關于CNG加氣站能耗與節能途徑的分析

胡殿波

摘 要：壓縮天然氣（簡稱CNG）是一種綠色環保能源，具有較高的社會和經濟效益。盡管我國車用CNG技術已經經歷了幾十年的發展，但是現有的CNG加氣站仍然存在高能耗、低效率等的問題，對行業的發展造成較大的制約。因此有效的解決CNG加氣站的問題可以降低煤、石油等在能源消耗結構中的比例，緩解大氣污染和溫室效應，對環保有重要的作用，促進行業的進一步發展。本文分析了CNG加氣站能耗與節能途徑，以供參考。

關鍵詞：CNG加氣站；能耗；節能途徑

1 CNG加氣站生產過程的能耗

1.1 壓縮系統

壓縮系統作為加氣站能耗的重要部分，存在級間冷卻效果差，冷卻效果無法達到下級進氣溫度指標，導致出現水露點不合格等問題。當前各機型級間換熱器設計存在一定缺陷，不符合實際工況，需要對冷卻問題深入研究并改善，使能耗降低。壓縮機的能耗特征：頻繁啟動壓縮機，較大程度影響壓縮機能耗；壓縮機級間壓縮量、冷卻溫度與天然氣充裝工藝參數等都會影響其能耗；白天與夜晚的需求有較大差異，導致加氣站裝置發生較大負荷率變化；如果電機功率因素過低，會使無功功率無法得到補償，能源造成浪費，用電設備產生嚴重損耗，對經濟造成較大影響。

1.2 脫水系統

分子篩脫水裝置能耗會隨脫水裝置的脫水負荷變化而發生變化，脫水負荷越大能耗越高。現有CNG加氣站脫水裝置，其入口天然氣中水分含量對脫水裝置能耗的影響，及再生環節加熱時間、溫度、吸附效果和能耗影響等都沒有深入研究。當前問題包括再生氣用量較大、再生加熱時間和溫度不合理等，水露點達不到相關要求，分子篩加熱時間和加熱溫度不符合現場要求，因此達不到節能降耗目的。

1.3 充裝工藝系統

CNG加氣站一般都有加氣高峰，在某幾個時間段會消耗大量氣體，如果儲氣設施出現問題，會導致壓縮機出現多次啟動的情況，壓縮機運行時間過長，會導致消耗大量電量，使成本增加，并對電網形成造成較大影響，當前CNG加氣站都利用儲氣裝置運行，但利用率相對較低、時間較長，所以研究節能途徑，可以使經濟性得到有效提升。

2 CNG加氣站的節能途徑

2.1 壓縮系統的節能

2.1.1 冷卻器的改造

大多數冷卻器都采用了圓形冷卻管，通過總結實踐經驗，可以把CNG加氣站壓縮機中的冷卻管改造成橢圓的形式，可以有效的改善氣體流動的情況，同時增加了在冷卻管兩邊分布的分離點間的距離，較大程度上減弱了所受到的阻力，可以提高流動的效率。另外，橢圓形的管道表面積較大，會減小其熱阻礙的情況。

2.1.2 添加變頻器

當前我國壓縮機需要處理的工作量變化較大，能量較小，電機卻保持一定的轉速，導致產生較大能耗，所以采用添加變頻器方式對壓縮機節能降耗工作實現有效控制。

2.1.3 采用先進的氣閥結構

壓縮機主要利用氣閥對其進行調節，但它比較容易發生損壞，歲氣閥結構的設計和壓縮機運行及能量消耗有較大關系，氣閥可以發揮節能和高效率運行的作用，占整體功率的3%-7%，同時產生較小噪音，先進的氣閥結構還具有較好的密封性，可較大程度實現節能降耗。

2.2 高、低壓脫水工藝節能

2.2.1 高壓脫水工藝

高壓脫水裝置工作主要包括脫水和再生過程。脫水過程指天然氣通過高壓壓縮后，在通過前置過濾分離器時，分離出可能存在的游離水、雜質和油，再向吸附塔進入，塔內的分子篩通過吸附高壓天然氣所含飽和水和部分烴可以得到干燥的天然氣，最后經過順序控制盤進入計量加氣系統或儲氣系統；再生過程是指分子篩對吸附左右的壓縮天然氣進行再生處理的過程。再生氣通過調壓柜節流降壓后進入加熱爐加熱，提高溫度后和分子篩接觸傳熱，再生氣再把分子篩吸附的水分和部分烴帶走，使分子篩逐步實現再生。利用冷凝分離器把再生氣帶出的分子篩中吸附的水分冷卻分離后進入回收罐對其進行回收利用。

2.2.2 低壓脫水工藝

低壓脫水系統具有較好的再生節能效果，但低壓脫水后還存在壓縮過程又被污染的現象，高壓脫水便可避免發生這種情況。低壓脫水裝置主要安裝在壓縮機進氣口前，工作壓力是官網壓力。對分子篩的高效吸附特性進行充分的利用，可以脫去天然氣中的水分，并把部分雜質清除，為車用天然氣低露點的氣質要求提供保障。

2.3 儲氣井工作過程及節能

儲氣設施是為了彌補壓縮機排量不足的問題，預先對部分氣體進行儲存，使加氣站的加氣能力遠大于壓縮機的最大排氣量，并減少壓縮機啟停次數，降低電耗和設備損耗。CNG加氣站儲氣設施直接和壓縮機相互關聯，如果儲氣設施設置不當，會增加壓縮機的啟停次數，壓縮機在啟動的過程中會通過大量電流，導致電耗增加，對電網產生較大的沖擊。氣體利用率是衡量儲氣設施的重要指標，科學分析儲氣設施利用率，使儲氣井的氣體利用率得到提升，減少壓縮機啟停的次數，達到節能降耗目的。

3 結語

綜上所述，隨著我國經濟快速發展，作為綠色清潔能源，CNG在汽車燃料上得到廣泛應用。但我國CNG技術仍處于研究發展階段，現有CNG加氣站存在嚴重高能耗、低效率問題，對CNG行業發展造成一定阻礙。相關部門應該引起重視，對CNG加氣站能耗和節能加強研究，優化工藝流程，提出有效節能方案，促進CNG行業的持續發展。

參考文獻：

[1]閆新，韓珂.CNG加氣站能耗分析與節能途徑研究[J].環球市場，2017（12）：355.

[2]呂明亮.CNG加氣站能耗分析與節能運用[J].中國燃氣運營與安全研討會，2016.