壓縮天然氣加氣站設(shè)備選型與運(yùn)行管理要點(diǎn)

董奕彤(中交煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110026)

0 引言

當(dāng)前隨著中國(guó)汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中對(duì)汽車的使用程度越來越高。由于機(jī)動(dòng)車尾氣排放所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，使得城市內(nèi)部的大氣環(huán)境日漸惡化，汽車廢氣的大量排放對(duì)自然環(huán)境所產(chǎn)生的污染和危害受到人們廣泛關(guān)注和重視，同時(shí)這一問題已經(jīng)在興安嶺演化成為城市生態(tài)環(huán)境破壞問題的因素之一。

中國(guó)正在大力落實(shí)自然環(huán)境和資源保護(hù)工作，尤其針對(duì)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(yīng)用，現(xiàn)在的全世界范圍內(nèi)以經(jīng)存在超過80多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家，正在研究關(guān)于壓縮天然氣汽車，截至2018年天然氣加氣站建設(shè)已經(jīng)達(dá)到了31 100多座，同時(shí)全球范圍內(nèi)天然氣汽車的保有量已經(jīng)呈逐年上漲的趨勢(shì)。

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(gè)加氣站工作流程需要從管道當(dāng)中將天然氣資源直接進(jìn)行提取，或者從加氣站內(nèi)部通過拖車等設(shè)備，將其直接運(yùn)輸?shù)郊託庾诱井?dāng)中，然后對(duì)天然氣資源進(jìn)行充分壓縮處理，當(dāng)壓縮處理工作完成之后需要將天然氣運(yùn)輸?shù)杰囕v當(dāng)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(gè)方面流程：首先，加氣站需要從城市當(dāng)中的壓管網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行取氣，經(jīng)過過濾處理之后直接灌入壓縮機(jī)當(dāng)中，天然氣壓縮機(jī)設(shè)備會(huì)將天然氣材料升壓處理，壓力達(dá)到25 MPa，然后進(jìn)入后置脫水裝置當(dāng)中進(jìn)行干燥處理，然后再經(jīng)過優(yōu)先順序控制盤，通過三級(jí)壓力控制由高到低向加氣站內(nèi)部的儲(chǔ)氣井進(jìn)行充氣處理，保證每一個(gè)儲(chǔ)氣井均達(dá)到相應(yīng)的天然氣儲(chǔ)存壓力之后，將壓縮機(jī)工作開關(guān)關(guān)閉，通過加壓處理之后的天然氣，通過加氣機(jī)向汽車中進(jìn)行加氣[1]。汽車加氣工作的順序由低級(jí)壓力到高級(jí)壓力，從儲(chǔ)氣井內(nèi)部進(jìn)行取氣，在加氣過程中如果高壓設(shè)備無法滿足汽車的加氣壓力要求，則可以直接通過壓縮機(jī)設(shè)備到直通管，向汽車內(nèi)部進(jìn)行直接加氣。從整個(gè)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(chǎn)工作中非常重要的核心技術(shù)，因此對(duì)于壓縮天然氣加氣站壓縮機(jī)設(shè)備的選型工作至關(guān)重要，同時(shí)脫水裝置也是其中非常重要的設(shè)備構(gòu)成環(huán)節(jié)，必須要充分做好設(shè)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(shè)備選型工作分析

壓縮天然氣加氣站壓縮機(jī)型號(hào)的選擇，主要是根據(jù)加氣站的進(jìn)出站壓力大小，壓縮機(jī)的工作性能、設(shè)備加氣工作能力、儲(chǔ)存天然氣的容積大小以及工作場(chǎng)地其他條件影響因素等進(jìn)行綜合判斷和分析。

撬裝式壓縮機(jī)設(shè)備在工作過程中，具有較高的工作穩(wěn)定性和可靠性，占用的空間相對(duì)較小同時(shí)安裝和維護(hù)工作比較簡(jiǎn)單，同時(shí)撬裝式壓縮機(jī)設(shè)備具有隔音防火以及降噪等多方面工作優(yōu)勢(shì)，因此在我國(guó)很多壓縮天然氣加氣站當(dāng)中應(yīng)用非常普遍，所表現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和安全性非常明顯。同時(shí)撬裝式壓縮機(jī)設(shè)備可以選擇進(jìn)口壓縮機(jī)或者國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)營(yíng)發(fā)展?fàn)顩r來進(jìn)行針對(duì)性選擇。

2.1 進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

對(duì)于進(jìn)口壓縮機(jī)設(shè)備而言，在使用過程中工程費(fèi)用將近770多萬元，其中主要包含了設(shè)備費(fèi)用740萬元，土建工程建設(shè)配套費(fèi)用130萬元，其他相關(guān)費(fèi)用總計(jì)50萬元，因此整體的投資總額為950萬元。國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)投入使用工程費(fèi)用大約為450萬元，其中涉及到設(shè)備費(fèi)用大約400萬元，土建工程建設(shè)費(fèi)用220萬元，其他費(fèi)用大約為230萬元，工程項(xiàng)目總投資量為900萬元[2]。

通過上述進(jìn)口壓縮機(jī)和國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)的項(xiàng)目投資情況對(duì)比分析，可以得出兩種壓縮機(jī)選型工作，在總建設(shè)投資工作方面存在一定的差異。通過設(shè)備費(fèi)用的對(duì)比進(jìn)口壓縮機(jī)設(shè)備相比于國(guó)產(chǎn)的壓縮機(jī)設(shè)備費(fèi)用超出將近50%，而從整體投資方面進(jìn)行對(duì)比僅高出了5.3%，壓縮機(jī)設(shè)備的選型工作不但需要考慮到價(jià)格因素，同時(shí)在后續(xù)的各種零配件供應(yīng)以及設(shè)備維護(hù)工作經(jīng)濟(jì)投入量方面也是其中需要考慮的重點(diǎn)影響因素。因此，在選擇壓縮機(jī)設(shè)備工作過程中，不管是國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)還是進(jìn)口壓縮機(jī)設(shè)備都需要對(duì)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(duì)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性選擇，以此來有效保證壓縮機(jī)設(shè)備選擇工作的科學(xué)性與合理性。

2.2 脫水裝置選型工作

天然氣當(dāng)中的水含量高低，直接影響到站內(nèi)設(shè)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(jī)故障以及機(jī)器損壞等問題，同時(shí)如果水含量過大會(huì)和天然氣當(dāng)中的一些酸性氣體進(jìn)行結(jié)合，對(duì)金屬設(shè)施產(chǎn)生一定的腐蝕，在降壓膨脹條件下水結(jié)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(shè)備脫水的方法主要是根據(jù)工藝流程當(dāng)中的干燥器設(shè)置在壓縮機(jī)設(shè)備的前后，具體可以將其分為兩種形式，一種屬于在壓縮機(jī)設(shè)備前進(jìn)行低壓脫水；另外一種是在壓縮機(jī)之后進(jìn)行高壓脫水。

通過低壓脫水工作的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在，可以對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備起到有效的防護(hù)工作效果，保證壓縮機(jī)不容易產(chǎn)生腐蝕問題，同時(shí)在壓縮機(jī)的機(jī)組當(dāng)中也不需要設(shè)置出冷凝水導(dǎo)出系統(tǒng)。由于壓縮機(jī)自身在工作過程中的壓力相對(duì)較低，因此對(duì)設(shè)備容器的制造工藝要求標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)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(diǎn)表現(xiàn)在脫水設(shè)備自身具有一定的體積，抽水量相對(duì)較大同時(shí)自身所需要的再生性能源消耗量也相對(duì)較大。

通過高壓脫水工作主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在干燥器設(shè)備的體積相對(duì)較小，再生氣體的含量較低，干燥之后氣體的漏點(diǎn)較低等。因?yàn)樘烊粴馔ㄟ^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(shí)際的工作過程中因?yàn)楣ぷ鲏毫Υ笮〕^25 MPa，因此對(duì)于容器的制造工藝標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)較高，可以通過設(shè)置出更加穩(wěn)定可靠的冷凝水導(dǎo)出工作系統(tǒng)來進(jìn)行控制，但是這一工作方法會(huì)在很大程度上加大系統(tǒng)工作的復(fù)雜性。不但如此，進(jìn)入壓縮機(jī)的天然氣并沒有經(jīng)過充分的干燥處理進(jìn)，而會(huì)對(duì)壓縮機(jī)的氣缸或者其它位置產(chǎn)生一定的腐蝕現(xiàn)象，會(huì)在很大程度上對(duì)壓縮機(jī)的使用工作壽命周期產(chǎn)生一定的影響[3]。

3 壓縮天然氣加氣站設(shè)備運(yùn)行管理工作要點(diǎn)

3.1 全面加強(qiáng)設(shè)備安全管理工作

首先，要想全面保證天然氣加氣站設(shè)備的安全穩(wěn)定，工作和運(yùn)行需要對(duì)相關(guān)工作人員展開全面的安全管理和培訓(xùn)活動(dòng)。加氣站內(nèi)部的工作人員不但是各項(xiàng)正常活動(dòng)的主要參與者，同時(shí)也是加氣站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)工作中的直接控制主體。工作人員的工作規(guī)范化和責(zé)任心，直接影響到加氣站的運(yùn)營(yíng)安全性和穩(wěn)定性。因此，必須要全面加強(qiáng)工作人員的相關(guān)管理工作，為了有效防止在安全管理過程中產(chǎn)生人為性失誤問題，相關(guān)工作人員必須要嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)的加氣站管控工作要求有效落實(shí)自身的本職工作，對(duì)一些存在安全風(fēng)險(xiǎn)性的操控問題進(jìn)行進(jìn)一步控制。同時(shí)，在日常工作當(dāng)中需要積極的參與到安全教育培訓(xùn)活動(dòng)當(dāng)中，進(jìn)一步加強(qiáng)加氣站的設(shè)備操作維護(hù)以及檢查工作。在工作期間需要根據(jù)安全防護(hù)工作要求，佩戴專業(yè)的防護(hù)用具，充分掌握加氣站各項(xiàng)工作環(huán)節(jié)的操作技能，有效避免出現(xiàn)人為性疏忽問題，對(duì)加氣站物料泄漏以及各種設(shè)備常見故障問題可以做到及時(shí)有效的解決。

其次，需要針對(duì)機(jī)械設(shè)備展開安全管理工作，加氣站內(nèi)部設(shè)備工作主要包含了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、系統(tǒng)維修以及設(shè)備報(bào)廢等幾個(gè)重要的工作環(huán)節(jié)。在具體工作過程中需要充分滿足設(shè)備管理工作的相關(guān)要求，需要有效組織設(shè)備操作工作人員參與到安全技能培訓(xùn)工作當(dāng)中，并且有效掌握各環(huán)節(jié)設(shè)備的正確操作方法，對(duì)于一些具有危險(xiǎn)性或者特殊設(shè)備的操控工作人員需要做到持證上崗，同時(shí)加氣站設(shè)備在使用一段時(shí)間之后，必須要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和檢修，有效防止設(shè)備零部件出現(xiàn)老化破損等問題。如果在設(shè)備的運(yùn)行工作期間產(chǎn)生故障問題需要及時(shí)關(guān)停設(shè)備，準(zhǔn)確找到故障問題產(chǎn)生的具體原因并且進(jìn)行有效解決，防止出現(xiàn)加氣站設(shè)備安全故障。

3.2 進(jìn)一步規(guī)范加氣站的運(yùn)營(yíng)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(nèi)部對(duì)天然氣資源進(jìn)行提取，或者直接從加氣站運(yùn)輸?shù)郊託庾诱緝?nèi)部，通過壓縮處理之后將天然氣直接輸送到運(yùn)輸車輛當(dāng)中[4]。在加氣站的日常工作過程中必須要對(duì)整個(gè)加氣站的運(yùn)行工作流程進(jìn)行全面規(guī)范，加氣站在壓管網(wǎng)內(nèi)部完成取氣工作，并且通過過濾和計(jì)量處理工作之后，通過緩沖罐直接輸送到壓縮機(jī)設(shè)備當(dāng)中，接收到天然氣的壓縮機(jī)設(shè)備需要進(jìn)行進(jìn)一步加壓處理，保證天然氣的壓力達(dá)到25 MPa之后輸入到后置脫水裝置內(nèi)部進(jìn)行干燥處理。根據(jù)由高到低的工作順序，在加氣站的儲(chǔ)氣井內(nèi)部進(jìn)行充氣，加壓處理之后的天然氣，通過使用加氣機(jī)對(duì)汽車進(jìn)行加氣，加氣的工作順序是從低級(jí)壓力逐漸向高級(jí)壓力過度。在此工作過程中需要有效保證整個(gè)加氣工作流程的規(guī)范化，如果高壓井組和加氣壓力參數(shù)不符合規(guī)定要求，則建議使用壓縮機(jī)直通管來完成后續(xù)的加氣作業(yè)，有效保證天然氣加氣站的工作安全性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

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