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许润能源

1 压缩天然气(CNG) 液压子站
  1.1 子站的组成
  节能压缩天然气(CNG)液压式汽车加气子站由三大部分组成: 液压增压撬体部分、车载储气撬体部分(专用CNG拖车)和售气(加气机)部分。
  液压增压撬体部分由液压系统、动力系统、自动控制系统等组成, 主要设备包括橇体、控制柜、仪表风气源设备、燃气报警。特点是加气过程自动控制、加气量大、压力稳定、节能降耗、结构简单,设备数量少,安装、维护简便,有效工作时间长,运行更经济。
  车载储气撬体部分是专用的CNG拖车,承担了运输、储存CNG的任务,还承担了加气管道的作用,使工艺管线简单化,节约了管线,提升了效率。

 

CNG液压加气子站与常规加气子站方的对比


  1.2 工作原理
  在自动控制系统的监控下,通过撬体中的液压系统,将专用CNG拖车上储气管束中的CNG以平稳的压力和速度推出到加气机,再由加气机给CNG燃料汽车加气。
  当刚刚开始启动设备或PLC控制系统监测到液压系统压力低时,高压液压泵开始工作,向CNG拖车钢瓶内充入高压液体介质;在液压泵出口设有压力控制阀,并设有压力传感器,压力控制阀设定液体出口压力控制范围20~22MPa(由用户设定).当液压系统压力达到高限22MPa(或用户设定值)时,压力控制阀停止向高压系统供液,并通过旁通回路把高压液体回流到液体储罐中;液压泵经一定时间的延时,如果系统压力仍然不降,则液压泵停止工作;当系统压力降至底限20MPa(或用户设定值)时,液压泵重新开始工作。
  1.3 主要技术
  当前在节能液压式CNG加气子站发展中应用的主要技术包括:①三差压检测及关断技术, 提高安全性;②安全自动化控制,能及时有效紧急切断有关设备,和加气机安全连锁;③橇体操作面板安装人体静电消除仪,操作人员每次操作设备时通过触摸该装置,消除人体静电;④双液位检测精确控制卸气量;⑤撬体集成气源控制系统,电气分离减少隐蔽工程隐患; ⑥采用双机双泵模式,在加气高峰时采取双泵双电机同时加气,提高工作效率,加气低谷期时自动采取单机单泵,既节能又实施了应急保障预案.
  1.4 存在的问题及解决方案
  根据液压子站的工作原理及工艺流程,在实际运营中,液压子站存在以下发展瓶颈:①溢油冒油带来的安全隐患;②介质油的污染;③高压柱塞泵的磨损和损坏;④加气排量达不到额定排量;⑤液压油温升过高、过快;⑥油气混融的难题。
  针对上述问题,一般采取以下技术解决方案:①自动化控制精度高、运行可靠精准,有效解决喷油、溢油所带来的安全隐患;②撬体内设置在线滤油系统和排污系统,有效解决油污染的问题;③钢瓶内表面处理工艺,无污物,无氧化;④实现储气瓶组功能,在高峰期有效提升加气速度, 极大地降低电机启动频率;⑤油温监控以解决液压油温升过高、过快的难题;⑥油料加注隔离技术解决油气混融难题。

 

CNG液压加气子站与常规加气子站方的对比



  1.5 工艺特点
  根据加气子站设备构成及实际运营效果,节能液压式CNG加气子站具备以下工艺特点:
  (1)系统加气能力(标准状态,以下相同)强,一般不低于1000m3h( JYZ1000 20型),拖车内CNG始终保持较高且稳定的压力,因此加气速度快。而CNG常规加气站储气瓶组内的压力是变化的,加气速度随储气瓶压力的降低而降低。
  (2)设备整体集成度高,橇装系统集中配置液压油泵、储油罐、配套油气路控制设备、油气路外接软管及其接头等,设备安装更简便、建设周期更短。
  (3)自动化程度高,系统可以在手动注油、手动回油、自动运行方式下进行, 自控系统包括PLC、软启动器、隔离栅、按扭、电磁阀和空气断路器等, 并在面板上实时显示设备的工作单元、压力、温度及电机电流等参数。
  2 与标准加气站的对比
  结合实际运营情况,从流程、设备、占地、能耗、经济性等方面对节能液压式CNG加气子站和标准加气站进行对比,可以看出液压子站在节能、占地、经济方面具有一定优势。

 

CNG液压加气子站与常规加气子站



  2.1 流程对比
  标准加气站设有过滤计量橇、脱水装置、储气装置、压缩机橇、控制系统及加气机。加气站从市区中压管网取气,经过滤、计量、干燥等处理工序,使天然气符合车用压缩天然气的标准, 经压缩后由优先顺序盘控制储气井储气或向汽车加气。
  液压子站采用液压增压系统代替压缩机增压系统,通过液压泵将液压橇储罐中的液压油升压后注入储气钢瓶,将钢瓶中的压缩天然气导出,经缓冲罐后通过站内的单线双枪加气机对汽车加气。当此钢瓶中压缩天然气卸气量达到总量的95%时,停止向此钢瓶注液压油,通过钢瓶中的压缩天然气余压将此钢瓶中的液压油压回液压橇储罐。
  2.2 设备配置对比
  标准加气站配置包括:①过滤计量系统对进站气体进行过滤,以保证进站气体纯净,采用1开1备双路系统,过滤器选用金属网式过滤器,计量装置选用气体涡轮流量计。②干燥系统选用2台橇装脱水装置对进站天然气进行干燥,脱水装置设置在压缩机前,采用分子筛双塔干燥器,可以通过手动切换,在线实现分子筛再生.③压缩及储气系统选用2台橇装活塞式压缩机.④加气系统选用4台三线双枪加气机,可满足8辆汽车同时加气, 给轿车加气时间约5~6min。
  液压子站配置包括:①核心设备为液压橇,液压油泵为液压油提供动力,进行加气或气瓶车顶升.②仪表风气源设备为CNG气瓶车上的气动阀门提供动力,橇体内包括活塞式空气压缩机、过滤器、脱水装置等,可为控制系统提供干燥、洁净的压缩空气,供气动执行器使用。③液压子站工作时压力相对稳定,选用4台单线双枪加气机,可满足8辆汽车同时加气,给轿车加气时间约3~4min.④CNG气瓶车既承担运输又承担储存功能,故考虑选用2台气瓶车。
  2.3 占地对比
  占地面积受到安全间距的限制,在建成区内一般不具备新建加气站的条件,故标准加气站与加气子站均按在原有加油站的基础上改建进行考虑。由于两站均设4台加气机,故加气部分占地面积基本相同,仅就工艺装置区占地面积进行对比。标准加气站工艺装置区占地面积约497m2,加气子站工艺装置区占地面积约230m2。
  (5 经济性对比
  (1) 经济性对比前提.①标准加气站与加气子站均为加油站改造的加油加气合建站,二者的加气能力相同,均设有4台双枪加气机。日供气规模均为2×104m3d,年供天然气量为730×104m3?a.②接气价格由建设造价、运行费、建设单位投资利润及运输成本构成,标准加气站接气价格初定为2.5元m3, 液压子站的接气价格初定为2.45元m3,售气价格预测为3.7 元m3.③平均电价(含税)为0.96元(kW.h),电增值税为17% 。
  3 结语
  综上所述,由于液压子站设备更加集成化、工艺简约、节能高效、占地更少、成本费用更低,在现有加油站网络上发展加油加气站更具优势。