引起天然氣回流，氣損進(jìn)一步增大。若壓縮機(jī)前的所有壓力容器（脫硫塔、緩沖罐、回收罐、加濕器等）水容積為 12m3，每日錯峰 3次，每次壓力從 0.8MPa 降低到 0.4MPa，則產(chǎn)生的氣體重復(fù)計(jì)量為 144m3/d。

5）正常耗損。天然氣是以各種碳?xì)浠衔餅橹鞯幕旌蠚怏w，在低于最高凝析溫度的某一溫度值時，壓力升高到露點(diǎn)線后，重?zé)N將會形成液態(tài)；在一定壓力下，溫度下降至露點(diǎn)溫度時，重?zé)N也會形成液態(tài)排出，增大了天然氣氣損。此項(xiàng)影響由氣源氣質(zhì)決 定 ， 高 者 可達(dá)到 5%[3]。

2 減少氣損的措施

針對CNG加氣站常規(guī)站各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的氣損情況，結(jié)合現(xiàn)場技術(shù)人員的管理經(jīng)驗(yàn)，提出以下的解決措施。

1）減小計(jì)量本身誤差。首先應(yīng)結(jié)合場站的氣質(zhì)條件、流量計(jì)與壓縮機(jī)組的距離，選擇合適的流量計(jì)。推薦優(yōu)先考慮羅茨流量計(jì)，但針對氣質(zhì)較臟、距離壓縮機(jī)組較近時則可考慮使用高級孔板閥流量計(jì)。使用孔板閥時，要保證上下游直管段長度和粗糙度符合計(jì)量要求、差壓信號管路的正確安裝；同時，應(yīng)加強(qiáng)流量計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)工作，根據(jù)氣質(zhì)條件定期清洗孔板，對不合格的孔板進(jìn)行更換。對于售氣機(jī)的質(zhì)量流量計(jì)，要定期對電磁閥進(jìn)行清洗，根據(jù)天然氣密度進(jìn)行流量計(jì)參數(shù)設(shè)置，減少因天然氣密度變小而產(chǎn)生氣損。

2）減少放空、排污損耗。首先應(yīng)定期對閥門進(jìn)行注脂，減少放空閥、排污閥內(nèi)漏。再者，根據(jù)儲氣井壓力合理安排機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，減少機(jī)組的啟停次數(shù)，從而減少壓縮機(jī)向空氣中的排放量。應(yīng)優(yōu)先考慮城市管網(wǎng)凈化氣，原料氣由于氣質(zhì)臟、含水量大，將增加排污次數(shù)，增大氣損。但若存在錯峰問題，則可考慮其他氣源。應(yīng)加強(qiáng)壓縮機(jī)組的維護(hù)，防止設(shè)備損傷后產(chǎn)生更大的泄漏量。要定期對壓縮機(jī)組活塞桿、填料、各高壓閥門等進(jìn)行檢查，若活塞桿與填料密封性較差，則應(yīng)更換活塞桿或填料。

3）改造工藝設(shè)備。目前國內(nèi)各大 CNG壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家已基本實(shí)現(xiàn)了填料氣回收。填料氣經(jīng)冷卻器冷卻、通過緩沖罐進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)中，從而極大減少了氣損。部分國產(chǎn)售氣機(jī)也實(shí)現(xiàn)了加氣槍放空回收系統(tǒng)，避免了高壓氣體放空造成氣損。

3 加氣站氣損治理實(shí)例

鄰 水 CNG 站 銷 售 氣 量 0.7 × 104m3/d， 前 端 計(jì) 量0.76× 104m3/d， 氣損 量 600m3/d 左 右。 氣損主 要由3個方面的因素造成：該站采用氣源為原料氣，沒有經(jīng)過凈化處理，氣質(zhì)差，含水量大，正常氣損高；站內(nèi)單流閥損壞，受上游網(wǎng)管壓力波動，單流閥后的已經(jīng)計(jì)量的天然氣返回上游進(jìn)一步增大氣損；站內(nèi)2臺老式壓縮機(jī)填料氣、售氣機(jī)放空均沒有進(jìn)行回收，直接排入大氣。

從表1看出，隨著銷售氣量的增加，輸差也隨之增大，因?yàn)楣に囋O(shè)備隨著銷售氣量的增加而運(yùn)行時間加長，各設(shè)備的良好狀態(tài)變差，氣損程度增大。2011 年全年輸差達(dá) 8.4%，主要原因是該站采用氣為原料氣，與鄰水縣城共用1條網(wǎng)管，每日3次錯峰停機(jī)。停機(jī)后，前端管線壓力降低，分子篩再生倒流入前端造成重復(fù)計(jì)量。由停機(jī)停再生實(shí)驗(yàn)得 出 ， 氣 損 減 少 為 300m3/d 左 右 ， 輸 差 降 到 5%以下。

表1 某加氣站歷年輸差統(tǒng)計(jì)

2012 年上游管網(wǎng)改變，不再存在錯峰，2012年輸差逐漸下降。如表2 所示，2012 年 1月到 3 月輸 差 異 常 ， 日 均 氣 損 量 達(dá) 到 1300m3， 輸 差 達(dá)16%。氣損增大主要由售氣機(jī)和壓縮機(jī)組造成。聯(lián)系地方質(zhì)檢局檢測售氣機(jī)流量計(jì)，發(fā)現(xiàn)3支加氣槍中有 1支偏差達(dá)到了 18%，更換后第 2 日氣損減少500m3。檢修 2#壓 縮機(jī)組 發(fā)現(xiàn) 填料氣 泄漏 嚴(yán)重， 停用后日均氣損繼續(xù)減少 500m3，輸差控制在 5%左右。4月初對 2#機(jī)組活塞桿進(jìn)行了更換，但 5月因 1#機(jī)組填料氣泄漏導(dǎo)致輸差繼續(xù)增大，5月底更換 1#機(jī)組后輸差降低。公司已初步?jīng)Q定更換2臺壓縮機(jī)和售氣機(jī)，將壓縮機(jī)填料氣和售氣機(jī)放空量進(jìn)行回收，初步分析日氣損量將控制在 200m3以內(nèi)。長遠(yuǎn)規(guī)劃中，采用凈化氣作為氣源，進(jìn)一步減少氣損。

表2 某加氣站 2012年輸差統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1）氣源的氣質(zhì)好壞決定了加氣站正常氣損的大小，在建站時應(yīng)盡量選擇凈化氣作為氣源。對于縣城等管網(wǎng)壓力波動較大的地區(qū)，壓縮機(jī)的選型應(yīng)充分考慮錯峰的應(yīng)對措施，建議選用變頻、可調(diào)余隙式機(jī)組。日常運(yùn)行時必須保證各工藝閥門的維護(hù)保養(yǎng)，特別是對于上游管網(wǎng)壓力變化較大的站，單流閥壞后將引起氣損程度增大，因此應(yīng)合理安排壓縮機(jī)組的運(yùn)行時間。

2）前端流量計(jì)推薦羅茨流量計(jì)，但針對氣質(zhì)較臟、距離壓縮機(jī)組較近時則可考慮使用高級孔板閥流量計(jì)。使用孔板閥時須規(guī)范安裝，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。售氣機(jī)流量計(jì)須定期進(jìn)行檢驗(yàn)，偏差超過1%的流量計(jì)須更換。CNG站在運(yùn)行時應(yīng)定時巡檢、排污，避免雜質(zhì)過多影響計(jì)量。

3）選擇壓縮機(jī)時，優(yōu)先考慮填料氣可回收的類 型[4]。 對 于 填 料 氣 不 能 回 收 的 老 機(jī) 組 ， 須 適 時 監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，通過壓力、溫度、電流變化發(fā)現(xiàn)機(jī)組問題并及時整改，壓縮機(jī)組、高壓脫水裝置的高壓放空排污應(yīng)入回收罐回收。

[1]劉 錫麒.CNG 加氣站 的系統(tǒng) 配置[J].城市 煤氣,2001,4: 5-9.

[2]姬忠禮,鄧志安,趙會軍,等.泵和壓縮機(jī)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010：241-243.

[3]文其志.民用天然氣輸差分析及其對策探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào),2005(2):57-60.

[4]侯長保.CNG 加氣站壓縮機(jī)設(shè)備選型初探[J].設(shè)計(jì)與開發(fā),2003(4):22-23.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.002.016

2012-09-05）

吳建祥，碩士，2009年畢業(yè)于西安石油大學(xué)，從事增壓站和 CNG加氣站技術(shù)管理，E-mail：wujianxiang@petrochina.com.cn，地址：四川省廣安市鄰水縣環(huán)城路鄰水采輸氣作業(yè)區(qū)，638500。