CNG加氣站壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣瓶組選型研究

張杰

摘? 要：隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，以及我國居民天然氣使用頻率的不斷增長，CNG加氣站在全國各地都有了很大的發(fā)展，這也決定了CNG加氣站將會(huì)對我們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，CNG加氣站的建設(shè)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，包括壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶的選擇。文章對CNG加氣站兩種主要類型，CNG加氣站六大基本系統(tǒng)，CNG加氣站的壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶組的選擇等問題進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：CNG加氣站;壓縮機(jī);儲(chǔ)氣瓶;選型

前言：我國現(xiàn)在汽車擁有量在世界上排名第一?？焖侔l(fā)展的汽車業(yè)帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但也消耗了大量的能源，而汽車燃油燃燒后排放出的廢氣，也給環(huán)境造成了很大的影響。由于燃料車的廢氣中含有大量的CO2和其他有害的氣體，使得現(xiàn)在的環(huán)境出現(xiàn)問題，已經(jīng)引起了很多人的關(guān)注，從2016年起，國家就在推行煤改氣，用天然氣取代煤，這說明了天然氣的需求量在不斷增加。天然氣汽車不但環(huán)保，而且價(jià)格低廉，行駛同樣的里程，其費(fèi)用僅為汽油和柴油的二分之一，極大地降低了車輛的費(fèi)用。在我國，天然氣資源豐富的區(qū)域，天然氣汽車發(fā)展迅速。發(fā)展汽車燃?xì)?，改善城市能源結(jié)構(gòu)，提高能源使用效率，改善城市環(huán)境很有必要。隨著全球氣候變化政策的出臺(tái)，越來越多的國家開始實(shí)施燃油汽車的銷售禁令，在2017年的G20漢堡峰會(huì)上，挪威和荷蘭在2025年禁止燃油汽車的銷售，包括印度，德國，法國，以及其他國家，在2030年前禁止使用燃料汽車。中國國家發(fā)改委也于2017年9月9號開始了有關(guān)禁止銷售傳統(tǒng)能源汽車的研究。

1、CNG加氣站生產(chǎn)過程概述

通過計(jì)量的CNG加氣站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)接受管路、槽車或輪船將天然氣經(jīng)脫硫、脫水凈化后送入壓縮機(jī)，壓縮后的天然氣可以直接出售，也可以存儲(chǔ)在氣瓶組中進(jìn)行銷售和運(yùn)輸。脫硫的方法有三類：物理吸附法、化學(xué)吸附法、物理吸附法。物理吸附主要是利用水溶液中的硫化物來進(jìn)行脫硫，也可以選擇吸附H2S和小分子的有機(jī)硫化物，而化學(xué)吸附是一種可以回收的方法。物理吸附法是將前兩者結(jié)合起來的一種，它是以混合液或混合液的形式進(jìn)行的，具有良好的脫硫效果。脫水有兩種類型：一種是低壓一種是高壓。這兩種方法是在壓縮機(jī)前、后對天然氣進(jìn)行烘干、凈化，前者是為了保證壓縮機(jī)的正常工作，后者是為了確保銷售氣體的純度。與低壓脫水比較，高壓脫水具有體積小、吸附時(shí)間短、再生次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)。

2、CNG加氣站的兩種主要形式

CNG天然氣加氣站可以分為兩大類：開放式CNG和撬裝CNG。

2.1開放式CNG加氣站

開放式CNG加氣站是國內(nèi)最常用的一種，它包含了整個(gè)加氣站的全部設(shè)備，這些設(shè)備都是按照流程進(jìn)行組裝的，所以它的占地面積很大，但是由于造價(jià)低廉，受到了國內(nèi)的加氣站的歡迎。

2.2撬裝式CNG加氣站

撬裝式CNG加氣站是一種比開放式CNG加氣站更加先進(jìn)的新型加氣站，它是在一個(gè)撬裝式基礎(chǔ)上，將壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶等主要設(shè)備集中在一起，可以在工廠中進(jìn)行生產(chǎn)和試驗(yàn)，從而極大的方便了天然氣的安裝和運(yùn)輸。

3、CNG加氣站六大基礎(chǔ)體系的建立

CNG加氣站總體上可分為控制壓力控制、干燥、壓縮系統(tǒng)、貯存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、維修系統(tǒng)等六大系統(tǒng)，壓縮系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)的核心是壓縮系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)。

①該系統(tǒng)由調(diào)節(jié)器、過濾網(wǎng)、閥三部分構(gòu)成，其功能是對氣體輸送裝置的壓力進(jìn)行控制，確保氣體的穩(wěn)定。

②烘干系統(tǒng)用于使加氣裝置保持干燥，通常通過脫油、脫水和脫硫等工序來完成。

③壓縮系統(tǒng)的作用是緩沖氣流，并對廢氣進(jìn)行再循環(huán)，其中，壓縮機(jī)是整個(gè)壓縮系統(tǒng)的重要組成部分。

④儲(chǔ)氣系統(tǒng)，也就是儲(chǔ)存氣體的系統(tǒng)，儲(chǔ)氣瓶是儲(chǔ)氣罐的主要部件，一般分為高壓、中壓和低壓三種，從低到高依次加氣，以確保燃?xì)獾牧魉?，減少工藝的損失。

4、CNG加氣站壓縮機(jī)選型研究

壓縮機(jī)是CNG壓氣站最重要的一種設(shè)備，它直接影響著壓氣站的正常工作，經(jīng)分析，得出壓縮機(jī)的排氣量應(yīng)在25MPa以下，在選擇壓縮機(jī)時(shí)，要將壓縮機(jī)的充氣分配和非均勻性兩種情況下進(jìn)行選擇。

4.1壓縮機(jī)在加氣量分布均勻情況下的選擇

加氣量的分布是均勻的，當(dāng)加氣的車輛是一樣的，例如在公交車上的充氣，這時(shí)應(yīng)該設(shè)置如下：

第一，每天平均增加160輛汽油;

第二，每臺(tái)車的空氣流量是80升;

第三，加油站的工作時(shí)間是16個(gè)小時(shí)。這時(shí)，壓縮機(jī)排氣量要適當(dāng)減小，根據(jù)設(shè)置值進(jìn)行計(jì)算，可以得到最后的結(jié)果。

最好的排氣速度是每小時(shí)814升。

4.2不同負(fù)荷下的壓縮機(jī)選擇

在不均衡的加氣量分配情況下，要正確地對壓縮機(jī)的選擇進(jìn)行三項(xiàng)設(shè)置：

第一，每天平均增加160輛汽油;

第二，每臺(tái)車的空氣流量是80升;

第三，每一輛車在八分鐘之內(nèi)就可以上油。在選擇壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)增大壓縮機(jī)的容積，否則會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的性能下降。

如果加氣時(shí)間長了，就會(huì)引起車輛排著長隊(duì)加油，還會(huì)引起壓縮機(jī)的重新啟動(dòng)和關(guān)機(jī)。

壓縮機(jī)故障。根據(jù)上述設(shè)置的計(jì)算結(jié)果，可以看出，在不同的加氣量分配情況下，壓縮機(jī)的容積為1600L/h是最好的。

5、天然氣加氣站儲(chǔ)氣瓶選型研究

通常在壓縮空氣之前，儲(chǔ)氣瓶組就會(huì)在加氣階段沒有結(jié)束時(shí)啟動(dòng)，從而避免了壓縮機(jī)經(jīng)常關(guān)機(jī)和開關(guān)量。從某種意義上來說，這是一種安全的保障。對于氣瓶組的選擇，目前仍然存在著兩種類型：一種是加氣負(fù)荷均勻的，另一種是非均勻的。

5.1在均勻加氣負(fù)荷下，氣瓶組的選擇

在加氣負(fù)荷均勻的情況下，每天需要增加160輛汽車，每輛汽車80升，加氣站16個(gè)小時(shí)。此時(shí)，僅靠儲(chǔ)氣瓶組進(jìn)行充氣，而壓縮機(jī)不直接供給。應(yīng)加大儲(chǔ)氣瓶的容積，并設(shè)9個(gè)氣瓶，包括4個(gè)低壓氣罐、3個(gè)中壓氣罐和2個(gè)高壓氣罐。在這個(gè)時(shí)候，為160輛車加滿汽油需要16個(gè)小時(shí)。

5.2非均勻加氣負(fù)荷下氣瓶的選擇

在加氣負(fù)荷分布不均衡時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低氣罐的數(shù)目，如6個(gè)氣罐，3個(gè)低壓氣罐，2個(gè)中壓氣罐，1個(gè)高壓氣罐。另外，鋼瓶容積也要適當(dāng)減小，一般為1.3立方米，可容納1959立方米的天然氣，按照煤氣利用率42%，可以使用823m'，相當(dāng)于10輛車的燃料。本文對CNG加氣站壓縮機(jī)和氣瓶組的選型進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在加氣量不均衡的情況下，可以選用更大容積的壓縮機(jī)和更小的氣瓶組;在加氣載荷分布均勻的情況下，可以選用容積小的壓縮機(jī)和容積大的氣瓶組。合理地選用壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐，可以有效地改善壓縮機(jī)的供氣性能，從而大大地提高了機(jī)組的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語：

發(fā)展CNG加氣站是我國汽車工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，因此，應(yīng)對其進(jìn)行重點(diǎn)研究。這就要求我們要清楚地判斷加氣負(fù)荷是否均勻，精確地確定是否應(yīng)加大或減小壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐的容積，以提高天然氣加氣站的供氣效率，進(jìn)而提高天然氣加氣站的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而推動(dòng)天然氣站的長期發(fā)展。

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