CNG加氣站能耗分析與節能研究

王年東

摘 要：壓縮天然氣是一種綠色環保的能源，簡稱CNG，具有良好的經濟和社會效益。因而目前在各行各業中得到廣泛應用，尤其是在汽車燃料上應用更為廣泛。隨著我國經濟迅速發展，各個工業更加關注“節能降耗”的問題。雖然我國CNG技術發展比較迅速，但CNG加氣站還是在運行過程中存在效率低，能耗高等一些問題，進而影響了CNG行業快速發展。因此，對于CNG加氣站所產生的能耗現象，對其生產工藝流程和設備進行對比分析，從而對加氣站的生產工藝進行完善和改進以達到降低能耗的目的，從而確保CNG加氣站能夠高效運行，CNG行業能夠健康、可持續發展。本文對CNG加氣站中存在的能源消耗問題進行了分析，提出了行之有效的節能方案。對CNG行業“節能降耗”具有一定的指導意義。

關鍵詞：CNG加氣站；能耗；節能技術

1 前言

“節能降耗”是CNG行業發展的必然趨勢。但由于我國CNG技術發展不完善導致了現有的CNG加氣技術帶來的高能耗問題減緩了CNG加氣行業的發展進程。解決CNG加氣站的能耗問題一方面為企業減少生產所需要的成本，增大企業的經濟效益。另一方面，可以降低煤、石油等其他化石能源的利用率，提高CNG在能源消費中的比例，更加環保，從而能夠持續發展。

2 CNG加氣站的能耗現狀

根據我國當前大部分CNG加氣站的實際運行情況來看，存在著非常大的能源消耗問題，總體利用程度非常低，電能消耗非常高。因而，近年來我國大幅度調整能源并加大了對加氣環節的關注。同時，利用多種途徑對能耗大的加氣站進行調整。但消耗了大量的資金和人力，產生的成本非常高。節能降耗是工業用能可持續發展的基礎。低能耗、高效率是CNG行業發展的必然趨勢。因此，為了實現節能降耗的目標，需要明確我國CNG耗能的具體情況。經研究發現，現有的CNG加氣站帶來的問題主要體現在以下幾個方面：一是電能消耗非常大，所需的用電成本高。二是CNG生產工藝技術的落后，且操作人員自身的節能環保意識不強，業務能力不夠，導致一些不必要的浪費。三是生產過程中能耗控制不當，不能有效地利用能源。四是CNG行業能耗管理經驗不足，缺乏科學系統的管理。

3 現有CNG加氣站生產過程能耗分析

3.1 壓縮系統

壓縮機主機是壓縮系統，它是CNG加氣站生產過程中能耗的主要部分。CNG壓縮機能耗高的主要原因是級間壓縮溫度和級間壓縮比不當。因此，為了達到節能降耗的目的，需要優化級間溫度，級間壓縮比等工藝參數。級間溫度的差異給壓縮機的工作效率帶來的影響是巨大的，同時級間溫度也很大程度上會對冷卻效果產生一定的影響。因此，改善冷卻條件，調整壓縮機級間熱交換器，可以降低能耗，改變效率低的現狀，提高生產運行效率。

3.2 脫水系統

脫水系統是CNG加氣站能耗的組成部分。脫水裝置的能耗主要有加熱器的電耗和再生氣的用量。一般而言，分子篩脫水裝置的能耗與其工作負荷成正比。經過長時間的發展，脫水裝置在實際生產中仍然存在較多的缺陷：首先，是分子篩脫水裝置的再生氣用量大、溫度不合理。其次，工作時含水量太多，工作性能達不到預設要求。最主要的是是分子篩加熱溫度太高無法達到降低能耗的使用要求。

3.3 充裝工藝系統

CNG加氣站的工作高峰期往往固定在幾個時段。在這種時候，如果儲氣設施不完善，加氣工藝不科學，會給用戶的使用造成很大的麻煩，同時產生的高能耗對電網的輸送能力也是一個極大的考驗。現在我國的CNG加氣站，儲氣裝置主要存在氣體利用率較小，加氣時間太長等一些問題。因此，為了達到節能降耗的目標，需要對其進行研究，充分提高氣體利用率，提高企業的經濟效益，使CNG加氣站能夠可持續發展。

4 CNG加氣站節能途徑

4.1 壓縮系統

4.1.1 選擇變頻控制壓縮機

變頻控制壓縮機的原理是根據壓縮機出口管道中的壓力來調節壓縮機的轉速，再改變壓縮機能耗問題，從而達到節能的目的。選擇變頻控制壓縮機是因為變頻電機的功率因數較高，能減少無功對能耗的影響。同時，變頻軟啟動壓縮機還可以減小壓縮機啟動對電網的沖擊，可以保護變壓器和電網。

4.1.2 使用無油潤滑技術

通過使用無油潤滑技術提高了壓縮機運行周期，減少了維修所需的費用，達到了節能的目的。無油潤滑技術在我國已經趨于成熟，廣泛用于L型和 ZW型壓縮機。使用無油潤滑技術的特點：一是壓縮機使用無油潤滑技術后使用壽命超過原設計使用壽命。二是采用無油潤滑后各級氣體沒有油污，不需要進行定期的排污操作，也可以節能。三是節約了大量的潤滑油。四是氣體質量大大提高。

4.1.3 優化工藝流程

由于CNG加氣站的進站管線壓力衰減嚴重，在高壓CNG壓縮機前設置增壓壓縮機能夠有效緩解這種現象，達到節能的目的。其中，增壓壓縮機的技術參數要求是增壓壓縮機與原有壓縮機的供氣量要匹配，增壓壓縮機的排氣壓力與原有高壓壓縮機的進氣壓力要銜接，這樣能適應進氣壓力小幅度變動。增壓壓縮機的結構選擇類型是往復活塞式。往復活塞式壓縮機的特點不僅成本低、耗電量低，對進氣壓力的適應性也好。

4.2 高、低壓脫水工藝

4.2.1 高壓脫水工藝

高壓脫水裝置工作原理包括脫水過程和再生過程。高壓脫水也叫后置脫水，即將脫水裝置安裝在后面，對增壓后的天然氣進行深度脫水。脫水過程是先將壓縮后的高壓天然氣進行過濾，然后分離得到部分游離水，油和其它雜質。再通過吸附作用得到干燥的天然氣。再生過程就是分子篩吸附一定量的壓縮天然氣后，需要對其進行先降壓再加熱處理，逐步完成分子篩的再生。高壓脫水方式適合處理小流量的氣體。

4.2.2 低壓脫水工藝

低壓脫水裝置主要在壓縮機的進氣口前面。低壓脫水裝置的工作原理主要是利用分子篩的強吸附作用。低壓脫水過程首先是原料氣進入分子篩被加熱，加熱后再進行冷卻，冷卻后分離，分離后再進行再生處理。它的特點是再生節能效果好，但是低壓脫水處理天然氣，處理效果不好，天然氣容易受到二次污染。低壓脫水方式適合處理大流量的氣體。

4.3 儲氣井工作過程及節能分析

針對CNG加氣站高峰期不能滿足用戶用氣需求的問題，有效的處理好用氣高峰期的供應能夠有效地提高對能耗的利用率。因此，適當的優化加氣站儲氣規模，引進先進的設備是很有必要的。儲氣設備不僅能夠解決壓縮機排量不足的問題，還能夠減少設備的磨損以及壓縮機的停啟次數，從而達到保護設備和節能的目的。CNG加氣站在一般采用三級操作系統來進行氣體的儲存。三級操作系統包括高壓儲氣裝置，中壓儲氣裝置，低壓儲氣裝置。這樣能夠提高儲氣井中氣體的利用率，實現節能降耗的使用要求。

4.4 電力設備無功補償節能分析

由于CNG加氣站供配電系統包含有變壓器和電機等非線性負載，為了優化供配電網的運行，節約能源，供電系統低壓側設置集中無功補償裝置。在實際工作中因無功補償工作不正常或設置不合理，功率因數達不到電業規定的要求。為了減少電力無功補償故障和克服無功損耗，此時就要對無功補償設備進行定時檢查和維護，對有需要的還要進行改造升級。在有效降低成本的同時，使設備達到最佳無功補償效果，以此來降低能耗，節省用電費用。

5 結束語

總而言之，本文對CNG加氣站的能耗現狀進行了分析并提出了幾種主要的節能方案。實現對能耗主要因素的明確，確定了最直接的降低能量消耗措施，有利于節能運行的實現。

參考文獻：

[1] 湯云普，趙媛媛. LCNG加氣站發展現狀及節能研究分析[J].科技視界，2017（7）：212.

[2] 梁政，李雙雙，田家林，等.CNG壓縮機節能技術與試驗分析[J].天然氣工業，2013（2）：95～98.

[3] 胥澤文.CNG壓縮機能耗分析及節能措施探討[J].石油庫與加油站，2016（1）：15～17.