CNG加气站压缩机设备选型

1、CNG加气站压缩机设备选型254压缩机机组的选择需要注意技术和经济性两方面的问题,尤其要注意从整站建 设的角度对所选机组的经济性进行衡量。1技术方面应注意的要点(1) 选择有、油润滑 还是无油润滑压缩机毋庸置疑，无油润滑压缩机对气体的油污染是最小的，合理的选择应该是采 的制约，要实现可靠性较高的无油润滑 用无油润滑压缩机；但由于国内自润滑材料 尚不成熟，虽然十多年前就有厂家进行过尝试，终究由于国内材料基础等多方面原因又恢复到有油润滑方案。从目前来讲，建议企业以可靠性为主选 择有油和少油润滑压缩机，因为即使选择了无油机，由于建站标准和规范的要 分离设备，无法节省投资；相反会由于 费用均高于有油润

2、滑压缩机，而增加建 破损的情况。求，仍然需要在加气站中配置相应的干燥、 无油压缩机本身成本更高、运行费用和维修 站成本，甚至出现关键体填料、活塞环过早(2) 选择水冷、风冷 还是混冷压缩机这方面的选择，不同地区的厂家和企业最 为关注，也是争论最为激烈的。客观地 讲，冷却方式对于压缩机而言不存在技术上 的先进性差异，我们更关注的应该是哪种方式更适用。虽然风冷方式一直被多数人认为具有一 定的技术难度(主要是因为CNGEE缩机 的排气压力高，给冷却器的设计、制造 带来了一定的难度)而显得它有先进性，但 国内已有中石化江汉三机厂等单位借鉴原有引进的大型天然气压缩机组技术成功制 造出全风冷橇装cNG压缩

3、机组，为广大的北方用户提供了新的选择。在参考文献中 作者通过国内外多种压缩机的实际运行 得出的结论是具有代表性的。作者认为，要 消除水冷机组的固有弊病，最好的办法 是选择全风冷机组。有的企业认为，水冷机组的冷却效果要 好于风冷机 组。但只要我们稍加分析就会发现，这种看法实际上是片面性的： 从最初的水冷、风冷两种冷却方式并存 问题，第一，国外成熟的机组技术更倾 第二，国内因为最初没有引进压缩机设 压缩机技术进行改进设计的，并未针对 先入为主的效果，同时某些厂家出于自 好处，却有意回避了水冷机组的许多不 成目前大多数企业对国内压缩机组选择CNC压缩机在国外发展已有70多年历史，演化到现 今的绝大多

4、数为风冷，说明两个 向于采用风 冷，排气温度不存在过高的问题； 计技术，而 是一些厂家依托自身的高压空气 天然气介质 专门进行优化选择，造成了一种 身产品宣传 的需要过分强调水冷机组的表面 足：结垢、 腐蚀、增加运行成本等。因而造 上的一些观 念误区。可以证明，即使在南方选择全风冷机组 也是可行的 ，我们可以从热力学的角度 简单分析一下这个问题。CNQ压缩机的压缩介质为纯度较高的天 然气（主要成分为甲烷CH4占90%以 上） 其压缩因子一般 为 129，远小于空气的 1，4。这样 ，在压缩机设计过程中 每 级压缩之后排温就远比压缩空气时小， 一般厂家在设计时限定每级排气温度 （不经 过冷却）小

5、于160C，而在实际设计中往往只有140C左右，有的压缩级甚至不到 100C。所以，从热 力学的角度讲，CNG压缩机的设计是非常保 守和安全的。而且， 用户们也不必要关心压缩机的每一级的 排温，而只需要知道最后一级的排气温度就 可以了。最后一级的排温对机组排出的压缩天然 气的影响又有多大呢?用户最关心 的是 排气量，从热力学角度分析一下排气温 度对排气量 的影响：一般地，全风冷压缩机 组最后一级排温高于环境温度 10-12C，极端一点，假设环境温度为39C，那么压 缩机的最终排气温度将达到 5C（尽管这种工况不多见，但我们可以说明一些问题）, 假设同时运行的水冷机组最终排气温度 为40C ,而

6、其他参数的影响不计（近似计算） 针对最后一级压缩而言，适用气体过程 方程： pV=mRT在排气压力p均为25MPa时，可知压缩气体容积y与排气温度r成正比，则在 同样气缸工作容积下，实际压缩气体容 积流量与温度r成反比，即V水冷/ V风冷=T风冷/ T水冷=(273+51) (273+40)=1035即大约仅比水冷机组40C排气温度时容 积流量减小3. 5%。而全风冷机组在运行、维护费用方面却 较水冷机组低许多，从长远经济角度考 虑，选择全风冷机组更合理。至于温度 问题，一般 在加气站下游均会设置高压脱水 装置，该装置会完成压缩天然气大部分 的终极后冷和脱水作用，与采用水冷机组时 的差别实际上

7、是十分微小的。至于混冷机组，虽然避免了水冷机组的 一些弊病， 但仍旧无法消除冷却水结垢、 腐蚀和泄漏之后引起的一系列问题。因 而也不是最 合适的方式，而只是针对某些特 殊情况进行的一些改进措施。所以，综合国外机组技术主流和排气温 度对排气量 的影响的热力学分析，我们 认为，全风冷压缩机组是 CNG加气站建设的首要选择，也是国际国内CNG加气站的 发展趋势。加气站的建设除了应该考虑 一次性设备投资，更应该注意整站的运行、 维护成本。(3) 压缩机排气量是 否越大越好加气站压缩机的排气量应该与所建CNG站需求 的加气量基本匹配，不宜过大也不宜过 小。这就像CNG气车选择20MPa压力作为气 瓶储气

8、压力一样的道理，为什么不选用 更高压力呢 ?更高压力不是在气瓶中可以 储 存更多的天然气吗？这是综合考虑到车用气瓶的容积/重量比以及降低CNG加气站 运行成本所确定的优化结果。目前国内所建CNG加气站主要分为常规 站和子母站两类。CNG勺发展尚处于种快速、不稳定的状态，局部地区的少 加气能力相对富裕的状况。由于多方面 到方案设计时所考虑的加气站加气能力 择大排量压缩机的重要原因。数加气站负 荷较大，但绝大多数加气站处于的原因，业 主在上报计划和作可行性研究直大多被高估。这也是造成大多数业主盲目选其实，国际上对于加气站压缩机的排气 量的选取并 非随意而为，早期的 300m3h 是根据客观分析得来

9、的：一座高效 率运行的加气站，气量过小无法满 足加 气车辆需求，气量过大则会造成机组频 繁停机、起 动，对压缩机设备及其他相关设 备造成不必要的损害，还会影响电网中 的其他用户。按 5-10min 为一辆汽车加气， 以出租车为例，60L水容积的车载气瓶在压力20MPa犬态下储气量为13. 8诒（考虑 到天然气的压缩因子 ），采用加气量为 300m3h 的压缩机直接加 气需时 13. 8/300X60min=2. 76min,所以，一台300m芬h的压缩机的加气 站至少可以 同时为两辆出租车加气。当然，实际加气时并非简单的直接加气 ，而应该考虑加气站气库容量以及为提 高气库利用效率选择的优先顺序

10、控制系 统的良好等 因素。但一台 300m3h 的压缩 机即可满足 2 辆小车加气却是基本事实 ，过大的压缩机排量将会导致加气站压缩机 的频繁起动停机，不利于机组正常工作 。所以我们 认为，在目前局部少数地区可以 选择排量600-650m3/h的压缩机，已经足够满足4辆汽车（亦即4部加气机）同时 加气（这种极限状态 相信在任何地区都不多见） ，而更多的情况下 小于 600650m?/h的压缩机也足以满足加气需求，不 必盲目追求压缩机大排量。所以，常规站选择600650m3/h的压缩机是最佳方案，有一些进气 压力较低 的地区选择同样功率的压缩机组也能达到500m/h以上的排气量，足够满足加气 需

11、求。对于子母站也适用同样的道理，考虑到 加气站实际 处理气量和车辆、转运车等 综合因素，目前比较合理的母站压缩机 排气量选择应该为 25004500m3/h， 配置 两台压缩机为宜。如某地油气混合站的 日处理气量8000m3左右，日工作时间8h左 右，单台 1250m3/h 的压缩机已经足够完成天然气的压缩 （另一台作为备机 ）。所以，片面追求加气站排气量将会带来 投资的巨大浪费，业主们在投资建站之 前一定要仔细分析站的容量，大排量压 缩机在运行 成本上无疑会超出小排量机组， 导致浪费。在电力增容、电费、易损易 耗件等方面 的成本也会大大增加。2.经济性方面应注 意的要点我们对国内比较典型的压

12、缩机组结合加 气站常规站 整站进行以下对比分析。数 据的采集依据的是一定时期的样本数据 ，仅供参考 。从对比可以看出，排除与机组无关的电 力增容等因 素，选用三种不同冷却方式 配置的机组在总体费用方面相差不多， 全风冷机组 甚至还略低。而全风冷机组在集 成度方面无疑要好于另外两种非橇装机 组。在智能 化控制方面也大大优于其他机组。另外，采用集成度很高的 PLc控制系统能大大减轻操作人员工作量和工作强度， 降低运行控制成本，提高安全性。除了以上一次性固定投资的对比之外， 机组的后期 费用也是业主们必须注意的。 在后期运行中，坚持选择高可靠性易损 件理念使得 全风冷机组的阀件、活塞环的更 换周期分

13、别达到8000h和4000h以上，同时免除了全水冷机组对 于冷却水系统的经 常维护，消除了结垢和腐蚀带来的更多 事故隐患。典型CNG加气站配置比较表（进气压力 0.3 MPs 排气 650-670 m3/h）单位万元序号序冃水挣机程冷机组配賈全风冷机组配*1前处理系统10-202压缩系茨38-50708590-1203动力杲统2-43-54控制系统4-53-4集成PLC控制系统5播装底廈2-36降曜系统不（戒无法）提供7废气回收系统.3-52-48冷却给水系统8-126-80 （不需耍）9干燥系统18-25J0储气系统50-80（3套）11站内高压气路系统20*3012售代系统30-40（2套）13安装调试 及设计费18-2520-3010- 15对比小计2-8, 13 項75 - 104104 - 1%100- 135合