CNG加氣站工藝系統(tǒng)與設(shè)備優(yōu)化研究

靳國龍（中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田燃?xì)夥止拘陆驙I銷部，四川 成都 611430）

CNG加氣站工藝系統(tǒng)與設(shè)備優(yōu)化研究

靳國龍（中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田燃?xì)夥止拘陆驙I銷部，四川 成都 611430）

隨著環(huán)境保護(hù)力度的逐漸加大，新能源在社會發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。天然氣是一種無毒無污染的新型能源，對環(huán)境沒有污染。目前，我國的加氣站工藝系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)用還存在較大的優(yōu)化空間，本文主要結(jié)合相關(guān)工作經(jīng)驗，對CNG加氣站的工藝和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化研究，提升系統(tǒng)的運行效率和經(jīng)濟(jì)性。

加氣站系統(tǒng);設(shè)備優(yōu)化;壓縮天然氣

隨著環(huán)境污染程度的逐漸加重，新能源的開發(fā)和利用進(jìn)度大幅加快。壓縮天然氣(CNG)是一種新型能源，無毒無污染，逐漸受到社會的關(guān)注。天然氣汽車的推廣和使用是眾多城市進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的首選方案。通過CNG加氣站將壓縮天然氣注入到汽車中，代替柴油和汽油為汽車的運行提供動力。就目前CNG的發(fā)展現(xiàn)狀而言，CNG加氣站中還存在一些運行問題，應(yīng)用不夠成熟。因此，需要對CNG加氣站的相關(guān)運行技術(shù)進(jìn)行分析優(yōu)化，降低運行和維護(hù)成本，同時提升加氣站的安全性。本文針對此種情況，對加氣站的工藝及設(shè)備優(yōu)化進(jìn)行分析，主要將加氣站分為三個部分進(jìn)行探究，即加氣站的預(yù)處理、加氣站的壓縮系統(tǒng)及加氣站的加氣系統(tǒng)。

1 CNG加氣站預(yù)處理系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的優(yōu)化

在CNG進(jìn)行壓縮前需要對其進(jìn)行預(yù)處理，主要的目的是去除CNG氣體中的硫化氫和水分。脫除硫化氫是為了降低硫化氫等酸性氣體對于系統(tǒng)管道的腐蝕，脫除水分是防止CNG在降溫和加壓過程中，水分發(fā)生凝結(jié)造成冰堵。

1.1 脫硫系統(tǒng)的工藝及設(shè)備優(yōu)化

水合氧化鐵對于天然氣中的硫化氫氣體具有很好的吸附作用，因此可以在水合氧化鐵中添加定量的催化劑，制備脫硫劑。利用這一脫硫劑對天然氣中的硫化氫進(jìn)行脫除。設(shè)備的優(yōu)化也應(yīng)該利用這一方法進(jìn)行。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該方法具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。一般情況下，脫硫系統(tǒng)的運行費用與天然氣中的硫化氫含量有關(guān)，硫化氫氣體含量大，其運行投資成本往往較高。但該方法的脫硫效率較好，因此可以在一定程度上降低投資費用。

1.2 脫水系統(tǒng)的工藝及設(shè)備優(yōu)化

脫水系統(tǒng)的處理費用與一次裝填料的多少有關(guān)。一般情況下，高壓脫水具有投資小、占地少等優(yōu)點，從設(shè)備優(yōu)化角度分析，高壓脫水只適用于處理氣量較少的CNG加氣站。在水分不確定天然氣加氣站中常用高壓脫水工藝。低壓脫水能夠給壓縮機(jī)較大的選擇空間，并且對氣源品質(zhì)要求不高，能夠延長填料和活塞的使用壽命，但一般會存在二次污染。設(shè)備應(yīng)用而言，低壓脫水工藝可以應(yīng)用在氣量較大情況下的水分脫除，在站場中可以應(yīng)用較大的面積。目前，高壓脫水由于不存在二次污染，因而得到較廣泛的應(yīng)用。

2 CNG加氣站壓縮系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備優(yōu)化

CNG加氣站的壓縮系統(tǒng)主要有潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和壓縮機(jī)主機(jī)等部分組成，其中壓縮機(jī)是整個壓縮系統(tǒng)中最重要的設(shè)備。CNG加氣站運行中，壓縮機(jī)的安全性要求較高。在整個壓縮系統(tǒng)運行中，壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力和出氣壓力范圍均較寬，需要根據(jù)實際情況而定。一般情況下，考慮運行經(jīng)濟(jì)性，排氣壓力控制在25Mpa以下。

(1)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

目前，CNG加氣站壓縮機(jī)主要有兩種形式：水平對稱式壓縮機(jī)和角度式天然氣壓縮機(jī)。水平對稱式壓縮機(jī)對于機(jī)型的平衡性要求較高，且要求的平衡為慣性力和慣性力矩。因此，水平對稱式壓縮機(jī)運行較其他機(jī)型振動和噪音小，該壓縮機(jī)在CNG加氣站的應(yīng)用中最為廣泛。角度式天然氣壓縮機(jī)的運行與功率和體積因素相關(guān)性較大，因此影響運行穩(wěn)定的因素較多，主要應(yīng)用在中小型的CNG加氣站中。

(2)潤滑方式的優(yōu)化

壓縮機(jī)潤滑方式主要有有潤滑油和無潤滑油兩種。潤滑油的潤滑模式是在壓縮機(jī)高壓狀態(tài)下，將潤滑油帶入到壓縮機(jī)系統(tǒng)中已達(dá)到充分潤滑壓縮機(jī)各部件的目的。潤滑油潤滑模式可以延長壓縮機(jī)的使用壽命，但這種方式對天然氣的質(zhì)量有較大的影響。對于潤滑油模式主要考慮摩擦熱和汽缸磨損的問題，此種潤滑模式下的壓縮機(jī)一般處于低速運行狀態(tài)下，且使用壽命較短，但天然氣的質(zhì)量不受到影響。良好的潤滑方式需要結(jié)合上述兩種潤滑優(yōu)點，即少油潤滑，即保證壓縮機(jī)的使用壽命，也能夠?qū)μ烊粴獾馁|(zhì)量產(chǎn)生較小的影響。

(3)壓縮機(jī)冷卻方式優(yōu)化

目前，常用壓縮機(jī)的冷卻方式為水冷冷卻，但據(jù)相關(guān)的使用情況分析發(fā)現(xiàn)，該種冷卻方式對壓縮機(jī)產(chǎn)生一系列不良的影響，會縮短壓縮機(jī)的使用壽命，其運行經(jīng)濟(jì)性也不好。風(fēng)冷冷卻是利用空氣流動進(jìn)行冷卻的方式，較水冷冷卻，風(fēng)冷效果更佳，且能較好地控制壓縮機(jī)各級設(shè)備的壓縮比，運行經(jīng)濟(jì)性更好。在壓縮機(jī)實際運行中，應(yīng)該優(yōu)先選擇風(fēng)冷冷卻和水冷冷卻混合使用，即加氣站的壓縮機(jī)設(shè)置冷卻水管道，冷卻水接到?jīng)鏊镞M(jìn)行風(fēng)冷。

3 CNG加氣站系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備優(yōu)化

CNG加氣機(jī)是加氣站中必不可少的設(shè)備，主要用于天然氣的汽車添加，另外也是用戶與業(yè)主進(jìn)行結(jié)算的計量工具。加氣機(jī)系統(tǒng)主要有測控系統(tǒng)、機(jī)殼、管線和質(zhì)量流量計等組成。

加氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

加氣設(shè)備的外觀相關(guān)研究可以看出，外觀應(yīng)該設(shè)計簡潔大方，具備科學(xué)的人工學(xué)設(shè)計理念。這也是現(xiàn)代加氣機(jī)和傳統(tǒng)加氣機(jī)的主要區(qū)別，現(xiàn)代加氣機(jī)更人性化。另外，加氣機(jī)的壓力顯示更多通過數(shù)字進(jìn)行顯示，不僅可以直觀看到壓力數(shù)字，也能夠減少故障發(fā)生頻率，節(jié)約成本。

4 結(jié)語

天然氣作為一種環(huán)境友好型新型能源，逐漸得到關(guān)注和應(yīng)用。在天然氣加氣站的投入運行時，還存在一些安全和經(jīng)濟(jì)性問題，本文通過第天然氣加氣站工藝和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化分析研究，可以有效提升整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

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