淺析CNG加氣站氣損原因及控制措施探討

陳磊

摘 要：減少氣損是CNG加氣站常規(guī)站節(jié)能的關(guān)鍵措施。結(jié)合常規(guī)站的工藝流程，重點(diǎn)分析了計(jì)量誤差、放空、排污、工藝設(shè)備缺陷等造成氣損的原因，提出了減少氣損的對應(yīng)措施。以某加氣站氣損異常治理為實(shí)例，針對不同的氣源情況，提出了設(shè)備優(yōu)選、加強(qiáng)保養(yǎng)、工藝優(yōu)化等減少氣損的方法，為CNG加氣站推進(jìn)節(jié)能管理工作提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：CNG;加氣站;氣損

0 引言

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，CNG加氣站作為一種提供清潔能源的平臺應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)揮越來越大的作用。根據(jù)站區(qū)現(xiàn)場或附近是否有管線天然氣，CNG加氣站可分為常規(guī)站、母站和子站。除人工費(fèi)外，常規(guī)站運(yùn)行成本主要有天然氣、電、水、脫硫劑、脫水劑、潤滑油、工藝配件消耗。其中，天然氣氣損程度是影響加氣站經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要因素。

1 CNG加氣站常規(guī)站產(chǎn)生氣損的原因

CNG加氣站常規(guī)站的一般流程是連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)獲得天然氣，經(jīng)計(jì)量、增壓、脫水后儲存或銷售川。由于整個(gè)流程工藝設(shè)備較多，設(shè)備放空排污時(shí)不可避免地產(chǎn)生氣損，一般用輸差來量化氣損程度。產(chǎn)生氣損的原因主要有以下幾種。

1.1 計(jì)量本身的誤差

CNG加氣站常規(guī)站的計(jì)量裝置由氣源處的流量計(jì)和銷售機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)組成。對川渝地區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)目前流量計(jì)采用最廣泛的是羅茨流量計(jì)，少部分站采用了高級孔板閥。其中高級孔板閥受人的維護(hù)保養(yǎng)、上下游直管段長度和粗糙度、差壓信號管路以及儀表自身誤差的影響，出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)確的機(jī)率較大。羅茨流量計(jì)的精度達(dá)到了±1.5%，但對氣源的氣質(zhì)要求較高，若氣源臟，含水量高，則計(jì)量偏大。銷售機(jī)采用的美國費(fèi)希爾·羅斯蒙特質(zhì)量流量計(jì)（或丹麥massflo質(zhì)量流量計(jì)）是依據(jù)科氏力原理來測量流體的質(zhì)量流量的，受環(huán)境因素影響較小，精度控制在±0.5%以內(nèi)。天然氣密度可能發(fā)生變化，當(dāng)密度變小時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量值小于真實(shí)體積值，造成氣損增大。

1.2 放空、排污損耗

在CNG常規(guī)站整個(gè)工藝流程中，不同管段和設(shè)備均會設(shè)置放空和排污閥，壓縮機(jī)組低壓放空一般直接排人大氣;進(jìn)氣分離器排污時(shí)也帶走部分氣體;脫水裝置各過濾器、分離器排污時(shí)均會帶走氣體;儲氣井排污也將帶走部分氣量，各個(gè)環(huán)節(jié)的放空排污均會造成一定程度的天然氣損耗。

1.3 工藝設(shè)備泄漏

安全閥、放空閥、排污閥等因使用時(shí)間久、產(chǎn)品質(zhì)量、保養(yǎng)不到位等原因產(chǎn)生內(nèi)漏，造成氣體泄漏;電磁閥和拉斷閥密封不嚴(yán)，三通槍閥泄漏;壓縮機(jī)組活塞桿磨損，與填料不能完全密封，導(dǎo)致高壓天然氣竄人曲軸箱從呼吸口冒出;加氣機(jī)電磁閥因氣質(zhì)臟關(guān)閉將產(chǎn)生高壓時(shí)不計(jì)量，導(dǎo)致氣損增大。

1.4 工藝設(shè)備缺陷

填料靠氣體壓力進(jìn)行密封，填料在密封過程中會泄漏部分天然氣，目前仍有部分加氣站的壓縮機(jī)組填料氣沒有進(jìn)行回收，機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)則一直有氣體排人大氣中。加氣槍每加完1輛汽車后將進(jìn)行高壓放空，也未進(jìn)行回收。存在錯(cuò)峰的場站，單向閥容易損壞，錯(cuò)峰停機(jī)后再生氣將返回上游管網(wǎng)引起重復(fù)計(jì)量，氣源壓力降低時(shí)引起天然氣回流，氣損進(jìn)一步增大。若壓縮機(jī)前的所有壓力容器（脫硫塔、緩沖罐、回收罐、加濕器等）水容積為12m3。每日錯(cuò)峰3次，每次壓力從0.8MPa降低到0.4MPa，則產(chǎn)生的氣體重復(fù)計(jì)量為144m3/d。

1.5 正常耗損

天然氣是以各種碳?xì)浠衔餅橹鞯幕旌蠚怏w，在低于最高凝析溫度的某一溫度值時(shí)，壓力升高到露點(diǎn)線后，重?zé)N將會形成液態(tài);在一定壓力下，溫度下降至露點(diǎn)溫度時(shí)，重?zé)N也會形成液態(tài)排出，增大了天然氣氣損。此項(xiàng)影響由氣源氣質(zhì)決定，高者可達(dá)到5%。

2 分析減少氣損的主要措施

針對CNG加氣站常規(guī)站各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的氣損情況，結(jié)合現(xiàn)場技術(shù)人員的管理經(jīng)驗(yàn)，提出以下的解決措施。

2.1 減小計(jì)量本身誤差

首先應(yīng)結(jié)合場站的氣質(zhì)條件、流量計(jì)與壓縮機(jī)組的距離，選擇合適的流量計(jì)。推薦優(yōu)先考慮羅茨流量計(jì)，但針對氣質(zhì)較臟、距離壓縮機(jī)組較近時(shí)則可考慮使用高級孔板閥流量計(jì)。使用孔板閥時(shí)，要保證上下游直管段長度和粗糙度符合計(jì)量要求、差壓信號管路的正確安裝;同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)流量計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)工作，根據(jù)氣質(zhì)條件定期清洗孔板，對不合格的孔板進(jìn)行更換。對于售氣機(jī)的質(zhì)量流量計(jì)，要定期對電磁閥進(jìn)行清洗，根據(jù)天然氣密度進(jìn)行流量計(jì)參數(shù)設(shè)置，減少因天然氣密度變小而產(chǎn)生氣損。

2.2 減少放空、排污損耗

首先應(yīng)定期對閥門進(jìn)行注脂，減少放空閥、排污閥內(nèi)漏。再者，根據(jù)儲氣井壓力合理安排機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，減少機(jī)組的啟停次數(shù)，從而減少壓縮機(jī)向空氣中的排放量。應(yīng)優(yōu)先考慮城市管網(wǎng)凈化氣，原料氣由于氣質(zhì)臟、含水量大，將增加排污次數(shù)，增大氣損。但若存在錯(cuò)峰問題，則可考慮其他氣源。應(yīng)加強(qiáng)壓縮機(jī)組的維護(hù)，防止設(shè)備損傷后產(chǎn)生更大的泄漏量。要定期對壓縮機(jī)組活塞桿、填料、各高壓閥門等進(jìn)行檢查，若活塞桿與填料密封性較差，則應(yīng)更換活塞桿或填料。

2.3 改造工藝設(shè)備

目前國內(nèi)各大CNG壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家已基本實(shí)現(xiàn)了填料氣回收。填料氣經(jīng)冷卻器冷卻、通過緩沖罐進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)中，從而極大減少了氣損。部分國產(chǎn)售氣機(jī)也實(shí)現(xiàn)了加氣槍放空回收系統(tǒng)，避免了高壓氣體放空造成氣損。

3 加氣站氣損治理情況

某CNG站銷售氣量0.7×10m3/d，前端計(jì)量0.76×104m3/d，氣損量600m3/d左右。氣損主要由3個(gè)方面的因素造成：該站采用氣源為原料氣，沒有經(jīng)過凈化處理，氣質(zhì)差，含水量大，正常氣損高;站內(nèi)單流閥損壞，受上游網(wǎng)管壓力波動，單流閥后的已經(jīng)計(jì)量的天然氣返回上游進(jìn)一步增大氣損;站內(nèi)2臺老式壓縮機(jī)填料氣、售氣機(jī)放空均沒有進(jìn)行回收，直接排人大氣。

隨著銷售氣量的增加，輸差也隨之增大，因?yàn)楣に囋O(shè)備隨著銷售氣量的增加而運(yùn)行時(shí)間加長，各設(shè)備的良好狀態(tài)變差，氣損程度增大。2011年全年輸差達(dá)8.4%，主要原因是該站采用氣為原料氣，與鄰縣共用1條網(wǎng)管，每日3次錯(cuò)峰停機(jī)。停機(jī)后，前端管線壓力降低，造成重復(fù)計(jì)量。由實(shí)驗(yàn)得出，氣損減少為300m3/d左右，輸差降到5%以下。

2012年上游管網(wǎng)改造，不再存在錯(cuò)峰，2012年輸差逐漸下降。2012年1月到3月輸差異常，日均氣損量達(dá)到1300m3，輸差達(dá)16%。氣損增大主要由售氣機(jī)和壓縮機(jī)組造成。聯(lián)系地方質(zhì)檢局檢測售氣機(jī)流量計(jì)，發(fā)現(xiàn)3支加氣槍中有1支偏差達(dá)到了18%，更換后第2日氣損減少500m3。檢修2#壓縮機(jī)組發(fā)現(xiàn)填料氣泄漏嚴(yán)重，停用后日均氣損繼續(xù)減少500m3，輸差控制在5%左右。4月初對2#機(jī)組活塞桿進(jìn)行了更換，但5月因1#機(jī)組填料氣泄漏導(dǎo)致輸差繼續(xù)增大，5月底更換1#機(jī)組后輸差降低。公司已初步?jīng)Q定更換2臺壓縮機(jī)和售氣機(jī)，將壓縮機(jī)填料氣和售氣機(jī)放空量進(jìn)行回收，初步分析日氣損量將控制在200m3以內(nèi)。長遠(yuǎn)規(guī)劃中，采用凈化氣作為氣源，進(jìn)一步減少氣損。

4 結(jié)論與認(rèn)識

氣源的氣質(zhì)好壞決定了加氣站正常氣損的大小，在建站時(shí)應(yīng)盡量選擇凈化氣作為氣源。對于縣城等管網(wǎng)壓力波動較大的地區(qū)，壓縮機(jī)的選型應(yīng)充分考慮錯(cuò)峰的應(yīng)對措施，建議選用變頻、可調(diào)余隙式機(jī)組。日常運(yùn)行時(shí)必須保證各工藝閥門的維護(hù)保養(yǎng)，特別是對于上游管網(wǎng)壓力變化較大的站，單流閥壞后將引起氣損程度增大，因此應(yīng)合理安排壓縮機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間。

前端流量計(jì)推薦羅茨流量計(jì)，但針對氣質(zhì)較臟、距離壓縮機(jī)組較近時(shí)則可考慮使用高級孔板閥流量計(jì)。使用孔板閥時(shí)須規(guī)范安裝，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。售氣機(jī)流量計(jì)須定期進(jìn)行檢驗(yàn)，偏差超過l%的流量計(jì)須更換。CNG站在運(yùn)行時(shí)應(yīng)定時(shí)巡檢、排污，避免雜質(zhì)過多影響計(jì)量。

選擇壓縮機(jī)時(shí)，優(yōu)先考慮填料氣可回收的類型。對于填料氣不能回收的老機(jī)組，須適時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，通過壓力、溫度、電流變化發(fā)現(xiàn)機(jī)組問題并及時(shí)整改，壓縮機(jī)組、高壓脫水裝置的高壓放空排污應(yīng)人回收罐回收。

參考文獻(xiàn)：

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