壓縮天然氣加氣站設備選型與運行管理要點

董奕彤(中交煤氣熱力研究設計院有限公司，遼寧 沈陽 110026)

0 引言

當前隨著中國汽車工業產業的不斷向前發展，人們日常生活當中對汽車的使用程度越來越高。由于機動車尾氣排放所產生的環境污染問題越來越嚴重，使得城市內部的大氣環境日漸惡化，汽車廢氣的大量排放對自然環境所產生的污染和危害受到人們廣泛關注和重視，同時這一問題已經在興安嶺演化成為城市生態環境破壞問題的因素之一。

中國正在大力落實自然環境和資源保護工作，尤其針對不可再生性資源的消耗控制工作尤為重視。天然氣作為一種清潔性能源，得到了廣泛的推廣和應用，現在的全世界范圍內以經存在超過80多個發達國家以及發展中國家，正在研究關于壓縮天然氣汽車，截至2018年天然氣加氣站建設已經達到了31 100多座，同時全球范圍內天然氣汽車的保有量已經呈逐年上漲的趨勢。

1 壓縮天然氣加氣站的具體工作流程

壓縮天然氣資源的使用通常情況下，整個加氣站工作流程需要從管道當中將天然氣資源直接進行提取，或者從加氣站內部通過拖車等設備，將其直接運輸到加氣子站當中，然后對天然氣資源進行充分壓縮處理，當壓縮處理工作完成之后需要將天然氣運輸到車輛當中。常見的壓縮天然氣加氣站，在工作過程中主要分為以下幾個方面流程：首先，加氣站需要從城市當中的壓管網內部進行取氣，經過過濾處理之后直接灌入壓縮機當中，天然氣壓縮機設備會將天然氣材料升壓處理，壓力達到25 MPa，然后進入后置脫水裝置當中進行干燥處理，然后再經過優先順序控制盤，通過三級壓力控制由高到低向加氣站內部的儲氣井進行充氣處理，保證每一個儲氣井均達到相應的天然氣儲存壓力之后，將壓縮機工作開關關閉，通過加壓處理之后的天然氣，通過加氣機向汽車中進行加氣[1]。汽車加氣工作的順序由低級壓力到高級壓力，從儲氣井內部進行取氣，在加氣過程中如果高壓設備無法滿足汽車的加氣壓力要求，則可以直接通過壓縮機設備到直通管，向汽車內部進行直接加氣。從整個壓縮天然氣加氣站的操作流程來看，壓縮工具是壓縮天然氣生產工作中非常重要的核心技術，因此對于壓縮天然氣加氣站壓縮機設備的選型工作至關重要，同時脫水裝置也是其中非常重要的設備構成環節，必須要充分做好設備的選型工作，加氣站的工作流程如圖1所示。

圖1 加氣站的工作流程

2 壓縮天然氣加氣站設備選型工作分析

壓縮天然氣加氣站壓縮機型號的選擇，主要是根據加氣站的進出站壓力大小，壓縮機的工作性能、設備加氣工作能力、儲存天然氣的容積大小以及工作場地其他條件影響因素等進行綜合判斷和分析。

撬裝式壓縮機設備在工作過程中，具有較高的工作穩定性和可靠性，占用的空間相對較小同時安裝和維護工作比較簡單，同時撬裝式壓縮機設備具有隔音防火以及降噪等多方面工作優勢，因此在我國很多壓縮天然氣加氣站當中應用非常普遍，所表現出的經濟優勢和安全性非常明顯。同時撬裝式壓縮機設備可以選擇進口壓縮機或者國產壓縮機，根據實際的運營發展狀況來進行針對性選擇。

2.1 進口和國產壓縮機設備選型經濟效益對比

對于進口壓縮機設備而言，在使用過程中工程費用將近770多萬元，其中主要包含了設備費用740萬元，土建工程建設配套費用130萬元，其他相關費用總計50萬元，因此整體的投資總額為950萬元。國產壓縮機投入使用工程費用大約為450萬元，其中涉及到設備費用大約400萬元，土建工程建設費用220萬元，其他費用大約為230萬元，工程項目總投資量為900萬元[2]。

通過上述進口壓縮機和國產壓縮機的項目投資情況對比分析，可以得出兩種壓縮機選型工作，在總建設投資工作方面存在一定的差異。通過設備費用的對比進口壓縮機設備相比于國產的壓縮機設備費用超出將近50%，而從整體投資方面進行對比僅高出了5.3%，壓縮機設備的選型工作不但需要考慮到價格因素，同時在后續的各種零配件供應以及設備維護工作經濟投入量方面也是其中需要考慮的重點影響因素。因此，在選擇壓縮機設備工作過程中，不管是國產壓縮機還是進口壓縮機設備都需要對其具體的投資狀況展開深入分析和研究，通過精確和全面的定位分析之后，對設備進行針對性選擇，以此來有效保證壓縮機設備選擇工作的科學性與合理性。

2.2 脫水裝置選型工作

天然氣當中的水含量高低，直接影響到站內設備和天然氣汽車的使用性能以及安全性，如果天然氣的含水量過大，很容易造成壓縮機故障以及機器損壞等問題，同時如果水含量過大會和天然氣當中的一些酸性氣體進行結合，對金屬設施產生一定的腐蝕，在降壓膨脹條件下水結冰問題很容易造成管道和閥門的堵塞。壓縮天然氣加氣站在工作過程中，設備脫水的方法主要是根據工藝流程當中的干燥器設置在壓縮機設備的前后，具體可以將其分為兩種形式，一種屬于在壓縮機設備前進行低壓脫水；另外一種是在壓縮機之后進行高壓脫水。

通過低壓脫水工作的主要優勢表現在，可以對壓縮機設備起到有效的防護工作效果，保證壓縮機不容易產生腐蝕問題，同時在壓縮機的機組當中也不需要設置出冷凝水導出系統。由于壓縮機自身在工作過程中的壓力相對較低，因此對設備容器的制造工藝要求標準也相對較低。通常情況下，所使用的脫水裝置材料為硅膠和分子篩，但是在工作過程中的主要缺點表現在脫水設備自身具有一定的體積，抽水量相對較大同時自身所需要的再生性能源消耗量也相對較大。

通過高壓脫水工作主要的優勢表現在干燥器設備的體積相對較小，再生氣體的含量較低，干燥之后氣體的漏點較低等。因為天然氣通過壓縮之后所形成的冷凝水排出量占到總脫水量的70%～80%之間，但是在實際的工作過程中因為工作壓力大小超過25 MPa，因此對于容器的制造工藝標準要求相對較高，可以通過設置出更加穩定可靠的冷凝水導出工作系統來進行控制，但是這一工作方法會在很大程度上加大系統工作的復雜性。不但如此，進入壓縮機的天然氣并沒有經過充分的干燥處理進，而會對壓縮機的氣缸或者其它位置產生一定的腐蝕現象，會在很大程度上對壓縮機的使用工作壽命周期產生一定的影響[3]。

3 壓縮天然氣加氣站設備運行管理工作要點

3.1 全面加強設備安全管理工作

首先，要想全面保證天然氣加氣站設備的安全穩定，工作和運行需要對相關工作人員展開全面的安全管理和培訓活動。加氣站內部的工作人員不但是各項正常活動的主要參與者，同時也是加氣站生產運營工作中的直接控制主體。工作人員的工作規范化和責任心，直接影響到加氣站的運營安全性和穩定性。因此，必須要全面加強工作人員的相關管理工作，為了有效防止在安全管理過程中產生人為性失誤問題，相關工作人員必須要嚴格依照標準的加氣站管控工作要求有效落實自身的本職工作，對一些存在安全風險性的操控問題進行進一步控制。同時，在日常工作當中需要積極的參與到安全教育培訓活動當中，進一步加強加氣站的設備操作維護以及檢查工作。在工作期間需要根據安全防護工作要求，佩戴專業的防護用具，充分掌握加氣站各項工作環節的操作技能，有效避免出現人為性疏忽問題，對加氣站物料泄漏以及各種設備常見故障問題可以做到及時有效的解決。

其次，需要針對機械設備展開安全管理工作，加氣站內部設備工作主要包含了系統設計、設備制造、系統維修以及設備報廢等幾個重要的工作環節。在具體工作過程中需要充分滿足設備管理工作的相關要求，需要有效組織設備操作工作人員參與到安全技能培訓工作當中，并且有效掌握各環節設備的正確操作方法，對于一些具有危險性或者特殊設備的操控工作人員需要做到持證上崗，同時加氣站設備在使用一段時間之后，必須要及時進行維護和檢修，有效防止設備零部件出現老化破損等問題。如果在設備的運行工作期間產生故障問題需要及時關停設備，準確找到故障問題產生的具體原因并且進行有效解決，防止出現加氣站設備安全故障。

3.2 進一步規范加氣站的運營管理工作流程

通常情況下，天然氣加氣工作主要是在管道內部對天然氣資源進行提取，或者直接從加氣站運輸到加氣子站內部，通過壓縮處理之后將天然氣直接輸送到運輸車輛當中[4]。在加氣站的日常工作過程中必須要對整個加氣站的運行工作流程進行全面規范，加氣站在壓管網內部完成取氣工作，并且通過過濾和計量處理工作之后，通過緩沖罐直接輸送到壓縮機設備當中，接收到天然氣的壓縮機設備需要進行進一步加壓處理，保證天然氣的壓力達到25 MPa之后輸入到后置脫水裝置內部進行干燥處理。根據由高到低的工作順序，在加氣站的儲氣井內部進行充氣，加壓處理之后的天然氣，通過使用加氣機對汽車進行加氣，加氣的工作順序是從低級壓力逐漸向高級壓力過度。在此工作過程中需要有效保證整個加氣工作流程的規范化，如果高壓井組和加氣壓力參數不符合規定要求，則建議使用壓縮機直通管來完成后續的加氣作業，有效保證天然氣加氣站的工作安全性和穩定性。

4 結語

綜上，天然氣材料自身具有易燃易爆的特性，因此對于壓縮天然氣加氣站設備的選型工作要求相對較高，不管是天然氣的加工和運輸工作都存在一定的安全隱患，因此需要對壓縮天然氣加氣站運行管理工作加以充分重視。