CNG母子加气站.doc

CNG母、子加气站一、简述母站（Mother Station）：一般建在有天然气管网的地方，有两种功能，一为转运车加气；二为NGV车加气。母站一般设有两台压缩机和一个以上的转运车停车场。母站是否设置储气库，需根据需要确定，若同时要给汽车加气，一般都要设置储气库。子站（Daughter Station）：一般建在无天然气管网的地方。子站必须拥有为车辆加气的分配器（或售气机）；还应有升压压缩机。大多采用吸气压力变动范围很大的液压压缩机，先用转运车气瓶分组直接对天然气汽车充气（与常规加气站气瓶顺序充气相同），当转运车气瓶压力下降到一定程度无法给汽车加气时，再由压缩机增压后对汽车充气。子站一般有两种形式，一种有增压设备，一种无增压设备，仅有储气库。NGV转运车的送气率NGV转运车天然气送气率增多，必须在子站进一步压缩。由于各子站和转运车配置不同，他们的压缩和非压缩的送气率也不尽相同。新西兰分析认为，假定所有车辆都是从空瓶开始充气，不改变压缩系数，只根据分析。转运车容量假定为2000Nm3，车辆充气压力为20Mpa，且所有气瓶中的气体都被取完。转运车气瓶压力为20Mpa时，气体非压缩送气率为50%，子站必须使用压缩机以便最大充气压力得以维持在20Mpa，以便把其余50%的气体充完。如果转运车的压力为25Mpa，于是20%的气可以直接向汽车充气。转运车中气体非压缩加气率达62%，余下的气仍要压缩机升压才能给汽车充气，但比较简便。如果转运车的压力仍为25Mpa，但储气装置分为三组，靠串联储气方式输气，使40%的气可直接充气，转运车中非压缩充气率可达625%，该系统具有压缩成本低和操作安全、直接取气率高的优点，但转运车的连接和子站的管路比较复杂。由此可见，气体可以直接由转运车慢充气，甚至子站也可以不用压缩机。但对压缩设备的投资与否必须与不满载的转运车频繁运输成本进行比较。总的看来，转运车充气后直接给子站充气要比在子站安装压缩机增压要经济一些。在实践中，带有升压压缩机的子站一般都没有现场储气库，使用压缩机充气。充气设备还可以采用多组系统供气方式，以便进一步提高转运车的送气率。上述子站配置的主要缺点是：不用压缩机，转运车中储气瓶气体取不完；但将转运车储气瓶中的天然气通过压缩机增压时，需要在进入压缩机之前将天然气压力降低到压缩机入口的压力，这样会导致严重的能量损失，效率很低。最近，美国采用液压泵驱动的增压器新技术，入口压力可在3525Mpa之间变动，能保证有足够大的排量。这比压缩机效率高寿命长。总之，如何降低成本，提高转运车的送气率是一个值得进一步研究解决的技术课题。目前，各国选用母子站时，大致是运距在5070km范围内，转运车储气量在20004000Nm3之间，被认为是可行的。但是在距离更远或山区是否适用就有待于进行深入的技术和经济论证。还有人认为应发展LNG运输技术，建设LNG/CNG母子站。这在美国和澳大利亚都得到应用。因为LNG在161开始液化，体积下降到1/600，这意味着给定气体量的储存体积比压缩到25Mpa的气体体积减少一半以上，容器重量也比CNG储气瓶轻得多。一般来说，重量9吨（1200Nm3）的拖车就可以运输相当于一般气瓶转运车46倍的气体，可以长距离运输。而且LNG通过换热器系统可以再蒸发，这样就可以在子站取消压缩机。当然，兴建LNG工厂，LNG转运车以及子蒸发站的成本比CNG母子站高得多，技术要求也很高，眼下还只是少数国家进行LCNG的开发应用。二、马来西亚母子站母站的配置：供气：一般从门站通过一根8英寸的管线进入计量站。计量：天然气经过过滤并对其流量、温度和压力进行测量及纪录，然后通过调压，压力由075Mpa降至压缩机入口压力035Mpa。压缩：配有三台压缩机，每台额定排量为350Nm3/h，四级风冷，电机为90kW，压缩机进口压力为035Mpa，出口压力为25Mpa，均配有可燃气体检测仪。储气：储气瓶由35支、长1570mm、壁厚75mm、直径230mm、储气压力25Mpa 、总储气量为518Nm3的高中低压三组气瓶组成。售气：配有一套双枪电子售气机，气体的计量采用微动质量流量计，给汽车充装相当于15升汽油当量的天然气不超过3分钟。转运车：NGV转运车安装有150支三组25Mpa相同压力的气瓶，容量为2220 Nm3。每辆转运车长95m，满载重量为265吨（不含车头）。气体运输时储气瓶内CNG的压力通常控制在2025 Mpa 之间。这样，既最大限度提高了转运车的气体运输量，又不致使转运车超出经济的（体积/重量）之比。子站的配置：转运车间：转运车停放在车间一侧，同时将空车运会母站充气。转运车间配有两个转移气体柜，每个柜子配置两条软管和脱开接口。调压站：将转运车中气体的压力降低至压缩机的工作压力035 Mpa。压缩机：由一台55kw的电动机驱动、排量为200Nm3/h、进出口压力分别为035 Mpa 和25Mpa的四级风冷式压缩机所组成。每台压缩机配有一台可燃气体检测仪。储气系统：也是由35支长1570mm、壁厚75mm、直径230mm，在25Mpa压力下每个气瓶容积为148Nm3的高中低压三组气瓶组成，总储气量为518 Nm3。三组气瓶可实现快充，提高气瓶利用率，加少压缩机的启动次数。售气系统：同母站一样。三、新西兰母子站母站的配置：转运车：转运车气瓶主要有三种。大型气瓶大型气瓶长68m、容积1750L、价格比较贵，但运输时的压力可达25 Mpa，往转运车上安装比较方便。有的安装有7个美制气瓶，每个水容积为175m3。气体以25 Mpa的压力运送，转运车的总容量达3600Nm3。串联储气瓶有长度为14m、容积为4050L、自重7080kg，一般20个为一组安置在钢制框架中，这种气瓶成本低、运输压力高达25 Mpa。转运车不繁忙时可直接停放在充气站成为储气库房。也有用较大气瓶串联而成。车用气瓶其标准容量为90L、重量在80kg左右、长度为1m、直径400mm。该气瓶具有良好的（容量/重量）比，运输压力只能达到20 Mpa，可以在车上重复使用。子站的配置：NGV子站设备有压缩机与辅助设备、现场储气库和分配器，还有转运车停放位置和慢充设备。调节阀保持转运车到压缩机之间的恒定供气压力。转运车与子站采用韧性连接，以保证低压大流量气流顺利流动。调节器安装后，当气体自高向低压流动时会产生严重的冷却，假如气体中出现水，会产生水化物，引起烃的液化。因此必须要采取加热措施。四、吉林油田母子站19978吉林石油集团有限责任公司建设的一个母站和两个子站正式进入试运行，日加气能力可达7000Nm3。加气站从美国天然气能源公司（American Natural Gas Power ，Inc）引进。其中压缩机（三台）为Knox公司生产，一台是E-2245型，二台为TP145型，排气量为18Nm3/min（1080Nm3/h）。包括天然气处理设备两台干燥器和油水分离器，子站顺序控制阀组和顺序控制电脑（Mark-II）两套，站内储气瓶和拖车输气瓶组。母站建在红岗采油厂红-145井附近，产气量为8185m3/d，气质优良不含硫。井口来的天然气压力高达12Mpa，而压缩机及相应脱油、脱水设备的进口压力为67Mpa，因此需限流降压，由于降压幅度大，需采取对井口来的气进行升温到50，以防造成冰堵。母站占地约3060m2、建筑面积35271m2。油田汽车数量为300台，日加气数量为15040=6000Nm3，而压缩机及相应设备日处理气体能力为18m3/min60min8h=6840Nm3，因此，可以满足车辆加气需要。两个子站距离母站为120km，往返需要10小时。其中江南站，靠近公路加气便利，占地面积72475m2。站内设有汽油、柴油和机油加油设施，建筑面计44767m2。江北站占地面积1000m2。每站日加气能力达85台。子站设有3只储气瓶，其规格为6096mm6096mm，水容积为39m3，在工作压力下（248MPa）标准容积为967Nm3。在加气时，拖车被视为第四只站内储气瓶参与加气。子站顺序控制：顺序控制是通过美国天然气能源公司生产的Mark-II型微电脑对一系列相关的压力和温度信号进行比较计算后，给顺序阀组箱发出指令，从而达到顺序控制的目的。更换拖车的工作流程：第一种情况是当拖车工作压力不足35Mpa时，应马上更换新拖车，新拖车供气压力为266Mpa。此时站内储气瓶有两种工作情况，一种是站内储气瓶压力都不足193Mpa时，拖车可作为高压站内储气瓶对车辆充气。当拖车压力低于248Mpa时，应起动压缩机对站内储罐进行充气使之全部达到248Mpa。在此之后，应保证至少有一只站内储罐保持在248Mpa，否则就应起动压缩机。第二种情况是站内储瓶压力至少有一支储瓶高于248Mpa，这两种情况比较来看，第一种情况适合加气车辆少时减少压缩机起动次数。第二种情况适合于加气高峰期，为更换拖车留有充分的辅助时间，不会影响加气。通过压缩机向站内储气瓶充气的顺序控制一般情况是当3只站内储气瓶压力均低于248Mpa时，开启压缩机，此时压缩机分别向3只储气瓶供气。供气顺序由Mark电脑控制气动阀V1、V2、V3的开启和关闭，从而确定向哪一只储气瓶充气。当某只储气瓶充气压力达到248Mpa时，这支储气瓶上的压力传感器会给Escon Mark微处理器发出信息，此时电脑会马上给顺序阀组的电磁阀发出指令，关闭这只储气瓶的气动阀，停止向该瓶供气。直至3只气瓶压力均已达到248Mpa时，压缩机自动关机。售气机向站内储气瓶取气顺序控制当车载气瓶首次进行加气时，气瓶为空罐，这时如果采用一号软管气枪加气，一号气枪压力传感器会将该车载瓶压力传给Mark电脑，同时电脑会将站内储气瓶以及拖车储罐压力进行排序，然后电脑会首先打开最低压力储罐的空气动力阀（V7、V8、V9或V10）。当车载瓶内压力与该储罐压力平衡时，打开另一只次低压储罐的空气动力阀。以此类推，直至车载瓶内达到设定压力为止。当车载瓶内有部分气体，此时如果车载瓶内气体压力高于某个储罐压力，则Mark电脑将按递增原则选取高于车载瓶内压力的储气罐作为取气对象。如果此时选用二号加气枪，则电脑将打开相应的空气动力阀（V4、V5、V6或V10）。当压力达到平衡后，Mark电脑关闭当前储气罐空气动力阀，仍按递增原则，打开高于当前车载瓶内压力的储气罐空气动力阀。以此类推，直至达到设定压力值取气过程结束。五、北京市石景山区衙门口母子站989北京天然气集输公司（中国石油集团控股）在北京石景山区衙门口建成一个子母站。是从美国威瑟佛德公司（Weatherford Enterra Compression Company）引进的，属于无防噪封闭箱体的橇装式结构（其中主电机、控制箱等部件皆为不防爆设计）。该加气站采用的是美国杰密奈公司（Gemini Engine Company）提供的压缩机，压缩机的进气压力为0.14Mpa，排气压力为31.635Mpa，压缩机的功率73.5KW，用电380V，每分钟排量为5.18 Nm3 （3108 Nm3/h），日加气能力为7460 Nm3（按24小时计算），可以为100辆车加气。压缩机带四个5293500的储气瓶（总水容积为28m3），在25Mpa下可储气700Nm3。该站采用美国Egslo7100型双枪售气机（Universel公司制造），配套国产高压脱水装置和天然气发电机。由于该站按子母站设计，在加气站内预留了储气瓶组和另外一台压缩机的位置，并提供了为子站车加气的加气阀组。加气站占地约为1600m2左右。天然气经陕京末站出来后，经末站流量计、加气站站内减压阀组（将管输压力19 Mpa减至014 Mpa）进入压缩机，经压缩后，进行气体干燥，随后进入顺序控制柜，出来后进入储气瓶组，最后到售气机进行销售。现场的电力供应是通过济南柴油机厂制造的天然气发电机来供电。北京压缩天然气子站采用两台美国FIBA公司的拖车和美国CPI公司的大型管状DOT瓶，整套设备安装在长11.2m的拖车之上。在拖车尾部安装有天然气增压器，使运转车的取气率达到70%80%。子站的主要技术参数为：每辆车由8个管状高压气瓶分两排组成。每个瓶子直径457mm,9.144m长，水容积1.19m3,单瓶重量为2021Kg,在26.56Mpa下可储存天然气2952m3,气瓶按照美国DOT 3AAX-3855标准设计.最大允许工作压力为26.56Mpa.转运拖车的总体尺寸为1127724382375mm,底盘重4150Kg,储气瓶总重16146Kg,天然气重2123Kg,加上906Kg的增压器,拖车总重23350Kg. 车尾部的增压器进气压力为2.7615.16Mpa.其增压器电机功率为22.38kw,用电为380v,50Hz,主体尺度为0.951.521.26m。六、新疆吐哈油田鄯善母子站9485新疆吐哈油田母子站系统建成，9月正式投产。该系统站场设备及运输气瓶全部从英特麦克公司（INTERMECH）引进。与之配套的300套汽车改装件从新西兰TFS公司引进。其中吐鲁番地区鄯善站两台压缩机，总排量为1000m3/h压缩天然气，日生产能力为2万Nm3/d,可供吐鲁番地区和乌鲁木齐市一千多辆汽车加气用。该工程供气系统的运作模式为,鄯善母站生产的压缩天然气通过四辆专用的运气拖车分别运往吐鲁番子站和乌鲁木齐子站（百远路和河滩路两座子站）,在子站分别向当地的汽车加气。全套压缩机组是风冷系统、级间冷却和强制润滑系统组成的整体橇装结构。主机是美国ARIEL公司生产的JGM-2型对置式四级往复式压缩机，微油润滑。气体和润滑油通过风扇强制冷却，压缩机的电控由可编程模块控制。全套系统设计在一个半封闭的室内，在大门设进风道，在房顶设出风道。七、三洋IMW移动式加气站所有设备，包括压缩机、电控房以及三级储气罐（典型的25MPa压力下的、总容量为566Nm3的储气罐是根据ASME标准或DOT标准设计制造的）全部安装在可适应各种气候条件的密封焊接的外罩里，技术人员可在外罩里对机器进行维修保养。整套系统连同外壳，可安置在一辆10吨载重卡车上，从而可作为移动式加气站。7