CNG加气子站工艺流程的优化09.3.doc

CNG加气子站工艺流程的优化武汉市燃气热力规划设计院 杨慧摘要： 本文结合近年来加气子站的设计、建设、生产经验，介绍了CNG加气子站概念、功能、建站规模及站址选取，主要介绍了加气子站的工艺流程的优化过程，希望对今后CNG加气子站的设计建设具有指导意义。关键词： 加气母站 加气子站 常规站 工艺流程 压缩机撬 顺序控制盘 储气设施 加气机 倒气 气体放散量 一、前言 天然气作为一种清洁高热值能源，已成为城市燃气首选气源。发展以天然气为主的车用能源，可以降低燃料成本，减轻城市污染，提高人民生活水平，促进社会发展，经济效益、社会效益显著。国家有关部门确定了优先发展天然气的能源战略，并将加快天然气的勘探开发和综合利用列为今后能源领域的工作重点。目前国内“西气东输”“川气东送”，“西气东输二线”，陕甘宁气田至上海等输气干线加速了天然气在全国各地的应用。新建的涩宁兰管道953公里，忠武管道695公里，“西气东输”主干线4167公里更是促进各地区大力发展天然气事业。近年来由于汽车工业的快速发展，城市汽车数量激增，汽车尾气排放的各种有害物质与日剧增，其在空气中的比率已达60%以上，逐渐成为空气污染的主要因素。寻找一种价格低廉、节能环保的车用燃料，是我国各界一直关注的课题。天然气是一种绿色能源，推广应用车用CNG具有重大的意义与作用：1）有利于降低汽车尾气污染物的排放，改善城市空气质量，环保效果显著。2)有利于调整车用能源结构。我国乃至世界石油资源紧缺，在我国天然气资源丰富，可开采量大，大力发展天然气事业可有效缓解成品油供需矛盾。发展CNG，推广CNG的应用，是社会发展的要求，是历史的选择。二、加气子站的概念、功能、建站规模CNG加气站是为天然气汽车提供高压天然气的场所。根据加气站的气源条件、站内天然气处理工艺程序的不同，CNG加气站分为三类：常规站、加气母站、加气子站。常规站从城市管网取气，天然气经处理后直接给燃气车辆加气。站内通常有调压计量撬、干燥器、脱硫塔、压缩机撬、储气设施及加气机等工艺设备。加气母站除具有常规站的功能外，还可以通过设在站内的加气柱直接给CNG拖车加气。CNG拖车将处理好的压缩天然气运到子站为子站提供气源。CNG加气站子站是以母站处理压缩后的天然气为气源，以CNG拖车为运输工具，为天然气汽车供气的加气站。加气子站具有压缩、储气、加气等功能，建站规模一般在12万Nm3/d。三、加气子站的一般工艺流程加气子站一般工艺流程图： 例图1 CNG拖车将从母站拖来的天然气通过压缩机撬加压后，经顺序控制盘按高、中、低压的顺序给储气设施进行充气。当有燃气汽车进站加气时，压缩天然气首先通过加气机按低、中、高压的顺序从储气设施中取气给燃气汽车加气。随着近几年来CNG燃气汽车的发展，CNG加气站建设的增多，结合各加气站的建设、运营经验，我们不断对CNG加气子站的工艺流程进行优化、简化处理，以适合节能、安全生产的要求，便于运营管理。四、CNG加气子站工艺流程的简化优化处理 总结近几年CNG加气站的设计经验，对CNG加气子站做了如下两个方面的优化简化处理。1、利用CNG拖车气瓶作低压储气设施 利用CNG拖车气瓶作为低压储气设施用。当拖车气瓶内压力较高时，可以先不启动压缩机，而是通过压缩机进出口处设置的旁通阀直接给燃气汽车加气或给中压储气设施充气。这样不仅可以充分利用拖车气瓶内的压力，降低能耗，而且在同等建站条件下，可以间接增加站内储气量，从而增强调峰能力。流程优化如例图2。例图22、在中压储气设施总管上增设倒气管线设计人员在做工程设计时，在追求高性价比同时，还要考虑一切可能出现的情况，并尽可能加以解决。CNG加气子站工程也是这样。当加气机正在给燃气汽车加气时，拖车内已无气源，而储气设施内的储气压力不足以给燃气汽车加气时，传统工艺流程只能关闭压缩机，等备用CNG拖车到位后，再启动压缩机给燃气汽车加气；压缩机关闭后，利用压缩机提供动力进行加气的汽车必须停止加气；同时压缩机启停次数的增多，将会大大降低压缩机的使用寿命。压缩机是CNG加气站的核心设备，一旦压缩机出现问题，整个加气站将无法营业。另外，根据压缩机配置的顺序控制盘程序的设置，中压储气设施的最低充气压力为18MPa（180公斤），作为压力容器的储气设施必须进行年检，当进行年检时，必须将储气设施内的气体进行放空，气体放散量很大，造成能源浪费。为了保护压缩机，减少启停压缩机次数，加快加气速度，降低气体放散量，本论文对加气子站做了进一步改进，即在中压储气井组的总管上增加一管线，引至压缩机进口，作为储气井倒气用。该方案不仅能够降低压缩机的启停次数，减少汽车等待加气的时间，而且解决了储气设施年检时，气体放散量过大的情况。以中压储气设施的总净水容积为6m3进行计算(忽略压缩因子的影响)：工艺流程未优化前的气体放散量：6X180=1080Nm3工艺流程优化后的气体放散量：6X30180 Nm3工艺流程优化前后节省的气体放散量：1080-180900Nm3流程优化详见附图4 附图3六、结束语随着天然气在城市能源供应中的普及，CNG越来越多的为燃气汽车所用。作为为汽车提供CNG的加气站，设计合理的工艺流程、配置经济可靠的工艺设备是保证加气站安全、可靠、经济运行的关键因