關(guān)于CNG加氣站能耗與節(jié)能途徑的分析

胡殿波

摘 要：壓縮天然氣（簡稱CNG）是一種綠色環(huán)保能源，具有較高的社會和經(jīng)濟(jì)效益。盡管我國車用CNG技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，但是現(xiàn)有的CNG加氣站仍然存在高能耗、低效率等的問題，對行業(yè)的發(fā)展造成較大的制約。因此有效的解決CNG加氣站的問題可以降低煤、石油等在能源消耗結(jié)構(gòu)中的比例，緩解大氣污染和溫室效應(yīng)，對環(huán)保有重要的作用，促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。本文分析了CNG加氣站能耗與節(jié)能途徑，以供參考。

關(guān)鍵詞：CNG加氣站；能耗；節(jié)能途徑

1 CNG加氣站生產(chǎn)過程的能耗

1.1 壓縮系統(tǒng)

壓縮系統(tǒng)作為加氣站能耗的重要部分，存在級間冷卻效果差，冷卻效果無法達(dá)到下級進(jìn)氣溫度指標(biāo)，導(dǎo)致出現(xiàn)水露點(diǎn)不合格等問題。當(dāng)前各機(jī)型級間換熱器設(shè)計(jì)存在一定缺陷，不符合實(shí)際工況，需要對冷卻問題深入研究并改善，使能耗降低。壓縮機(jī)的能耗特征：頻繁啟動壓縮機(jī)，較大程度影響壓縮機(jī)能耗；壓縮機(jī)級間壓縮量、冷卻溫度與天然氣充裝工藝參數(shù)等都會影響其能耗；白天與夜晚的需求有較大差異，導(dǎo)致加氣站裝置發(fā)生較大負(fù)荷率變化；如果電機(jī)功率因素過低，會使無功功率無法得到補(bǔ)償，能源造成浪費(fèi)，用電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p耗，對經(jīng)濟(jì)造成較大影響。

1.2 脫水系統(tǒng)

分子篩脫水裝置能耗會隨脫水裝置的脫水負(fù)荷變化而發(fā)生變化，脫水負(fù)荷越大能耗越高?，F(xiàn)有CNG加氣站脫水裝置，其入口天然氣中水分含量對脫水裝置能耗的影響，及再生環(huán)節(jié)加熱時(shí)間、溫度、吸附效果和能耗影響等都沒有深入研究。當(dāng)前問題包括再生氣用量較大、再生加熱時(shí)間和溫度不合理等，水露點(diǎn)達(dá)不到相關(guān)要求，分子篩加熱時(shí)間和加熱溫度不符合現(xiàn)場要求，因此達(dá)不到節(jié)能降耗目的。

1.3 充裝工藝系統(tǒng)

CNG加氣站一般都有加氣高峰，在某幾個(gè)時(shí)間段會消耗大量氣體，如果儲氣設(shè)施出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)多次啟動的情況，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長，會導(dǎo)致消耗大量電量，使成本增加，并對電網(wǎng)形成造成較大影響，當(dāng)前CNG加氣站都利用儲氣裝置運(yùn)行，但利用率相對較低、時(shí)間較長，所以研究節(jié)能途徑，可以使經(jīng)濟(jì)性得到有效提升。

2 CNG加氣站的節(jié)能途徑

2.1 壓縮系統(tǒng)的節(jié)能

2.1.1 冷卻器的改造

大多數(shù)冷卻器都采用了圓形冷卻管，通過總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以把CNG加氣站壓縮機(jī)中的冷卻管改造成橢圓的形式，可以有效的改善氣體流動的情況，同時(shí)增加了在冷卻管兩邊分布的分離點(diǎn)間的距離，較大程度上減弱了所受到的阻力，可以提高流動的效率。另外，橢圓形的管道表面積較大，會減小其熱阻礙的情況。

2.1.2 添加變頻器

當(dāng)前我國壓縮機(jī)需要處理的工作量變化較大，能量較小，電機(jī)卻保持一定的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致產(chǎn)生較大能耗，所以采用添加變頻器方式對壓縮機(jī)節(jié)能降耗工作實(shí)現(xiàn)有效控制。

2.1.3 采用先進(jìn)的氣閥結(jié)構(gòu)

壓縮機(jī)主要利用氣閥對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，但它比較容易發(fā)生損壞，歲氣閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和壓縮機(jī)運(yùn)行及能量消耗有較大關(guān)系，氣閥可以發(fā)揮節(jié)能和高效率運(yùn)行的作用，占整體功率的3%-7%，同時(shí)產(chǎn)生較小噪音，先進(jìn)的氣閥結(jié)構(gòu)還具有較好的密封性，可較大程度實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.2 高、低壓脫水工藝節(jié)能

2.2.1 高壓脫水工藝

高壓脫水裝置工作主要包括脫水和再生過程。脫水過程指天然氣通過高壓壓縮后，在通過前置過濾分離器時(shí)，分離出可能存在的游離水、雜質(zhì)和油，再向吸附塔進(jìn)入，塔內(nèi)的分子篩通過吸附高壓天然氣所含飽和水和部分烴可以得到干燥的天然氣，最后經(jīng)過順序控制盤進(jìn)入計(jì)量加氣系統(tǒng)或儲氣系統(tǒng)；再生過程是指分子篩對吸附左右的壓縮天然氣進(jìn)行再生處理的過程。再生氣通過調(diào)壓柜節(jié)流降壓后進(jìn)入加熱爐加熱，提高溫度后和分子篩接觸傳熱，再生氣再把分子篩吸附的水分和部分烴帶走，使分子篩逐步實(shí)現(xiàn)再生。利用冷凝分離器把再生氣帶出的分子篩中吸附的水分冷卻分離后進(jìn)入回收罐對其進(jìn)行回收利用。

2.2.2 低壓脫水工藝

低壓脫水系統(tǒng)具有較好的再生節(jié)能效果，但低壓脫水后還存在壓縮過程又被污染的現(xiàn)象，高壓脫水便可避免發(fā)生這種情況。低壓脫水裝置主要安裝在壓縮機(jī)進(jìn)氣口前，工作壓力是官網(wǎng)壓力。對分子篩的高效吸附特性進(jìn)行充分的利用，可以脫去天然氣中的水分，并把部分雜質(zhì)清除，為車用天然氣低露點(diǎn)的氣質(zhì)要求提供保障。

2.3 儲氣井工作過程及節(jié)能

儲氣設(shè)施是為了彌補(bǔ)壓縮機(jī)排量不足的問題，預(yù)先對部分氣體進(jìn)行儲存，使加氣站的加氣能力遠(yuǎn)大于壓縮機(jī)的最大排氣量，并減少壓縮機(jī)啟停次數(shù)，降低電耗和設(shè)備損耗。CNG加氣站儲氣設(shè)施直接和壓縮機(jī)相互關(guān)聯(lián)，如果儲氣設(shè)施設(shè)置不當(dāng)，會增加壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，壓縮機(jī)在啟動的過程中會通過大量電流，導(dǎo)致電耗增加，對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊。氣體利用率是衡量儲氣設(shè)施的重要指標(biāo)，科學(xué)分析儲氣設(shè)施利用率，使儲氣井的氣體利用率得到提升，減少壓縮機(jī)啟停的次數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗目的。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，作為綠色清潔能源，CNG在汽車燃料上得到廣泛應(yīng)用。但我國CNG技術(shù)仍處于研究發(fā)展階段，現(xiàn)有CNG加氣站存在嚴(yán)重高能耗、低效率問題，對CNG行業(yè)發(fā)展造成一定阻礙。相關(guān)部門應(yīng)該引起重視，對CNG加氣站能耗和節(jié)能加強(qiáng)研究，優(yōu)化工藝流程，提出有效節(jié)能方案，促進(jìn)CNG行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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