淺析CNG加氣站氣損原因及控制措施探討

陳磊

摘 要：減少氣損是CNG加氣站常規站節能的關鍵措施。結合常規站的工藝流程，重點分析了計量誤差、放空、排污、工藝設備缺陷等造成氣損的原因，提出了減少氣損的對應措施。以某加氣站氣損異常治理為實例，針對不同的氣源情況，提出了設備優選、加強保養、工藝優化等減少氣損的方法，為CNG加氣站推進節能管理工作提供技術指導。

關鍵詞：CNG;加氣站;氣損

0 引言

隨著汽車工業的蓬勃發展，CNG加氣站作為一種提供清潔能源的平臺應運而生并發揮越來越大的作用。根據站區現場或附近是否有管線天然氣，CNG加氣站可分為常規站、母站和子站。除人工費外，常規站運行成本主要有天然氣、電、水、脫硫劑、脫水劑、潤滑油、工藝配件消耗。其中，天然氣氣損程度是影響加氣站經濟效益的一個重要因素。

1 CNG加氣站常規站產生氣損的原因

CNG加氣站常規站的一般流程是連接城市燃氣管網獲得天然氣，經計量、增壓、脫水后儲存或銷售川。由于整個流程工藝設備較多，設備放空排污時不可避免地產生氣損，一般用輸差來量化氣損程度。產生氣損的原因主要有以下幾種。

1.1 計量本身的誤差

CNG加氣站常規站的計量裝置由氣源處的流量計和銷售機的計量系統組成。對川渝地區進行統計發現目前流量計采用最廣泛的是羅茨流量計，少部分站采用了高級孔板閥。其中高級孔板閥受人的維護保養、上下游直管段長度和粗糙度、差壓信號管路以及儀表自身誤差的影響，出現計量不準確的機率較大。羅茨流量計的精度達到了±1.5%，但對氣源的氣質要求較高，若氣源臟，含水量高，則計量偏大。銷售機采用的美國費希爾·羅斯蒙特質量流量計（或丹麥massflo質量流量計）是依據科氏力原理來測量流體的質量流量的，受環境因素影響較小，精度控制在±0.5%以內。天然氣密度可能發生變化，當密度變小時，質量流量計計量值小于真實體積值，造成氣損增大。

1.2 放空、排污損耗

在CNG常規站整個工藝流程中，不同管段和設備均會設置放空和排污閥，壓縮機組低壓放空一般直接排人大氣;進氣分離器排污時也帶走部分氣體;脫水裝置各過濾器、分離器排污時均會帶走氣體;儲氣井排污也將帶走部分氣量，各個環節的放空排污均會造成一定程度的天然氣損耗。

1.3 工藝設備泄漏

安全閥、放空閥、排污閥等因使用時間久、產品質量、保養不到位等原因產生內漏，造成氣體泄漏;電磁閥和拉斷閥密封不嚴，三通槍閥泄漏;壓縮機組活塞桿磨損，與填料不能完全密封，導致高壓天然氣竄人曲軸箱從呼吸口冒出;加氣機電磁閥因氣質臟關閉將產生高壓時不計量，導致氣損增大。

1.4 工藝設備缺陷

填料靠氣體壓力進行密封，填料在密封過程中會泄漏部分天然氣，目前仍有部分加氣站的壓縮機組填料氣沒有進行回收，機組處于運行狀態時則一直有氣體排人大氣中。加氣槍每加完1輛汽車后將進行高壓放空，也未進行回收。存在錯峰的場站，單向閥容易損壞，錯峰停機后再生氣將返回上游管網引起重復計量，氣源壓力降低時引起天然氣回流，氣損進一步增大。若壓縮機前的所有壓力容器（脫硫塔、緩沖罐、回收罐、加濕器等）水容積為12m3。每日錯峰3次，每次壓力從0.8MPa降低到0.4MPa，則產生的氣體重復計量為144m3/d。

1.5 正常耗損

天然氣是以各種碳氫化合物為主的混合氣體，在低于最高凝析溫度的某一溫度值時，壓力升高到露點線后，重烴將會形成液態;在一定壓力下，溫度下降至露點溫度時，重烴也會形成液態排出，增大了天然氣氣損。此項影響由氣源氣質決定，高者可達到5%。

2 分析減少氣損的主要措施

針對CNG加氣站常規站各個環節出現的氣損情況，結合現場技術人員的管理經驗，提出以下的解決措施。

2.1 減小計量本身誤差

首先應結合場站的氣質條件、流量計與壓縮機組的距離，選擇合適的流量計。推薦優先考慮羅茨流量計，但針對氣質較臟、距離壓縮機組較近時則可考慮使用高級孔板閥流量計。使用孔板閥時，要保證上下游直管段長度和粗糙度符合計量要求、差壓信號管路的正確安裝;同時，應加強流量計的維護保養工作，根據氣質條件定期清洗孔板，對不合格的孔板進行更換。對于售氣機的質量流量計，要定期對電磁閥進行清洗，根據天然氣密度進行流量計參數設置，減少因天然氣密度變小而產生氣損。

2.2 減少放空、排污損耗

首先應定期對閥門進行注脂，減少放空閥、排污閥內漏。再者，根據儲氣井壓力合理安排機組運行狀態，減少機組的啟停次數，從而減少壓縮機向空氣中的排放量。應優先考慮城市管網凈化氣，原料氣由于氣質臟、含水量大，將增加排污次數，增大氣損。但若存在錯峰問題，則可考慮其他氣源。應加強壓縮機組的維護，防止設備損傷后產生更大的泄漏量。要定期對壓縮機組活塞桿、填料、各高壓閥門等進行檢查，若活塞桿與填料密封性較差，則應更換活塞桿或填料。

2.3 改造工藝設備

目前國內各大CNG壓縮機生產廠家已基本實現了填料氣回收。填料氣經冷卻器冷卻、通過緩沖罐進入進氣系統中，從而極大減少了氣損。部分國產售氣機也實現了加氣槍放空回收系統，避免了高壓氣體放空造成氣損。

3 加氣站氣損治理情況

某CNG站銷售氣量0.7×10m3/d，前端計量0.76×104m3/d，氣損量600m3/d左右。氣損主要由3個方面的因素造成：該站采用氣源為原料氣，沒有經過凈化處理，氣質差，含水量大，正常氣損高;站內單流閥損壞，受上游網管壓力波動，單流閥后的已經計量的天然氣返回上游進一步增大氣損;站內2臺老式壓縮機填料氣、售氣機放空均沒有進行回收，直接排人大氣。

隨著銷售氣量的增加，輸差也隨之增大，因為工藝設備隨著銷售氣量的增加而運行時間加長，各設備的良好狀態變差，氣損程度增大。2011年全年輸差達8.4%，主要原因是該站采用氣為原料氣，與鄰縣共用1條網管，每日3次錯峰停機。停機后，前端管線壓力降低，造成重復計量。由實驗得出，氣損減少為300m3/d左右，輸差降到5%以下。

2012年上游管網改造，不再存在錯峰，2012年輸差逐漸下降。2012年1月到3月輸差異常，日均氣損量達到1300m3，輸差達16%。氣損增大主要由售氣機和壓縮機組造成。聯系地方質檢局檢測售氣機流量計，發現3支加氣槍中有1支偏差達到了18%，更換后第2日氣損減少500m3。檢修2#壓縮機組發現填料氣泄漏嚴重，停用后日均氣損繼續減少500m3，輸差控制在5%左右。4月初對2#機組活塞桿進行了更換，但5月因1#機組填料氣泄漏導致輸差繼續增大，5月底更換1#機組后輸差降低。公司已初步決定更換2臺壓縮機和售氣機，將壓縮機填料氣和售氣機放空量進行回收，初步分析日氣損量將控制在200m3以內。長遠規劃中，采用凈化氣作為氣源，進一步減少氣損。

4 結論與認識

氣源的氣質好壞決定了加氣站正常氣損的大小，在建站時應盡量選擇凈化氣作為氣源。對于縣城等管網壓力波動較大的地區，壓縮機的選型應充分考慮錯峰的應對措施，建議選用變頻、可調余隙式機組。日常運行時必須保證各工藝閥門的維護保養，特別是對于上游管網壓力變化較大的站，單流閥壞后將引起氣損程度增大，因此應合理安排壓縮機組的運行時間。

前端流量計推薦羅茨流量計，但針對氣質較臟、距離壓縮機組較近時則可考慮使用高級孔板閥流量計。使用孔板閥時須規范安裝，加強維護保養。售氣機流量計須定期進行檢驗，偏差超過l%的流量計須更換。CNG站在運行時應定時巡檢、排污，避免雜質過多影響計量。

選擇壓縮機時，優先考慮填料氣可回收的類型。對于填料氣不能回收的老機組，須適時監控運行狀態，通過壓力、溫度、電流變化發現機組問題并及時整改，壓縮機組、高壓脫水裝置的高壓放空排污應人回收罐回收。

參考文獻：

[1]文其志.民用天然氣輸差分析及其對策探討[J].重慶科技學院學報，2005（2）：57-60.