淺析CNG液壓式加氣子站的應(yīng)用

趙振龍（中國(guó)石油遼寧銷售公司 沈陽(yáng)市 110031）

一、液壓式CNG 加氣子站簡(jiǎn)介

液壓式CNG 加氣子站采用液壓平推增壓技術(shù)取代傳統(tǒng)的機(jī)械壓縮機(jī)增壓技術(shù)，具有系統(tǒng)整體集成度高、加氣速度快（小功率設(shè)備加氣能力＞1000m3/h）、運(yùn)行費(fèi)用成本低(小型設(shè)備主電機(jī)功率僅30Kw)、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、維護(hù)幾率小、運(yùn)行穩(wěn)定、設(shè)備安裝方便等特點(diǎn)。

液壓式CNG 加氣子站主要由以下部分組成： 液壓增壓橇體、CNG 專用拖車、加氣機(jī)、控制柜及儀表風(fēng)壓縮機(jī)、燃?xì)鈭?bào)警裝置等。

二、液壓式加氣子站工作原理

液壓式CNG 加氣子站系統(tǒng)采用液壓技術(shù)，增壓系統(tǒng)將特殊液壓介質(zhì)直接充入已充足CNG（20MPa）的拖車鋼瓶?jī)?nèi)，將CNG推出并通過(guò)加氣機(jī)給汽車加氣。 在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中沒有減壓再增壓過(guò)程，降低了能源消耗。 采用控制充入鋼瓶?jī)?nèi)的液體總量的方式，保證系統(tǒng)正常工作。

當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先第一個(gè)鋼瓶上的進(jìn)液閥門、出氣閥門打開，回液閥門關(guān)閉；在高壓泵的作用下，液體介質(zhì)開始充入第一個(gè)鋼瓶，同時(shí)高壓天然氣被推出鋼瓶；當(dāng)大約95%的天然氣被推出時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，關(guān)閉該鋼瓶的進(jìn)液閥門、出氣閥門，打開回液閥門，此時(shí)第一個(gè)鋼瓶?jī)?nèi)的高壓介質(zhì)開始返回撬體內(nèi)的儲(chǔ)罐中；間隔幾秒鐘后把第二個(gè)鋼瓶的進(jìn)液閥門、出氣閥門打開（此時(shí)回液閥門關(guān)閉），高壓液體開始充入。 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)鋼瓶?jī)?nèi)的液體介質(zhì)絕大部分返回到儲(chǔ)罐后，（此時(shí)鋼瓶?jī)?nèi)還有少量不能返回的剩余介質(zhì)），自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，回液閥關(guān)閉。 設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由PLC 程序控制實(shí)現(xiàn)8 個(gè)鋼瓶依次順序工作。氣動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)PLC 控制程序適時(shí)開啟和關(guān)閉各鋼瓶的進(jìn)出口閥門，順序轉(zhuǎn)換工作鋼瓶。 當(dāng)前一輛拖車的天然氣卸完氣后，由人工調(diào)換快裝接頭到第二輛拖車（轉(zhuǎn)接時(shí)間在3－5 分鐘左右），實(shí)現(xiàn)加氣站不間斷運(yùn)行。 在人工調(diào)換快裝接頭時(shí)須注意： 先把充液軟管、高壓氣管、3 個(gè)控制器快裝接頭調(diào)換過(guò)去，留下回液軟管、第8 個(gè)鋼瓶的回液閥門控制器管，待第8 個(gè)鋼瓶回液完畢后，立即把回液軟管、 第8 個(gè)鋼瓶的回液閥門控制器管調(diào)換至第二輛車上。

三、 液壓式加氣子站相比傳統(tǒng)壓縮式加氣子站的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

由于液壓式加氣子站特有的工藝原理和在系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中充分遵循“節(jié)能、集成、高效”的原則，使得液壓式加氣子站系統(tǒng)體現(xiàn)出如下技術(shù)特點(diǎn)：

1、 運(yùn)行費(fèi)用少。 液壓式系統(tǒng)耗電功率小， 主電機(jī)功率為30Kw，系統(tǒng)總功率不超過(guò)35Kw（選擇2000m3/h 型設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)總功率也僅為70Kw）, 而壓縮式系統(tǒng)總功率為55 Kw （選擇2000m3/h 型設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)總功率將超過(guò)100Kw），液壓式與傳統(tǒng)壓縮式相比大大降低了耗電費(fèi)用，大量在運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，液壓CNG 加氣子站單位加氣量， 消耗電量約為0.04kWh/Nm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械活塞子站的0.06kWh/Nm3。

2、施工、安裝簡(jiǎn)便，建站速度快。 液壓系統(tǒng)整機(jī)設(shè)備少，主要設(shè)備只有液壓子站撬體、加氣機(jī)，且加氣機(jī)采用單線制，既減少了連接管道數(shù)量，同時(shí)減少了管道連接點(diǎn)的數(shù)量，從而漏氣的可能性較低；設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)量減少，土建投資減少；液壓CNG 加氣子站采取整體撬裝化設(shè)計(jì)，在設(shè)備生產(chǎn)廠家完成整體組裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便快捷（3～7 天），建站投入運(yùn)營(yíng)快。

3、加氣穩(wěn)定、速度快。 液壓CNG 加氣子站是以高壓液體直接等壓置換拖車鋼瓶中的高壓CNG 氣體，拖車鋼瓶基本維持高壓取氣，從鋼瓶推出的氣體完成氣液分離和過(guò)濾后，僅以高壓通過(guò)單線加氣機(jī)對(duì)車輛加注，不存在傳統(tǒng)壓縮式的低、中、高壓線切換，提高了加氣速度，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，液壓CNG 加氣子站（以2000Nm3/h 系統(tǒng)為例）對(duì)出租車加氣約2 分鐘/車，對(duì)公交車加氣約9～12 分鐘/車。

4、系統(tǒng)取氣率高。 液壓CNG 加氣子站取氣率，也即注入長(zhǎng)管拖車鋼瓶?jī)?nèi)液體占據(jù)鋼瓶容積比率，不低于95%，完成取氣回液， 拖車鋼瓶天然氣余壓1MPa。 對(duì)比機(jī)械子站取氣率約為80～85%。 完成取氣，拖車鋼瓶天然氣余壓3～3.5MPa

5、自動(dòng)化程度高。整套系統(tǒng)均有專業(yè)PLC 系統(tǒng)自動(dòng)控制，系統(tǒng)工作全過(guò)程中所有設(shè)備工作（如電機(jī)油泵的啟停、工作單元鋼瓶的注油和回油、 閥門的開啟與關(guān)閉、 單/雙注回油的交換更替等），均由專業(yè)PLC 系統(tǒng)自動(dòng)控制，除轉(zhuǎn)換拖車插拔軟管外，全過(guò)程無(wú)需人為干預(yù)， 同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備工藝狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)，出現(xiàn)異常即自動(dòng)報(bào)警并啟動(dòng)應(yīng)急設(shè)備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

6、無(wú)儲(chǔ)氣系統(tǒng)，建站面積小。 液壓CNG 加氣子站無(wú)需配置儲(chǔ)氣系統(tǒng)，不用建設(shè)儲(chǔ)氣井（儲(chǔ)氣瓶組），建站面積省，特別適合油氣合建，或在已建成加油站基礎(chǔ)上改擴(kuò)建CNG 加氣站。

7、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 液壓式CNG 加氣子站系統(tǒng)設(shè)備震動(dòng)小，由于撬體周圍采用了隔噪結(jié)構(gòu)， 設(shè)備噪音控制在75 分貝以下，即使子站周圍有居民居住，也不會(huì)影響到正常的生活，因此在站址的選擇上相比壓縮式的高噪音有較大優(yōu)勢(shì)，環(huán)保優(yōu)勢(shì)顯著。

四、CNG 液壓式加氣子站的應(yīng)用建議

1、天然氣汽車（NGV）運(yùn)轉(zhuǎn)半徑相對(duì)較小，CNG 加氣子站的選址應(yīng)盡量在城市城區(qū)內(nèi)，相對(duì)土地資源有限的地區(qū)，盡可能選擇安全距離允許的在營(yíng)加油站，將其改建為油氣合建站。

2、CNG 的利用應(yīng)優(yōu)先在運(yùn)行效率高、 污染比率較大的城市公交車、出租車中推廣，以遼寧省為例，沈陽(yáng)、鞍山、撫順、阜新、盤錦、營(yíng)口等地區(qū)極其適合建站。

3、政府相關(guān)部門應(yīng)制定合理的燃油與天然氣比價(jià)價(jià)格(以柴油為參考價(jià)值)，鼓勵(lì)更多的公交車、出租車及民用車輛使用天然氣。

4、依托政府支持，對(duì)天然氣出租出實(shí)行價(jià)格補(bǔ)貼機(jī)制，提高公交車、出租車的改裝率，積極制定CNG 加氣子站發(fā)展規(guī)劃，使CNG 市場(chǎng)的需求與供應(yīng)相適應(yīng)。