淺析CNG液壓式加氣子站的應用

趙振龍（中國石油遼寧銷售公司 沈陽市 110031）

一、液壓式CNG 加氣子站簡介

液壓式CNG 加氣子站采用液壓平推增壓技術取代傳統(tǒng)的機械壓縮機增壓技術，具有系統(tǒng)整體集成度高、加氣速度快（小功率設備加氣能力＞1000m3/h）、運行費用成本低(小型設備主電機功率僅30Kw)、系統(tǒng)自動化程度高、維護幾率小、運行穩(wěn)定、設備安裝方便等特點。

液壓式CNG 加氣子站主要由以下部分組成： 液壓增壓橇體、CNG 專用拖車、加氣機、控制柜及儀表風壓縮機、燃氣報警裝置等。

二、液壓式加氣子站工作原理

液壓式CNG 加氣子站系統(tǒng)采用液壓技術，增壓系統(tǒng)將特殊液壓介質直接充入已充足CNG（20MPa）的拖車鋼瓶內(nèi)，將CNG推出并通過加氣機給汽車加氣。 在系統(tǒng)運行過程中沒有減壓再增壓過程，降低了能源消耗。 采用控制充入鋼瓶內(nèi)的液體總量的方式，保證系統(tǒng)正常工作。

當系統(tǒng)開始工作時，首先第一個鋼瓶上的進液閥門、出氣閥門打開，回液閥門關閉；在高壓泵的作用下，液體介質開始充入第一個鋼瓶，同時高壓天然氣被推出鋼瓶；當大約95%的天然氣被推出時，自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，關閉該鋼瓶的進液閥門、出氣閥門，打開回液閥門，此時第一個鋼瓶內(nèi)的高壓介質開始返回撬體內(nèi)的儲罐中；間隔幾秒鐘后把第二個鋼瓶的進液閥門、出氣閥門打開（此時回液閥門關閉），高壓液體開始充入。 當?shù)谝粋€鋼瓶內(nèi)的液體介質絕大部分返回到儲罐后，（此時鋼瓶內(nèi)還有少量不能返回的剩余介質），自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令，回液閥關閉。 設備運行時，由PLC 程序控制實現(xiàn)8 個鋼瓶依次順序工作。氣動執(zhí)行器根據(jù)PLC 控制程序適時開啟和關閉各鋼瓶的進出口閥門，順序轉換工作鋼瓶。 當前一輛拖車的天然氣卸完氣后，由人工調(diào)換快裝接頭到第二輛拖車（轉接時間在3－5 分鐘左右），實現(xiàn)加氣站不間斷運行。 在人工調(diào)換快裝接頭時須注意： 先把充液軟管、高壓氣管、3 個控制器快裝接頭調(diào)換過去，留下回液軟管、第8 個鋼瓶的回液閥門控制器管，待第8 個鋼瓶回液完畢后，立即把回液軟管、 第8 個鋼瓶的回液閥門控制器管調(diào)換至第二輛車上。

三、 液壓式加氣子站相比傳統(tǒng)壓縮式加氣子站的優(yōu)勢特點

由于液壓式加氣子站特有的工藝原理和在系統(tǒng)工藝設計中充分遵循“節(jié)能、集成、高效”的原則，使得液壓式加氣子站系統(tǒng)體現(xiàn)出如下技術特點：

1、 運行費用少。 液壓式系統(tǒng)耗電功率小， 主電機功率為30Kw，系統(tǒng)總功率不超過35Kw（選擇2000m3/h 型設備時，系統(tǒng)總功率也僅為70Kw）, 而壓縮式系統(tǒng)總功率為55 Kw （選擇2000m3/h 型設備時，系統(tǒng)總功率將超過100Kw），液壓式與傳統(tǒng)壓縮式相比大大降低了耗電費用，大量在運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，液壓CNG 加氣子站單位加氣量， 消耗電量約為0.04kWh/Nm3，遠遠低于機械活塞子站的0.06kWh/Nm3。

2、施工、安裝簡便，建站速度快。 液壓系統(tǒng)整機設備少，主要設備只有液壓子站撬體、加氣機，且加氣機采用單線制，既減少了連接管道數(shù)量，同時減少了管道連接點的數(shù)量，從而漏氣的可能性較低；設備基礎數(shù)量減少，土建投資減少；液壓CNG 加氣子站采取整體撬裝化設計，在設備生產(chǎn)廠家完成整體組裝，現(xiàn)場安裝簡便快捷（3～7 天），建站投入運營快。

3、加氣穩(wěn)定、速度快。 液壓CNG 加氣子站是以高壓液體直接等壓置換拖車鋼瓶中的高壓CNG 氣體，拖車鋼瓶基本維持高壓取氣，從鋼瓶推出的氣體完成氣液分離和過濾后，僅以高壓通過單線加氣機對車輛加注，不存在傳統(tǒng)壓縮式的低、中、高壓線切換，提高了加氣速度，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，液壓CNG 加氣子站（以2000Nm3/h 系統(tǒng)為例）對出租車加氣約2 分鐘/車，對公交車加氣約9～12 分鐘/車。

4、系統(tǒng)取氣率高。 液壓CNG 加氣子站取氣率，也即注入長管拖車鋼瓶內(nèi)液體占據(jù)鋼瓶容積比率，不低于95%，完成取氣回液， 拖車鋼瓶天然氣余壓1MPa。 對比機械子站取氣率約為80～85%。 完成取氣，拖車鋼瓶天然氣余壓3～3.5MPa

5、自動化程度高。整套系統(tǒng)均有專業(yè)PLC 系統(tǒng)自動控制，系統(tǒng)工作全過程中所有設備工作（如電機油泵的啟停、工作單元鋼瓶的注油和回油、 閥門的開啟與關閉、 單/雙注回油的交換更替等），均由專業(yè)PLC 系統(tǒng)自動控制，除轉換拖車插拔軟管外，全過程無需人為干預， 同時實時監(jiān)控系統(tǒng)各設備工藝狀態(tài)和技術參數(shù)，出現(xiàn)異常即自動報警并啟動應急設備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。

6、無儲氣系統(tǒng)，建站面積小。 液壓CNG 加氣子站無需配置儲氣系統(tǒng)，不用建設儲氣井（儲氣瓶組），建站面積省，特別適合油氣合建，或在已建成加油站基礎上改擴建CNG 加氣站。

7、環(huán)境適應性強。 液壓式CNG 加氣子站系統(tǒng)設備震動小，由于撬體周圍采用了隔噪結構， 設備噪音控制在75 分貝以下，即使子站周圍有居民居住，也不會影響到正常的生活，因此在站址的選擇上相比壓縮式的高噪音有較大優(yōu)勢，環(huán)保優(yōu)勢顯著。

四、CNG 液壓式加氣子站的應用建議

1、天然氣汽車（NGV）運轉半徑相對較小，CNG 加氣子站的選址應盡量在城市城區(qū)內(nèi)，相對土地資源有限的地區(qū)，盡可能選擇安全距離允許的在營加油站，將其改建為油氣合建站。

2、CNG 的利用應優(yōu)先在運行效率高、 污染比率較大的城市公交車、出租車中推廣，以遼寧省為例，沈陽、鞍山、撫順、阜新、盤錦、營口等地區(qū)極其適合建站。

3、政府相關部門應制定合理的燃油與天然氣比價價格(以柴油為參考價值)，鼓勵更多的公交車、出租車及民用車輛使用天然氣。

4、依托政府支持，對天然氣出租出實行價格補貼機制，提高公交車、出租車的改裝率，積極制定CNG 加氣子站發(fā)展規(guī)劃，使CNG 市場的需求與供應相適應。