CNG減壓站在城鎮燃氣供應中的應用

鄭志強（中國石油集團工程設計有限責任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG減壓站在城鎮燃氣供應中的應用

鄭志強
（中國石油集團工程設計有限責任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG減壓站在燃氣供應中有工業用戶氣源、中小城市氣源、應急氣源及大型城市儲配站或補充調峰氣源4個方面，其應用類型的設備設計也各不相同，論文對其進行分析，得出結論，即采用撬裝技術供氣方案不僅能夠保證提高建設速度、降低造價，還能提高社會和經濟兩大效益。

CNG減壓站;城鎮燃氣;應急氣源

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.014

1 引言

CNG供氣在很多地方都有加氣母站，應用氣瓶車就能夠輕松找到氣源，其不僅建設期短，而且投資較少，很多地方氣源價格都低于LNG。一般情況下，CNG減壓站按照用途進行劃分可以分為工業用戶氣源、中小城市或城鎮氣源、應急氣源以及大型城市儲配站或者補充調峰氣源。

2 CNG減壓站工藝簡介

燃氣調試站的工作原理是，先把撬車罐內的高壓天然氣進行預熱再進行降壓，保證安全、計量及加臭等環節能夠達到標準規范的情況下，在通過適當壓力向管道內輸送天然氣。按照調壓機制可以將其劃分為兩級調壓和三級調壓。壓縮天然氣減壓站根據站內布置以及設備的功能可以劃分為5個系統：一是卸車系統，主要是快裝接頭、高壓閥門和高壓膠管；二是調壓換熱系統，主要是換熱器、調壓器、高壓緊急切斷閥和放散閥；三是流量計量控制，主要是流量計；四是低控制系統，主要是中央控制臺；五是加熱系統，主要是燃氣鍋爐和熱水泵。撬車內的高壓天然氣在通過卸車系統后進入調壓換熱系統，在該系統內進行兩次的換熱以及2～3次的調壓之后，經過流量計量以及加臭系統，再進入管網。氣體在減壓過程中需要的熱量則由加熱系統承擔，控制系統則主要是對整個系統完成監控[1]。壓縮天然氣調壓系統和管道調壓系統之間存在著一定的差別，當天然氣壓力超過22MPa就是超高壓氣體，其對設備安全要求更高；壓縮天然氣調壓系統在減壓過程中如果降壓幅度過大，會導致氣體溫度驟降，因此，必須要做到補充氣體熱量。減壓過程其實是一個釋壓過程，撬車內氣體減少，進口壓力也會降低到0.5MPa左右，因此對設備壓力適用范圍要求較高。

3 CNG減壓站在城鎮燃氣供應中的應用

3.1 CNG減壓站在工業用戶中的應用

工業用戶較為分散，用氣量較為平穩，但要求設備連續供氣，多采用一開一備方式。為保證設備可靠性，可以采用卸氣柱與調壓路二對一形式。不僅能減少切換時間還能避免卸氣柱故障產生供氣影響。在計量中往往應用速度式計量的渦輪流量，工廠自控要求高，設備加裝二次儀表、警報和遠程控制能夠提升管理水平。

3.2 CNG減壓站在中小城市氣源中的應用

中小城市比較分散，下游應用長輸管道的用戶較少，管道需要敷設到每個地方需要大量的成本。另外，中小城市長輸管道敷設具有滯后性。如果要提前供給天然氣，氣源最好選用CNG減壓站。中小城市氣源是CNG減壓站最主要部分，市場比例高[2]。其流程如圖1所示。

圖1 CNG減壓站流程

城鎮燃氣時間不均勻，用氣量在不同時間存在較大差異。供氣設備需要對峰谷用氣差異進行考慮，保證供氣安全平穩。在對該類型CNG減壓站進行設計時，還需要考以下問題。第一，一般減壓站應用一路進口，槽車卸氣時如果壓力低難以滿足減壓站設計流量，造成供氣不足。因此要采用多路入口方案，調壓路和卸氣柱對應，并安裝單向閥，調壓路在二級調壓后匯總。第二，供氣峰谷流量差異。可以采用多路或者兩路以上小流量調壓路并聯，在高峰和地縫分別采用1條和2條以上的調壓路，設備運行保證最佳工況，防止多次開啟閥口導致喘振情況出現。第三，燃氣加臭能夠保證供氣安全，因此出口要保留加臭借口或設備。第四，需要重視安全，CNG不僅壓力高，而且因為天然氣壓力下降很容易導致出口燃氣低溫。可以降壓前應用熱水換熱器，加熱燃氣，設計參數要明確降壓溫度不能超過0℃，避免下游低溫運行導致管道設備存在危險[3]。第五，該設備用量較大，在安全基礎上考慮成本，為了降低制造成本，將完成調壓作為設備基本功能。第六，峰谷流量的差異導致供氣溫度波動，速度計量啟動流量會存在累計誤差，造成糾紛。因此在同上游貿易計量中，應該將渦輪式換成羅茨式計量設備，或者應用進出氣瓶車車臺秤等。

3.3 CNG減壓站在應急氣源中的應用

如果燃氣管道存在故障，例如上游停止供氣、管道斷裂等，正常供氣難以保證，或者需要對大型活動進行保證時，就需要使用到應急氣源。應急氣源具有以下特點。第一，它環保性能好，安全可靠。減壓裝置的調壓器中設置有燃氣力式緊急切割閥，能夠采集下游的燃氣壓力，自動化提供動作信號，防止“壓力傳感器-控制系統-氣動球閥”帶來的安全威脅，從而保證整體設備安全。另外還采用不同于電磁閥的密封原理，讓緊急切割閥在流量為零的時候不產生泄露，讓供氣更加安全。天然氣調壓的安全環保性能不會影響到居民區的生活，且噪聲較低，符合國家標準[4]。第二，其占地面積小，具有靈活性。在設計過程中就需要考慮設備能夠移動的特點，從而讓實際使用中能夠讓設備移動到適當位置，從而盡快進行供氣工作。該設備因為移動頻繁，為了保證箱體不變形，可以應用集裝箱箱體，將設備放置在集裝箱中，根據撬裝技術讓設備在牽引車頭的幫助之下移動。可移動的應急供氣裝置不僅能保證即使發生事故也不會威脅城市供氣穩定，而且針對遠離天然氣管網的短期用戶也同樣適用。撬裝拖車不僅運輸方便，還不會受到管網的影響，因此應用廣泛，不僅能夠為遠離天然氣管網的用戶供氣提供方便，而且對天然氣管網進行敷設成本也低。

3.4 CNG減壓站在大型城市儲配站的應用

城市供氣不均勻性導致在用氣高峰容易出現管網壓力不足。燃氣公司采用大型球罐能夠解決針對低壓管網的調峰，然而實際中還是存在著較多困難。大型設備和打井成本下降和高壓鋼管儲氣技術的完善，地下儲氣井儲氣并聯被廣泛應用，并將其用在城市故障氣源及補充調峰氣源中，保證供氣的穩定[5（]見圖2）。

圖2 CNG儲配站流程

儲配站設計需要注意。第一，城市用氣不均勻，因此減壓站要采用多路并聯結構，讓設備運行狀態更佳，從而獲得較大的設計流量。第二，該技術剛起步，設計流量大，且系統結構復雜，需要注意安全。另外該類應用對城市供氣影響較大，需要快速投入使用，因此需要很高的自動控制，制造商需要非常高的設備設計與制造能力。第三，它是補充調峰氣源，因此要注意，石油伴生氣含有重烴組分，和平常的CNG不同，如果燃氣儲氣壓力下降超標，設計工況出現偏離，儲氣裝置的液氣混合態中釋放重烴，因此，燃氣公司應該控制好氣源的來源以及組成。應用有關技術保證CNG溫度高于臨界凝析溫度，讓天然氣控制在純氣相區域，從而對CNG入口溫度進行控制，讓進入設備中的天然氣控制在氣相狀態下（見圖3）。

圖3 天然氣相態圖

4 結語

CNG減壓站是1種超高壓供氣設備，可滿足多種用戶需求。這個過程中，我國對燃氣安全供應非常重視，對其性能也加大要求。采用撬裝技術供氣方案不僅能夠保證提高建設速度、降低造價，還能提高社會和經濟兩大效益。

【1】曹暉,楊志明,楊驊，等.CNG減壓站在城鎮燃氣供應的典型應用[J].煤氣與熱力,2009,29(5):53-56.

【2】黃正兵.四種燃氣供應方式在中小城鎮應用情況比較[J].大科技, 2015(16):319.

【3】陳景新.中小城鎮CNG供氣工藝技術及可行性探討[J].化工管理, 2016(20):171.

【4】王睿,周結南.CNG減壓站供氣技術方案交流[J].城市建設理論研究（電子版）,2011(17).68-69.

【5】柳華.利用CNG供應民用天然氣的儲氣方案比較[J].天然氣與石油,2006,24(5):19-21.

The Application of CNG Decompression Station in the TownGasSupply

ZHENGZhi-qiang
（ChinaPetroleumGroupEngineeringDesignCo.,Ltd.,QinghaiBranch,Dunhuang736202，China)

CNGdecompression station in the industrial users of gas source, small andmedium-sized city gas source, emergency airsupply and large cities ChuPeiZhan regulating air four aspects, or supplement the application types of equipment design also each arenot identical.This article carries on the analysis, finally come to the conclusion that the scheme can not only ensure gas supply deviceprizingtechnologyimprove the constructionspeed, to reduce the cost,alsocanimplement good social andeconomicbenefits.

CNGdecompressionstation;towngasemergency;airsupply

TU996.5

B

1007-9467（2016）12-0064-02

2016-08-22

鄭志強（1981～），男，四川儀隴人，高級工程師，從事城鎮燃氣研究。