淺析天然氣汽車加氣站的建設及其前景

南通大眾燃氣有限公司 馮海鵬

淺析天然氣汽車加氣站的建設及其前景

南通大眾燃氣有限公司 馮海鵬

根據(jù)當前CNG技術發(fā)展的情況，重點介紹了南通市CNG子母站系統(tǒng)的建設及大力發(fā)展CNG汽車的應用技術及必要性。

加氣母站 加氣子站 高壓儲氣瓶組 壓縮天然氣

天然氣作為潔凈能源，其應用領域日益擴大，以天然氣作為燃料的燃氣汽車，帶動了汽車工業(yè)生產和銷售量的成倍增長，尤其是國家“西氣東輸”工程給眾多城市的CNG汽車應用帶來更多的契機。

根據(jù)“西氣東輸”長輸管線具體走向：2006年中國石油天然氣股份有限公司對江蘇LNG外輸和冀寧聯(lián)絡線南通支線進行整合，重新編制了《江蘇LNG與“西氣東輸”連接管道工程可行性研究報告》，并對江都—靖江—南通—如東段輸氣管道工程單獨編制了可行性研究報告和初步設計。結合“西氣東輸”長輸管線在南通的走向和南通市城市天然氣利用一期工程高壓管線選址可行性研究，南通天然氣工程毗鄰長輸管線南通北高中壓調壓站建設南通市的第一座天然氣加氣標準站。

天然氣汽車加氣站是利用干燥氣將低壓天然氣過濾、干燥，用壓縮機壓縮形成純凈的高壓氣體并儲存在高壓儲氣瓶組中，在通過售氣機的計量加到汽車的車載氣瓶中，在車載氣瓶有限的容積儲存大于其氣瓶體積250倍的天然氣，作為天然氣汽車能夠使用的環(huán)保型燃料。

天然氣汽車加氣站可分為三種類型：天然氣加氣母站、天然氣加氣子站和天然氣標準站。

在有天然氣管線處建設大排量的天然氣加氣站，把壓縮后的氣體用汽車運送到不具備或尚未具備建設天然氣管線的地區(qū)的天然氣加氣站，這一系統(tǒng)通常稱為子母站系統(tǒng)，通常把位于天然氣管線處的大排量加氣站稱為“母站”，而依靠拖車供氣的加氣站稱為子站。

加氣母站是城市天然氣汽車加氣系統(tǒng)的中心站，將來自高壓管線的天然氣進行調壓、過濾、計量、加壓，然后由高壓天然氣運輸拖車將壓縮后的天然氣運送至各加氣子站，同時也可滿足南通周邊地區(qū)的CNG供應。天然氣汽車加氣系統(tǒng)見圖1。

圖1 天然氣汽車加氣系統(tǒng)

從輸氣管道來的天然氣，依次通過調壓撬的過濾、調壓和流量計量，進入干燥器，經脫水，凈化后的天然氣進入壓縮機組，經過壓縮、冷卻、壓縮的幾個循環(huán)過程，壓力升高到25 MPa。在控制系統(tǒng)的指令下，經過加氣柱給拖車氣瓶組加氣。也可附帶給天然氣汽車直接加氣，需增加站用氣瓶組和售氣機，使壓縮天然氣在控制面板的優(yōu)先順序指令下，按照高、中、低壓的順序依次被充入由三組氣瓶組成的儲氣瓶組。有車來加氣，儲氣瓶組按照低、中、高壓的順序，通過售氣機給汽車加氣。如果氣瓶組壓力低于設定值時，壓縮機啟動并直接向汽車加氣。

南通市第一座加氣母站于2014年正式試投運。加氣站流量為3 500 m3/h，天然氣加氣母站設計規(guī)模為5萬m3/d。

加氣母站于2013年11月20日完成高壓管路的安裝、試壓、吹掃工作，壓縮機調試等工作。在此重點強調一下壓縮機的調試，參照國家有關規(guī)范《汽車加氣站設計與施工規(guī)范》(GB 50156—2012)及《風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50275—2010)的要求，其中的有關細節(jié)規(guī)定并不適用于CNG壓縮機的調試，安裝完畢后試機時間應依據(jù)設備隨機技術文件的要求，如沒有明確對壓縮機現(xiàn)場調試時連續(xù)運轉時間提出要求，壓縮機在額定壓力下連續(xù)運轉測試時間應大于24 h?？紤]加氣站投用初期，用戶不確定因素，調試時可利用現(xiàn)有的站內及車用儲氣瓶組來存儲調試產生的壓縮氣體，且此方法易于實現(xiàn)。站內現(xiàn)有三容器的儲氣瓶組。另外我方又采取合適的工藝方法將壓縮氣體減壓后重新輸入高壓管道的辦法。保證了兩臺壓縮機在建站初期無用戶需求的前提下的設備正常調試及試運行工作的正常開展,此方案也為將CNG儲氣瀉放到高壓管道做了一次投資、占地等多方面的嘗試。標準站的子站為依靠母站給天然氣汽車加氣作業(yè)的加氣站。工作原理：壓縮機啟動在控制系統(tǒng)的優(yōu)先順序指令下，先向站用儲氣高、中、低壓瓶組充氣。將高、中、低壓瓶組增壓到25 MPa，這時構成高、中、低壓三組儲氣瓶組。當汽車來加氣時，低壓瓶組先給車加氣，一旦壓力平衡，再從中、高壓瓶組給低壓補氣。如果氣瓶組壓力低于設定值時，壓縮機啟動并直接向汽車加氣。

母站給CNG拖車加氣需1小時20分鐘，每輛出租車加氣需3分鐘。目前一汽、上海大眾、東風標致等幾家汽車生產廠家已經開始生產天然氣汽車，CNG汽車的改造僅需增加部分的零件如CNG儲氣瓶、減壓閥、電磁閥、高壓截止閥等，保持其原有供油系統(tǒng)，另加一套CNG儲備裝置和控制系統(tǒng)即可?，F(xiàn)瓶裝CNG工藝，主要設備已實現(xiàn)國產化，一輛出租車的改造費用在6 000元以內，公交車7 000~8 000元，但由于裝在汽車上的20 MPa高壓儲氣瓶組自重大，體積大，受汽車空間限制里程控制在250 km內，經統(tǒng)計，汽車用天然氣每年可節(jié)約燃料費1.23萬元，大修里程可延長20%，比使用常規(guī)燃料汽車可節(jié)約50%以上的維修費用，汽車油改氣經濟上是可行的。天然氣作為新型能源在價格與環(huán)保上相比石油燃料等有著很大的優(yōu)勢，從各方面來看，無論是從改善城市污染，促進綠色環(huán)保汽車的發(fā)展，還是依靠市場經濟的規(guī)律來刺激天然氣利用市場的發(fā)展，天然氣事業(yè)的發(fā)展都離不開政府的支持，尤其是天然氣事業(yè)發(fā)展的初始階段，政府的扶持和推動十分必要。

隨著西氣到達各大中小城市，改變了原來的城市燃氣供應系統(tǒng)，原來的民用調峰是通過低壓干、濕式氣柜，隨著后續(xù)中壓管網的升壓，低壓調峰氣柜失去其調峰的作用。而代之以各城市的高壓管網都基本兼有儲氣調峰的功能，且建設城市高壓儲配站投資巨大，占地規(guī)劃影響城市周邊的發(fā)展，故其建設有相當大的難度。各大城市目前城市道路建設在快速發(fā)展，且其有大量的綠化帶，周圍居住人口相對稀疏，故為高壓氣地下儲氣井的建設提供了有利的空間，隨著城市高壓管網的建設，沿線設置一系列的高壓儲氣井，即可作為城市民用調峰的備用氣庫，又可作為沿途加氣子站的改造之用。投資估算為：高壓儲氣井的制造費用為6萬元/m2，如建造10個每個10 m3的高壓儲氣井，儲氣量為25 000 m3，費用約為600萬元，與建設LNG調峰站比較，相對經濟，且日常維護較少，全年用氣高峰時，減少或停止汽車加氣，全力保證供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定；全年用氣低谷時，兼作加氣子站之用。根據(jù)南通2011~2020年城市燃氣規(guī)劃預計共設天然氣加氣站31座(其中公交加氣站8座，CNG加氣站、油氣合建站等23座)，建設足夠多的CNG加氣站，才能更好地促進CNG汽車的改造進度和其蓬勃發(fā)展。

結論：隨著人們環(huán)境保護意識的增強和天然氣產業(yè)的發(fā)展，壓縮天然氣作為城市第二氣源一定會被越來越多的廣泛應用，天然氣汽車加氣站的多用途也將為壓縮天然氣應用提供一個廣闊的平臺。

Introduction of Construction and Prospects of Natural Gas Filling Station

Nantong Dazhong Gas CO., Ltd. Feng Haipeng

According to the current situation of LNG technology, the paper highlights the construction of CNG filling station and the necessity of developing the technology of CNG vehicles.

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