民用高壓儲氣罐在壓縮天然氣合建站中的應(yīng)用探討

寶雞市同昌燃?xì)夤こ淘O(shè)計有限責(zé)任公司 唐 祎

寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 孟 濤

民用高壓儲氣罐在壓縮天然氣合建站中的應(yīng)用探討

寶雞市同昌燃?xì)夤こ淘O(shè)計有限責(zé)任公司 唐 祎

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根據(jù)設(shè)計投運的2座壓縮天然氣(CNG)合建站比較，探討了CNG合建站中采用民用高壓儲氣罐(儲氣設(shè)計壓力4.0 MPa)的優(yōu)點，并通過合建站實際運行結(jié)果分析，得出了采用民用高壓儲氣罐可增強儲氣能力，降低電能損耗，獲得較好的經(jīng)濟效果的結(jié)論。

高壓儲氣罐 CNG合建站 應(yīng)用比較

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，天然氣在城鎮(zhèn)能源供應(yīng)中已得到廣泛應(yīng)用。一些距離氣源較遠(yuǎn)、用氣規(guī)模不大、管道氣未到達(dá)的中小城鎮(zhèn)，普遍采用CNG儲配站與CNG加氣子站合建形式來解決城鎮(zhèn)居民、商業(yè)、CNG汽車等用氣需求。

1 項目情況簡介

1.1 靈臺縣CNG合建站情況

壓縮天然氣儲配站供氣規(guī)模2 000 m3/h。主要設(shè)備有：卸氣柱2臺(與加氣站合用)，減壓橇1臺。

CNG加氣子站設(shè)計規(guī)模5 000 m3/d，主要設(shè)備有：橇裝壓縮機1臺；地上高壓儲氣瓶組1組(總幾何容積7.98 m3)；加氣機2臺；車載儲氣瓶拖車固定停車位1處(儲氣量為3 600 m3)。

1.2 華亭縣CNG合建站情況

CNG儲配站供氣規(guī)模為3 000 m3/h，儲氣量為2125 m3。主要設(shè)備有：卸氣柱2臺(與加氣站合用)，減壓橇1臺，設(shè)計壓力為0.4 MPa的50 m3民用高壓儲氣罐1臺。

CNG加氣子站設(shè)計規(guī)模10 000 m3/d，主要設(shè)備有：橇裝壓縮機1臺；地上高壓儲氣瓶組1組(總幾何容積7.98 m3)；加氣機2臺；車載儲氣瓶拖車固定停車位1處(儲氣量為3 600 m3)。

2 民用儲氣罐設(shè)置因素考慮

2.1 提高供氣保障性

華亭縣位于甘肅省東部，規(guī)劃氣化居民戶數(shù)為13 429戶，距氣源點——寶雞市區(qū)約162 km，配送距離較遠(yuǎn)，尤其是冬季下雪天路面濕滑，不可預(yù)見的延遲配送問題較多，為保障居民不間斷供氣，故設(shè)計了民用高壓儲氣罐。若遇到特殊情況，導(dǎo)致配送車載儲氣瓶長時間延誤，可將站內(nèi)固定高壓儲氣瓶組(CNG加氣站)內(nèi)的CNG通過減壓橇減壓后供城市居民用氣。

2.2 降低能源消耗

通過設(shè)置民用高壓儲氣罐可大大縮短車載儲氣瓶站內(nèi)卸氣時間，減少配送費用，同時利用壓差將車載儲氣瓶內(nèi)的CNG卸氣至最低、最合理狀態(tài)，節(jié)約電能同時提高車載儲氣瓶的卸氣率。較只設(shè)置CNG高壓儲氣瓶組的合建站，可以減少壓縮機的啟動頻率，減少電能消耗，為運營單位降低運營成本。

3 CNG合建站的工藝技術(shù)方案

3.1 未設(shè)置民用高壓儲氣罐的合建站

車載儲氣瓶組滿載進(jìn)站時儲氣壓力為20 MPa，通過卸氣柱將車載儲氣瓶組內(nèi)的高壓天然氣通過自然卸氣的方式，首先為站內(nèi)固定高壓儲氣瓶組(CNG加氣站)補氣，當(dāng)壓力平衡時，啟動壓縮機，繼續(xù)為固定高壓儲氣瓶組(CNG加氣站)補氣至滿載狀態(tài)。此時打開站內(nèi)減壓橇進(jìn)口閥門，車載儲氣瓶組內(nèi)剩余或尚未卸載完畢的高壓天然氣通過減壓橇內(nèi)二級調(diào)壓將剩余氣體減壓至0.4 MPa以下后進(jìn)入城市中壓管網(wǎng)，此時卸氣流程結(jié)束，具體工藝流程見圖1。靈臺縣CNG合建站采用此工藝技術(shù)方案。

圖1 未設(shè)置民用高壓儲氣罐工藝流程

3.2 設(shè)置民用高壓儲氣罐的合建站

車載儲氣瓶組滿載進(jìn)站時儲氣壓力為20 MPa，通過卸氣柱將車載儲氣瓶組內(nèi)的高壓天然氣通過自然卸氣的方式，首先為站內(nèi)固定高壓儲氣瓶組(CNG加氣站)補氣，當(dāng)壓力平衡時，啟動壓縮機，繼續(xù)為固定高壓儲氣瓶組(CNG加氣站)補氣至滿載狀態(tài)。此時打開合建站內(nèi)減壓橇進(jìn)口閥門，車載儲氣瓶組內(nèi)剩余或尚未卸載完畢的高壓天然氣通過減壓橇一級調(diào)壓后將氣體儲存至民用高壓儲氣罐內(nèi)。當(dāng)民用高壓儲氣罐充裝滿載時，車載儲氣瓶組內(nèi)的天然氣可通過減壓橇內(nèi)二級調(diào)壓將剩余氣體減壓至0.4 MPa以下后進(jìn)入城市中壓管網(wǎng)，此時卸氣流程結(jié)束，具體工藝流程見圖2。華亭縣壓縮天然氣合建站采用此工藝技術(shù)方案。

圖2 設(shè)置民用高壓儲氣罐工藝流程

4 兩種方案的經(jīng)濟性分析

靈臺縣與華亭縣兩個合建站除一座設(shè)置民用高壓儲氣罐外，其他設(shè)備配置基本相同，對兩個縣城2016年供氣量和用電量統(tǒng)計對比結(jié)果見表1。

表1 2016年度年用氣量及用電量統(tǒng)計

從表1可以看出，華亭縣合建站年用氣量是靈臺縣合建站的3.0倍，用電量卻只有靈臺縣合建站的1.61倍。兩縣城均為甘肅省相鄰縣，電價均實行的峰谷制收費標(biāo)準(zhǔn)，所以節(jié)約的電費可通過進(jìn)行對比測算，具體測算過程如下：

假設(shè)華亭縣合建站與靈臺縣合建站一樣未設(shè)置高壓儲氣罐，則兩站所有設(shè)備均相同，華亭縣合建站用氣量是靈臺場站的3.0倍，正常情況用電量也應(yīng)該是3.0倍，實際上用電量卻是1.61倍，因此可以視為3.0-1.61=1.39倍的用電量為節(jié)約出來的部分，也就是節(jié)約了84 446.67 kW·h。

已知靈臺縣合建站的年電費44 747元，用電量60 753 kW·h，測算出運行電價約為0.74元/kW·h，華亭縣合建站節(jié)約電費：84 446.67×0.74=62 490元。

表2 50 m3高壓儲氣罐購置及安裝費用

華亭縣合建站設(shè)置50 m3高壓儲氣罐，建站期需多投入27.9萬元，但每年節(jié)約電費約62 490元，約5年可收回該儲氣罐的投資成本。雖然建站初期會增加一定的設(shè)備投資費用，但從長遠(yuǎn)的經(jīng)濟效益來看，設(shè)置50 m3高壓儲氣罐具有一定的經(jīng)濟性。

5 結(jié)語

通過以上技術(shù)經(jīng)濟分析，筆者認(rèn)為設(shè)置民用高壓儲氣罐供氣方案適用于CNG儲配站與CNG加氣子站聯(lián)合建站形式，此方案能很好地解決用氣規(guī)模不大，距離氣源較遠(yuǎn)，運輸路況較差的中小城鎮(zhèn)供氣問題，但儲氣罐的大小和數(shù)量需要根據(jù)城鎮(zhèn)用氣量以及發(fā)展規(guī)模等因素綜合確定。此方案在實際應(yīng)用中不僅保障了居民供氣的平穩(wěn)性和連續(xù)性，同時為建設(shè)單位后期運營節(jié)省了成本。

Application of Civil HP Gasholder in CNG Station

Baoji Tongchang Gas Engineering ﹠Research Co., Ltd. Tang Yi
Baoji China City Gas Development Co., Ltd. Meng Tao

This paper compares the actual operation condition of two CNG stations, and concludes the advantages of using the civil high-pressure gasholder in CNG station (design pressure: 4.0mpa), such as strong storage capacity, lower power consumption and good economic returns.

rhigh-pressure gasholder, CNG station, comparison of applications