CNG加氣站工藝系統與設備優化研究

靳國龍（中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田燃氣分公司新津營銷部，四川 成都 611430）

CNG加氣站工藝系統與設備優化研究

靳國龍（中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田燃氣分公司新津營銷部，四川 成都 611430）

隨著環境保護力度的逐漸加大，新能源在社會發展中得到廣泛的應用。天然氣是一種無毒無污染的新型能源，對環境沒有污染。目前，我國的加氣站工藝系統及設備應用還存在較大的優化空間，本文主要結合相關工作經驗，對CNG加氣站的工藝和設備進行優化研究，提升系統的運行效率和經濟性。

加氣站系統;設備優化;壓縮天然氣

隨著環境污染程度的逐漸加重，新能源的開發和利用進度大幅加快。壓縮天然氣(CNG)是一種新型能源，無毒無污染，逐漸受到社會的關注。天然氣汽車的推廣和使用是眾多城市進行環境保護的首選方案。通過CNG加氣站將壓縮天然氣注入到汽車中，代替柴油和汽油為汽車的運行提供動力。就目前CNG的發展現狀而言，CNG加氣站中還存在一些運行問題，應用不夠成熟。因此，需要對CNG加氣站的相關運行技術進行分析優化，降低運行和維護成本，同時提升加氣站的安全性。本文針對此種情況，對加氣站的工藝及設備優化進行分析，主要將加氣站分為三個部分進行探究，即加氣站的預處理、加氣站的壓縮系統及加氣站的加氣系統。

1 CNG加氣站預處理系統與系統內部設備的優化

在CNG進行壓縮前需要對其進行預處理，主要的目的是去除CNG氣體中的硫化氫和水分。脫除硫化氫是為了降低硫化氫等酸性氣體對于系統管道的腐蝕，脫除水分是防止CNG在降溫和加壓過程中，水分發生凝結造成冰堵。

1.1 脫硫系統的工藝及設備優化

水合氧化鐵對于天然氣中的硫化氫氣體具有很好的吸附作用，因此可以在水合氧化鐵中添加定量的催化劑，制備脫硫劑。利用這一脫硫劑對天然氣中的硫化氫進行脫除。設備的優化也應該利用這一方法進行。據相關數據顯示，該方法具有很高的經濟效益。一般情況下，脫硫系統的運行費用與天然氣中的硫化氫含量有關，硫化氫氣體含量大，其運行投資成本往往較高。但該方法的脫硫效率較好，因此可以在一定程度上降低投資費用。

1.2 脫水系統的工藝及設備優化

脫水系統的處理費用與一次裝填料的多少有關。一般情況下，高壓脫水具有投資小、占地少等優點，從設備優化角度分析，高壓脫水只適用于處理氣量較少的CNG加氣站。在水分不確定天然氣加氣站中常用高壓脫水工藝。低壓脫水能夠給壓縮機較大的選擇空間，并且對氣源品質要求不高，能夠延長填料和活塞的使用壽命，但一般會存在二次污染。設備應用而言，低壓脫水工藝可以應用在氣量較大情況下的水分脫除，在站場中可以應用較大的面積。目前，高壓脫水由于不存在二次污染，因而得到較廣泛的應用。

2 CNG加氣站壓縮系統與系統內設備優化

CNG加氣站的壓縮系統主要有潤滑系統、冷卻系統和壓縮機主機等部分組成，其中壓縮機是整個壓縮系統中最重要的設備。CNG加氣站運行中，壓縮機的安全性要求較高。在整個壓縮系統運行中，壓縮機的進氣壓力和出氣壓力范圍均較寬，需要根據實際情況而定。一般情況下，考慮運行經濟性，排氣壓力控制在25Mpa以下。

(1)壓縮機結構優化

目前，CNG加氣站壓縮機主要有兩種形式：水平對稱式壓縮機和角度式天然氣壓縮機。水平對稱式壓縮機對于機型的平衡性要求較高，且要求的平衡為慣性力和慣性力矩。因此，水平對稱式壓縮機運行較其他機型振動和噪音小，該壓縮機在CNG加氣站的應用中最為廣泛。角度式天然氣壓縮機的運行與功率和體積因素相關性較大，因此影響運行穩定的因素較多，主要應用在中小型的CNG加氣站中。

(2)潤滑方式的優化

壓縮機潤滑方式主要有有潤滑油和無潤滑油兩種。潤滑油的潤滑模式是在壓縮機高壓狀態下，將潤滑油帶入到壓縮機系統中已達到充分潤滑壓縮機各部件的目的。潤滑油潤滑模式可以延長壓縮機的使用壽命，但這種方式對天然氣的質量有較大的影響。對于潤滑油模式主要考慮摩擦熱和汽缸磨損的問題，此種潤滑模式下的壓縮機一般處于低速運行狀態下，且使用壽命較短，但天然氣的質量不受到影響。良好的潤滑方式需要結合上述兩種潤滑優點，即少油潤滑，即保證壓縮機的使用壽命，也能夠對天然氣的質量產生較小的影響。

(3)壓縮機冷卻方式優化

目前，常用壓縮機的冷卻方式為水冷冷卻，但據相關的使用情況分析發現，該種冷卻方式對壓縮機產生一系列不良的影響，會縮短壓縮機的使用壽命，其運行經濟性也不好。風冷冷卻是利用空氣流動進行冷卻的方式，較水冷冷卻，風冷效果更佳，且能較好地控制壓縮機各級設備的壓縮比，運行經濟性更好。在壓縮機實際運行中，應該優先選擇風冷冷卻和水冷冷卻混合使用，即加氣站的壓縮機設置冷卻水管道，冷卻水接到涼水塔里進行風冷。

3 CNG加氣站系統及系統內設備優化

CNG加氣機是加氣站中必不可少的設備，主要用于天然氣的汽車添加，另外也是用戶與業主進行結算的計量工具。加氣機系統主要有測控系統、機殼、管線和質量流量計等組成。

加氣設備的結構優化

加氣設備的外觀相關研究可以看出，外觀應該設計簡潔大方，具備科學的人工學設計理念。這也是現代加氣機和傳統加氣機的主要區別，現代加氣機更人性化。另外，加氣機的壓力顯示更多通過數字進行顯示，不僅可以直觀看到壓力數字，也能夠減少故障發生頻率，節約成本。

4 結語

天然氣作為一種環境友好型新型能源，逐漸得到關注和應用。在天然氣加氣站的投入運行時，還存在一些安全和經濟性問題，本文通過第天然氣加氣站工藝和設備進行優化分析研究，可以有效提升整個系統的穩定性和經濟性。

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