CNG加气站基础知识

CNG加气站基础知识RayTran广西桂东绿川新能源股份有限公司生产经营部吴国鑫2013-12-13目录1.市场情况简析CNG加气站的分类与工艺流程油气合建站CNG加气站主要设备介绍1.1广西自治区陆路运输数据简述广西2011年公路运输汽车拥有量为34.98万辆，比上年增长13.16%；其中载客汽车3.34万辆85.44万客位（高级客车7449辆29.71万客位，中级客车1.26万辆34.33万客位）；载货汽车31.64万辆165.26万吨位（厢式载货汽车8.35万辆22.53万吨位，专用载货汽车1.07万辆17.55万吨位），分别比上年增长14.48%和26.77%。公共汽车运营车数为9429辆，比上年增长7.32%；折算公共汽车标准运营车数为9843标台，比上年增长6.24%；出租汽车运营车数为17849辆，比上年增长6.98%。

数据引自广西壮族自治区交通运输厅1.2广西自治区水路运输数据简述全区拥有运输船舶8675艘、621.56万载重吨、103264客位、68481标准箱、173.08万千瓦，分别为2010年的98.58%、120.95%、92.09%、140.45%、116.52%。其中：机动船8668艘、620.95万载重吨、103264客位、68481标准箱、173.08万千瓦；驳船7艘、6138载重吨。全区经营水路运输的企业拥有船舶5635艘、574.2万载重吨、38041客位，分别为2010年的106.1%、122.8%、109.1%。船舶继续大型化发展，货物运输船舶平均吨位达到1003.7载重吨，其中内河运输船舶平均790.68吨/艘，比2010年增加129吨/艘，沿海运输船舶平均3068吨/艘，比2010年增加174吨/艘；液货危险品运输船舶140艘，集装箱船舶236艘、32.67万载重吨、12305标准箱，同比分别增加6.7%、17.7%、8.6%，专业化发展继续加快。数据引自广西壮族自治区交通运输厅1.3两广地区天然气零售价格定价机制根据国家发展改革委2011年12月26日发布的关于“国家发展改革委关于在广东省、广西自治区开展天然气价格形成机制改革试点的通知（发改价格[2011]3033号）”的精神，桂林市车用天然气价格与93号汽油最高零售价格可先按不低于0.6：1的比价关系进行调整，两年内调整到不低于0.75：1的比价关系。目前，广西壮族自治区93号汽油为7.5元/L，如果按0.6：1的比价关系计算，则CNG销售价格为4.5元/m3，如果按0.75：1的比价关系计算，则CNG销售价格为5.63元/m3。1.4广西CNG加气站建设情况自治区发展改革委称，广西目前正在抓紧实施县县通天然气工程，确保天然气燃料满足市场供应；正在编制天然气加气站建设规划，将于今年内编制完成；已经启动第一批CNG母站，125座油改气加气子站建设，后续也将推进天然气加气站建设。其中，广西中石油天然气管网公司南宁、玉林等4座CNG母站获准建设，中石化广西石油分公司首批75座CNG加气子站、中石油广西销售分公司首批50座CNG加气子站获备案建设。1.5.1CNG运输CNG运输车一般为集束罐体组成，分为8管、9管、10管、15管等（8管或10管）为主，压缩比1/200，单车装载量3800方—5600方，主要进行短途输。1.5.2CNG拖车

（1）原理：利用天然气的可压缩性，通过加气柱将CNG贮存于拖车容器组中。

（2）作用：将CNG从CNG母站运输到各个使用场所，并作为使用场所的气源使用。1.5.3CNG拖车1.5.4CNG运输成本运气槽车吨位：满载35吨。（1）人工工资：1500元/月·人；（50元/日）/4500Nm3·100Nm3×2=0.0056元/Nm3（2）油料费：柴油价格4元/公升；40公升/100Km·35吨；4.2元×40公升＝168元168元/4500Nm3·100Km×2＝0.0746元/Nm3（3）运气槽车设备折旧费（150万元/2台，按15年折旧）：0.031元/Nm3（4）过路费：120元/单程120元/4500Nm3·100Km＝0.026元/Nm3成本结构：（1）不变成本：0.031元/Nm3（2）可变成本：0.0056元/Nm3＋0.0746元/Nm3＋0.026元/Nm3=0.106元/Nm3（3）运输总成本：0.031元/Nm3＋0.106元/Nm3＝0.14元/Nm31、按加气规模可分为：母站、常规加气站和子加气站2、按营业场所是否固定可分为：固定式加气站和移动式加气站3、按天然气的来源可分为：加气母站和子站4、按燃料类别可分为：CNG（压缩天然气）、LNG（液化天然气）、LPG（液化石油气）加气站以及L-CNG（液化-压缩天然气）加气站

2.1CNG加气站的分类

CNG加气母站气源来自天然气高压管网，过滤计量后进入干燥器进行脱水处理，干燥后的气体通过缓冲罐进入压缩机加压。压缩后的高压气体分为两路：一路通过顺序控制盘，进入储气井，再通过加气机给CNG燃料汽车充装CNG；另一路进加气柱给CNG槽车充装CNG。2.2.1CNG加气母站工艺流程调压计量装置干燥器

缓冲罐压缩机

顺序控制盘售气机储气井槽车加气柱CNG燃料汽车CNG拖车2.2.2CNG加气站工艺流程简图

CNG子站拖车到达CNG加气子站后，通过卸气高压软管与卸气柱相连。启动卸气压缩机，CNG经卸气压缩机加压后，通过顺序控制盘进入高、中、低压储气井组，储气井组里的CNG可以通过加气机给CNG燃料汽车加气。2.3.1CNG加气子站工艺流程卸气柱

压缩机顺序控制盘储气井售气机CNG燃料汽车2.3.2CNG加气子站工艺流程图

加气站天然气引自中压天然气管网，经过滤计量后进入干燥器，经干燥处理后，在经缓冲罐后进入压缩机加压，通过优先顺序控制盘为储气井组充装天然气，或直接输送至加气机为CNG燃料汽车加气，也可以利用储气井组内的天然气通过加气机为CNG燃料汽车加气。2.4.1CNG加气常规站工艺流程调压计量装置干燥器

压缩机顺序控制盘储气井售气机CNG燃料汽车2.4.2CNG加气子站工艺流程天然气无色、无味，在生产和生活过程中天然气发生泄漏时不易察觉，为了杜绝因天然气泄漏而发生的事故，我们对天然气进行加臭处理。

燃气加臭系统主要包括计算机、交直流转换板、扩散硅压力变送器、微波流量开关。计算机采集流量仪表提供的电压流量信号，经过系统控制系统后将输出控制脉冲信号送给转换板。转换板将之变为直流脉冲电流来控制泵的工作。泵工作后将臭味剂送入到管道燃气中。2.5

加气站加臭系统3.1油气合建站等级目前，CNG加气站的建站模式主要采用油气合建（加油站与压缩天然气加气站合建），这种建站模式主要有以下几点优点：①节约土地资源②降低投资成本③能源结构多元化3.2油气合建站优点

加气站的主要设备包括：调压计量装置、气体干燥器、缓冲罐、压缩机组、顺序控制盘、储气瓶组、加气装置等4.1.1CNG加气站主要设备

①气体干燥器：主要是对进站的天然气进行脱水，防止在减压膨胀降温过程中出现冰堵。 ②压缩机组：主要是实现对天然气的增压。 ③储气瓶组：主要是用来存储压缩气体，常用的有两种规格。 ④加气设备：一般有加气机和加气柱，主要对天然气汽车加气。4.1.2主要工艺设备的作用1、电源控制；2、压缩机组运行控制；3、储气控制（含优先顺序控制）；4、净化干燥控制；5、系统安全控制；6、售气控制（含顺序加气控制和自动收款系统）。4.1.3加气站六部分基本控制系统（1）原理：调压计量系统由进气控制阀、过滤、调压、计量及安全阀等装置组成。原料天然气通过过滤器，分离出杂质，进入机械式的调压装置或PLC控制的自动调压装置，将天然气压力调至CNG压缩机需要的进气压力，同时通过计量装置记录供气量，准确地反映供需关系。（2）作用：①调压，使压缩机进气压力保持在某一范围内，保证压缩机的正常工作。②计量，为了经营核算进站天然气量。③过滤，分离杂质。4.3.1

调压计量装置4.3.1

调压计量装置净化干燥系统，主要包括除尘、脱硫、脱油、脱水、干燥等工序,可分为前置处理和后置处理两类形式。所谓前置处理，即在压缩前对天然气的干燥和净化，目的是保护压缩机的正常运行.（1）原理：①脱水，利用分子筛的表面活性微孔吸附天然气中的水分。②再生，利用低压高温的天然气，清除活性微孔中的水分子。（2）作用：利用塔内的分子筛有效吸附天然气中的水分，使天然气中的水分含量达到车用压缩天然气水含量的要求。

4.4.1

干燥器4.4.2

干燥器

缓冲罐设置于压缩机前，利用其容积大的特点，对天然气压力起到缓冲作用，保证天然气平稳的进入压缩机，减轻进气脉冲对压缩机带来振动；同时也能过滤掉天然气中的杂质，净化天然气。4.5.1

缓冲罐4.5.2

干燥器压缩机是整个加气站的心脏，压缩机性能的好坏直接影响到整个加气站运行的可靠性和经济性。压缩机按压缩方式不同，可分为两大类：①动力式：透干式、离心式等；②容积式：往复活塞式、螺杆式、滑片式、隔膜式等。

CNG加气站用的压缩机，排气压力高，排气量小，一般采用往复活塞式压缩机；若采用其他种类的压缩机，一是难以达到加气站所要求的高压；二是即使达到排气压力要求，也必将造成机组庞大，造价昂贵。4.6.1

压缩机组往复活塞压缩机按气缸给润滑方式分为无油润滑和有油润滑；按冷却方式分为水冷和风冷；按密封方式分为填料密封和带压曲轴箱密封；按结构形式可分为V型、W型、L型、Z型、D型、M型、H型和P型；4.6.2

压缩机组4.6.3W型压缩机附图4.6.4V型压缩机附图4.6.5

双W型压缩机附图压缩机曲轴经联轴器（飞轮）直接与防爆电机直接驱动，由此带动与曲轴曲柄销连接的两根连杆运动，连杆与十字头销联接，将其作用力传递给活塞上的活塞，并将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动；压缩机各级气缸均为单位作用，每级压缩完毕后经级间冷却和油水分离器分离后，逐级进入下一级压缩，直到达到额定压力后排出。

4.6.6

型压缩机工作原理压缩机是CNG站中将原料天然气压缩加压使之压力升高而不大于25MPa的设备。压缩机主要有三大系统：气路系统、润滑系统及冷却系统。①气路系统的作用，主要是将气体引向压缩机，经压缩机各级压缩之后，在引向使用场所；②润滑系统的作用，主要是将润滑油输送至各个润滑点；③冷却系统主要是冷却各级排气、润滑油，保证压缩机有一个完美的热力循环，使高温零件得以降温，润滑油温不致过高而降低润滑性能等等。4.6.7

压缩机组成系统作用①盘车时，要轻松自然，无卡死和敲击声；②电压正常，辅助启动后，油压、水压和注油正常;③压缩机启动前，保证无人维修和检查压缩机，无异物在压缩机上；④机器严禁超温超压，严禁缺油；⑸定时巡查（每半小时至少一次），定时排污（两小时一次）；⑥定期对管线联接处检查和紧固连接件，防松、防漏、防断裂；⑦定期对压缩机运动部件检查（包括配合间隙）和紧固连接螺钉；⑧定期对电器和电路检查；⑨定期对润滑油质量检查，并清洗油路和气路的过滤网清洗；4.6.8

压缩机注意事项（1）工作原理：顺序控制盘的功能是压缩的天然气按高、中、低的顺序依次分配到每个独立储气瓶首当压缩机排天然气压力达到设定压力时，就优先打开高压顺序阀对高压瓶行充,其次是达到中压组设定压力时就打开压力顺序阀对中压瓶组进行，最后达到低压组设定压力时就打开低压顺序阀对低压瓶组进行充气（此个瓶组压力相同）。压缩继续排出天然气，直到三组瓶（井）充满为实现压缩机按高、中、低顺序依次充气的目的。（2）作用：①优先充气，保证充装压力；②提高工作效率。

4.7.1顺序盘控制4.7.2顺序控制盘（1）原理：利用天然气的可压缩性，来储存CNG。（2）作用：①调峰；②满足间隙式充装的需要，减少压缩机的频繁开机次数，从而减少设备的磨损。

（3）分类：储气系统用于储存CNG。储气系统因其内部所储存的25MPa～30MPa的CNG而成为安全技术考虑的重中之重，在储气设备的布置方式、安全可靠性评价、工艺制造以及材质方面都有着特殊要求。目前的储气设备分为瓶储式、罐储式和井储式。4.8.1

储气系统4.8.2

储气瓶4.8.3

储气罐4.8.4

储气井（1）安全可靠，使用方便，免维护设计地下储气井本身就是石油工业提供给用户的天然气又回注井中的一个过程。（2）不受环境影响，恒温和抗静电、雷电因深埋于地下，本身就与大地成为一体形成良好的自然接地。同地温保持一致。（3）占地面积小。节约了宝贵的土地资源。（4）排水彻底设有专门的排水装置。（5）无恶性事故发生杜绝了爆炸，使我国政府环保、能源政策安全造福于国民，使站内工作人员能安心工作。4.8.5

储气井特点4.8.6CNG加气站储气设备比较售气系统包括高压管路、阀门、加气枪、计量、计价以及控制部分。售气系统是加气站的主要组成系统之一，它具有充装和计量的功能。并具备安全可靠、计量准确、密闭充装、显示清晰、操作简便的特点。当向CNG汽车上的气瓶充气时，来自加气站储气系统的高压天然气流经售气系统的计量装置，计量装置传感器产生脉冲信号，经变送器（检测器）传送给电子装置（微电脑装置），再由电脑识别传送来的脉冲信号进行计量、计价和显示。4.9售气系统4.9.1加气机（1）原理：通过高、中及低压卸气软管将CNG拖车上的CNG输送给储气系统或加气机。（2）作用：计量和传输。4.9.2缷气柱4.9.3缷气柱本系统由两个基本系统组成：加气站网络监控系统和加气站网络管理系统。（1）加气站监控网络系统是基于PLC、组态的控制监控网络系统。通过采用工控机为上位机，PLC为下位机，实现了系统的自动控制。该系统使用组态王软件和PLC智能化控制体系组成SCADA系统，能够完成压缩机、脱水装置和其它加气站设备的各种实时数据、报警数据进行采集并送后台计算机处理、保存、显示、报表打印和数据上传，而且该系统具有良好的人机界面，操作方便、结构简单。4.10.1加气站监控网络管理系统（2）加气站网络管理系统是根据加气站的实际情况而开发的一套管理系统。可以对各加气柱、流量计、脱水装置的各种数据进行采集并送后台计算机处理、保存、显示、报表打印和数据上传，且该系统具有良好的人机界面，操作方便、结构简单。本系统还可采用远程计算机访问，利用网络和拨号连接，使远程计算机与本地计算机达到共享的目的，可进行实时监控测试。为用户提供了更多的方便。4.10.1加气站监控网络管理系统

①监控各个监控点的实时数据信息；②故障自动保护功能；③信息的输出功能；④润滑油加热