液壓平推CNG子站改造為標(biāo)準(zhǔn)CNG子站的建議

〔中國(guó)石化重慶石油分公司 重慶 400010〕

中國(guó)石化重慶石油分公司目前共有液壓平推式CNG子站8座，液壓平推式子站存在諸多問(wèn)題，且液壓平推式CNG管束拖車到了更新?lián)Q代的時(shí)間窗口。為保證加氣站設(shè)備運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提高加氣站的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有必要將液壓平推式子站改造為標(biāo)準(zhǔn)CNG子站。

1 液壓平推子站的工藝流程

1.1 液壓平推子站系統(tǒng)的構(gòu)成

液壓平推子站由CNG子站拖車、液壓增壓撬、液體介質(zhì)、卸氣系統(tǒng)、PLC控制柜、加氣機(jī)、儀表風(fēng)氣源設(shè)備及氣、油、儀表風(fēng)連接軟管等組成（見圖1）。

圖1 液壓平推子站工藝流程示意圖

1.2 液壓平推CNG子站的工作原理

液壓式CNG拖車將CNG從母站運(yùn)送至子站作為氣源，子站通過(guò)柱塞泵將專用的特殊性質(zhì)的液壓油直接充入CNG管束拖車的儲(chǔ)氣鋼瓶中，將鋼瓶?jī)?nèi)的CNG推出，再通過(guò)加氣機(jī)把CNG充入汽車的儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)，實(shí)現(xiàn)給汽車加氣的目的。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由PLC過(guò)程控制實(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，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，實(shí)現(xiàn)加氣站不間斷運(yùn)行。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，除更換拖車時(shí)由人工操作外，整套設(shè)備的所有動(dòng)作均由設(shè)備自帶的PLC進(jìn)行過(guò)程控制，無(wú)須人工干預(yù)。

液壓CNG加氣子站工藝流程見圖2。

圖2 液壓CNG加氣子站工藝流程圖

2 標(biāo)準(zhǔn)子站的工作原理

2.1 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站系統(tǒng)的構(gòu)成

標(biāo)準(zhǔn)CNG子站由普通CNG管束拖車、卸氣柱、子站壓縮機(jī)、順序控制盤、儲(chǔ)氣井（瓶組）和加氣機(jī)及工藝管路等組成。

標(biāo)準(zhǔn)CNG子站工藝流程見圖3。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站工藝流程示意圖

2.2 標(biāo)準(zhǔn)CNG子站的工作原理

CNG管束拖車將CNG從母站運(yùn)至子站作為氣源，通過(guò)卸氣柱將拖車內(nèi)的CNG卸至子站，分兩路：一路直接進(jìn)入加氣機(jī)，加氣機(jī)低壓加入汽車；一路通過(guò)壓縮機(jī)增壓后，由順序控制盤按高、中、低壓給儲(chǔ)氣井（瓶組）分配供氣，再供給加氣機(jī)以中、高壓給汽車充裝。

該裝置由PLC全過(guò)程控制，接通管束車后無(wú)需人員操作。目前，標(biāo)準(zhǔn)子站的壓縮機(jī)有機(jī)械式、液壓活塞式等可供選擇。

3 標(biāo)準(zhǔn)子站與液壓平推子站的比較（見表1）

表1 液壓平推子站與標(biāo)準(zhǔn)CNG子站的比較

續(xù)表1

4 改造的必要性

（1）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站是新購(gòu)大容量管束車減少CNG運(yùn)輸成本的需要。公司2021年將有10臺(tái)管束車到強(qiáng)制報(bào)廢期，其中有8臺(tái)為液推式管束車，根據(jù)目前市場(chǎng)價(jià)，水容積18m3、充裝量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）4540m3的液推式管束車售價(jià)約為80萬(wàn)元/臺(tái)，而水容積33m3、充裝量達(dá)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）8512m3的常規(guī)管束車售價(jià)約為50萬(wàn)元?？紤]卸氣率，1臺(tái)33m3的常規(guī)管束車運(yùn)氣量相當(dāng)于1.8臺(tái)18m3的液推管束車，即同樣的運(yùn)輸條件下，常規(guī)管束車的天然氣運(yùn)費(fèi)將是液推管束車運(yùn)費(fèi)的一半。改用大容量的常規(guī)管束車將大大地減少天然氣的運(yùn)費(fèi)。目前天然氣的平均運(yùn)費(fèi)約為0.56元/m3，換大容量的常規(guī)管束車后，運(yùn)費(fèi)可能下降到0.3元/m3。為減少天然氣運(yùn)費(fèi)，提高子站的盈利能力，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

（2）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站可增加子站市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是提高銷量的需要。一是液推子站給客戶加氣壓力不足，加氣站競(jìng)爭(zhēng)能力差。由于液推子站采用管束車氣瓶作為加氣站增壓和儲(chǔ)氣設(shè)備，受氣瓶充裝壓力不得超過(guò)20MPa的限制，目前液推裝置調(diào)整的工作壓力范圍為19.5～22MPa，給客戶車輛充裝壓力只能達(dá)到17～19.5MPa，不能滿足給客戶充裝到20MPa的要求，造成很多出租車和大客車每天要多充裝一次，造成加氣站競(jìng)爭(zhēng)能力差，部分客戶（特別是大客車）選擇不在液推子站加氣。標(biāo)準(zhǔn)子站儲(chǔ)氣井壓力可以加到24MPa以上，可以保證每臺(tái)車的充裝壓力達(dá)到20MPa。二是充裝時(shí)“拉氣”現(xiàn)象嚴(yán)重。多車加氣時(shí)，由于使用單線加氣機(jī)，多個(gè)不同壓力的汽車同時(shí)接入時(shí)會(huì)造成已加氣至高壓的汽車加氣速度下降，甚至停止加氣。標(biāo)準(zhǔn)子站采用三線加氣機(jī)，按低、中、高的順序取氣，有效地將多臺(tái)同時(shí)充裝的車輛分散開，最大限度地減輕了“拉氣”的情況。三是液推子站使用幾年后設(shè)備故障多，停業(yè)頻繁，影響客戶體驗(yàn)。液推子站設(shè)備沒有備用設(shè)計(jì)，只要某一設(shè)備發(fā)生故障，即造成整個(gè)加氣站停業(yè)，客戶排隊(duì)后不能加氣，怨氣較大，客戶體驗(yàn)差。標(biāo)準(zhǔn)子站設(shè)備故障率明顯較低。四是液推子站換車作業(yè)時(shí)，為保證回油干凈，多采用手動(dòng)換車，多次回油操作，換車時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)調(diào)度要求高，標(biāo)準(zhǔn)子站因有儲(chǔ)氣井緩沖，還能將中壓儲(chǔ)氣井的儲(chǔ)氣增壓后加入高壓儲(chǔ)氣井，保證換車過(guò)程中不停止加氣，還能在調(diào)度車輛不到位的情況下維持一段時(shí)間加氣，緩解調(diào)度的壓力。為增強(qiáng)子站的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

（3）將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站是提高設(shè)備安全運(yùn)行和環(huán)保的需要。一是液推子站使用管束車氣瓶作為增壓和儲(chǔ)氣裝置，最大工作壓力達(dá)22MPa，超過(guò)氣瓶的最大允許充裝壓力20MPa，違反《特種設(shè)備安全法》，發(fā)生事故時(shí)需被追認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)子站靠壓縮機(jī)增壓和儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣，保證管束車的工作壓力在設(shè)計(jì)工作壓力以內(nèi)。二是管束車故障多，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，維修費(fèi)用高。液推子站用管束車閥門多，接頭也多，前后倉(cāng)共有氣動(dòng)閥門16只，手動(dòng)閥門17只，氣動(dòng)閥門全部在高壓條件下頻繁開關(guān)，閥門使用壽命短，使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生泄漏，維修費(fèi)用高。三是液壓油發(fā)生過(guò)多次加裝到客戶汽車氣瓶的情況，造成事故。四是發(fā)生過(guò)管束車爆破片破裂，液壓油泄漏的環(huán)境事故，影響惡劣；接頭等部位漏油現(xiàn)象嚴(yán)重，地面油污較多，影響環(huán)保。為提高子站的安全運(yùn)行能力和滿足環(huán)保要求，需要將液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站。

5 改造方案

（1）新增部分。新增卸氣柱、標(biāo)準(zhǔn)子站壓縮機(jī)橇（含機(jī)械子站壓縮機(jī)或液壓活塞式子站壓縮機(jī)和順序控制盤）、儲(chǔ)氣井（9個(gè)水容積）。

（2）可以繼續(xù)使用的部分。由于標(biāo)準(zhǔn)子站壓縮機(jī)配備功率約75kW，與液推子站兩臺(tái)柱塞泵配備功率37×2=74kW 相差不大，電力系統(tǒng)可以沿用。

（3）改造后繼續(xù)使用的部分。液推子站使用單線雙槍加氣機(jī)，需要送回加氣機(jī)廠改造為三線雙槍加氣機(jī)。

6 改造經(jīng)濟(jì)分析

（1）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站投資預(yù)算見表2。

表2 液推子站改標(biāo)準(zhǔn)子站投資預(yù)算

（2）管束車更新投資。經(jīng)初步詢價(jià)，目前市場(chǎng)上液推管束車約80萬(wàn)元/臺(tái)，常規(guī)管束車約50萬(wàn)元/臺(tái)，每站按兩臺(tái)配置，改為標(biāo)準(zhǔn)子站后管束車的投資可節(jié)約60萬(wàn)元。（2020年1月起，公司CNG交由第三方運(yùn)輸，車輛更新由承運(yùn)商投資，由于車輛投資節(jié)約60萬(wàn)元，在CNG運(yùn)輸價(jià)格上能體現(xiàn)節(jié)約，結(jié)算時(shí)降低運(yùn)費(fèi)。）

（3）經(jīng)濟(jì)分析。

按目前在營(yíng)的南濱路子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站來(lái)分析。南濱路子站目前CNG銷量約5000m3/d，年銷量182.5萬(wàn)m3，母站到南濱路運(yùn)距72km。液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站經(jīng)濟(jì)分析見表3。

表3 液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站經(jīng)濟(jì)分析 萬(wàn)元

加氣站改造總投資約為198.5萬(wàn)元，改造后年節(jié)約增收費(fèi)用74.15萬(wàn)元，投資回收期2.68年，其經(jīng)濟(jì)性可觀。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）液推子站是購(gòu)置大容量新車的障礙，改造為標(biāo)準(zhǔn)子站，依表3購(gòu)大容量新管束車可以節(jié)約天然氣運(yùn)輸費(fèi)用46%。

（2）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站后市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提升，可以引入公交車加氣，銷量可增加20%（表3）。

（3）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站，防止了管束車氣瓶工作壓力超過(guò)允許的最大工作壓力20 MPa，并可減少設(shè)備運(yùn)行故障，杜絕了安全隱患。

（4）液推子站改造為標(biāo)準(zhǔn)子站綜合投資約198.5萬(wàn)元。

（5）液推子站改造后2.68年可以收回改造投資，經(jīng)濟(jì)性較好。