CNG加氣站

CNG加氣站是指以壓縮天然氣（CNG）形式向天然氣汽車（Natural Gas Vehicle）和大型CNG子站車提供燃料的場所，一般分為常規站、母站和子站。

基本介紹

• 中文名：CNG加氣站
• 屬性：提供燃料的場所
• CNG：主要以甲烷，同時含有少量丙烷
• 具有較高：的辛烷值和熱值

基本概念

CNG主要以甲烷（CH4），同時含有少量丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）。和汽油相比較，CNG具有較高的辛烷值（100以上）和熱值，抗爆性能明顯優於汽油，燃燒性能也較好，天然氣是一種高自燃點的低密度氣體，在正常的溫度和壓力下，比之汽油不易發生燃燒和爆炸，安全性比較好。是一種理想的具有綠色意義的車用燃料。

CNG壓縮天然氣加氣站

CH4+2O2→2H2O+CO2

天然氣中的硫化氫含量，直接關係到鋼瓶硫化物應力開裂的一項重要指標。在實際運行中，為防備進站天然氣中硫化物含量發生超標，加氣站應設定脫硫裝置。嚴格控制並降低硫化物含量，有利於燃氣汽車的安全使用。

分類

簡介

一般根據站區現場或附近是否有管線天然氣，可分為常規站、母站和子站。

常規站

常規站是建在有天然氣管線能過的地方，從天然氣管線直接取氣，進站壓力0.4Mpa，天然氣經過脫硫、脫水等工藝，進入壓縮機進行壓縮，經過壓縮後壓力為25Mpa。然後進入售氣機給車輛加氣。通常常規加氣量在600-1000Nm3/h（標準立方每小時）之間。

母站

母站從天然氣線管線直接取氣，進站壓力1-1.5Mpa，經過脫硫、脫水等工藝，進入壓縮機壓縮，然後經有儲氣瓶（25Mpa）的槽車運輸到子站給汽車加氣，它也兼有常規站的功能。母站多建在城市門站附近，母站的加氣量在2500-4000Nm3/h之間。

子站

子站是建在加氣站周圍沒有天然氣管線的地方，一般建設在城市內，以方便車輛加氣，或者建設在沒有燃氣管道敷設的鄉鎮的工業區，供給天然氣作為能源。母站利用壓縮機將天然氣加壓儲存，再由專用運輸車將25Mpa壓縮天然氣運往子站，子站再給CNG汽車加氣。對於工業區的子站，工藝流程簡介：低壓或者中壓天然氣通過壓縮機，增壓至20-25Mpa,將其壓縮到特製的鋼瓶或管束，放到帶牽引機構的橇車上，運至子站，連線卸氣柱經卸氣系統進入CNG調壓設備，通過減壓橇將高壓天然氣減至用戶所需的壓力0.2-0.4Mpa後進入輸送管網，供給用戶使用天然氣。

工藝流程

加氣母站

中國CNG加氣母站的分布情況

CNG加氣母站氣源來自天然氣高壓管網，過濾計量後進入乾燥器進行脫水處理，乾燥後的氣體通過緩衝罐進入壓縮機加壓。壓縮後的高壓氣體分為兩路：一路通過順序控制盤，進入儲氣井，再通過加氣機給CNG燃料汽車充裝CNG；另一路進加氣柱給CNG槽車充裝CNG。

液壓加氣子站

CNG子站拖車到達CNG加氣子站後，通過快裝接頭將高壓進液軟管、高壓回液軟管、控制氣管束、CNG高壓出氣軟管與液壓子站橇體連線。系統連線完畢後啟動液壓子站撬體或者在PLC控制系統監測到液壓系統壓力低時，高壓液壓泵開始工作，PLC自動控制系統會打開一個鋼瓶的進液閥門和出氣閥門，將高壓液體介質注入一個鋼瓶，保證CNG子站拖車鋼瓶內氣體壓力保持在20-22Mpa，CNG通過鋼瓶出氣口經CNG高壓出氣軟管進入子站撬體緩衝罐後，經高壓管輸送至CNG加氣機給CNG燃料汽車加氣。

液壓加氣子站

壓縮加氣子站

CNG子站拖車到達CNG加氣子站後，通過卸氣高壓軟管與卸氣柱相連。啟動卸氣壓縮機，CNG經卸氣壓縮機加壓後，通過順序控制盤進入高、中、低壓儲氣井組，儲氣井組裡的CNG可以通過加氣機給CNG燃料汽車加氣。

常規站

加氣站天然氣引自中壓天然氣管網，經過濾計量後進入乾燥器，經乾燥處理後，在經緩衝罐後進入壓縮機加壓，通過優先/順序控制盤為儲氣井組充裝天然氣，或直接輸送至加氣機為CNG燃料汽車加氣，也可以利用儲氣井組內的天然氣通過加氣機為CNG燃料汽車加氣。

技術說明

簡介

CNG加氣站的關鍵技術可分為壓縮系統、天然氣預處理系統、儲存系統和售氣系統、控制系統等多個系統。

天然氣壓縮系統

天然氣壓縮系統主要由壓縮機主機、進氣緩衝罐、冷卻系統、潤滑系統等部分組成。壓縮機主機最為重要，它是加氣站的心臟，其性能好壞直接影響加氣站運行的可靠性和經濟性。CNG加氣站一般採用排氣壓力高、排量小的往復式壓縮機。從潤滑方式分，主要有油潤滑和無油潤滑兩種，對於有油潤滑，在其最終排氣口後應安裝脫油裝置。

加氣站用壓縮機的排氣壓力一般為25MPa，有的稍高一些，達到28MPa，也有少數廠家的壓縮機達到32MPa，但分析表明，以排氣壓力25MPa時最為經濟、可靠和安全。進氣壓力範圍為0.035～9MPa，壓縮機排氣量可根據不同規模進行選擇，範圍可為16～2000m3/h，常用排氣量為200～300m3/h。

天然氣預處理系統(含淨化和調壓控制)

進入加氣站的天然氣在壓縮前或壓縮後必須經過淨化和乾燥處理，即要經過脫硫、脫烴和脫水過程。脫硫是指脫除天然氣中的硫化氫等酸性氣體，以防止設備管線腐蝕和鋼質氣瓶發生“氫脆現象”。脫烴是指脫除天然氣中的輕烴，使乙烷和重烷含量小於3%，以防止發動機點火燃燒不正常。脫水是指脫除天然氣中的水分，以防止CNG在減壓膨脹降溫過程中供氣系統出現冰堵。

天然氣脫水是預處理過程中最關鍵的一環，CNG加氣站通常選用雙塔式乾燥器脫水，按脫水裝置在站中的位置可分為低壓、中壓和高壓脫水3種方式。高壓脫水法若能在配件、閥件質量方面解決好相關技術工藝問題，因其結構緊湊、脫水效果好，是比較好的脫水方案。

天然氣經過淨化乾燥處理後必須達到車用天然氣標準方可充入加氣站的儲氣瓶、直接售氣或給CNG汽車氣瓶加氣。我國已經制定了“車用壓縮天然氣’’國家標準(GB 18047—2000)。該標準對車用CNG的含硫量和含水量做出了非常嚴格的限制規定，要求硫化氫含量小於15mg/m3，水露點低於最高操作壓力下最低環境溫度5℃。

控制系統

控制系統的功能是控制加氣站設備的正常運轉和對有關設備的運行參數進行監控並在設備發生故障時自動報警或停機。國外加氣設備的控制系統多採用PLC(可程式邏輯控制器)，這種方式可靠性高，能實現設備的全自動化操作，也可遠傳到值班室實現無人看守，減輕操作工的勞動強度。

儲存和售氣系統

為避免壓縮機頻繁啟動及在不需要進行充氣時提供氣源，CNG加氣站需設有儲氣裝置。典型的設計是儲氣系統和售氣系統通過優先順序控制盤的順序來實現高效充氣和快速加氣。通常加氣站採用分級儲存方式，將儲氣瓶組分為高壓、中壓和低壓瓶組，由優先順序控制盤對其充氣和取氣過程進行自動控制。充氣時，先向高壓組充氣，當高壓組的壓力上升到一定值時，中壓組開始充氣，等到中壓組壓力上升到一定值時，低壓組開始充氣，隨後三組氣瓶一起充氣，上升到最大儲氣壓力後停止充氣。取氣時，先從低壓組取氣，當低壓組的壓力下降到一定值時，開始從中壓組取氣，等到中壓組壓力下降到一定值時，開始從高壓組取氣，隨後從三組氣瓶一起取氣，直到三組儲氣瓶中的壓力下降到與車載氣瓶的最高儲氣壓力相等時，停止取氣。如果仍有汽車需要加氣，則直接從壓縮機排氣管路中取氣，等到汽車加氣完成後，壓縮機再按照充氣順序完成三組儲氣瓶組的充氣，然後停機。這種工作方式的優點可以保證儲氣瓶組充氣最多，提高其利用率，也可使汽車加氣的速度最快。

CNG加氣站技術系統示意圖

加氣機

1、加氣系統：快充式和慢充式

快充加氣系統實際與加油機的使用基本一樣，一次典型的加氣過程需要1~3分鐘，有顯示屏和計量裝置。

慢充是指汽車在一段時間很長的停放時間（例如過夜或兩個車次之間）內加氣，壓縮機在這期間給所有的汽車同時加氣，不採用儲氣裝置和順序充氣控制裝置。投資小，不需要設定儲氣裝置，而起壓縮機的排放量也可以小得多。

2、加氣機的類型：快充加氣機和加氣柱

快充加氣機包括計量儀表、順序取氣控制單元、顯示單元、溫度補償單元和整套連線軟體（軟管、脫開裝置和加氣槍）。

加氣柱的兩種功能：

（1）不需要進行計算和順序取氣，它可以作為標準快充式加氣機的廉價代用品。

（2）它還可以適用於每輛汽車都需要有自己的加氣點的慢充系統。

儲氣裝置

（1）DOT儲氣瓶組

設計壓力25MPa，一般不作為地面存儲，DOT沒有制定地面套用標準的許可權；不允許有排污口，初期投資低，運行維修成本高，每3年必須把單元拆開，對每隻瓶子進行水壓實驗。場地面積在50平米以上。屬於鬆散結構，沒有結構整體性，容器多，接頭多，存在泄漏危險且管線尺寸小，流動阻力大。

（2）ASME容器單元

設計壓力27.6MPa，容器壁厚比同等DOT瓶壁厚高出39%，通常作為地面儲存。ASME允許容器上有排污口；初期投資高，運行和維修成本低，除一般的外部和內部直觀檢查外，不需再檢測；場地要求5~7m2，堅固，整體結構能更好的承受衝擊載荷及地震波動；其容器數量少，接頭少，管線尺寸大，流動阻力較小。

（3）地下儲氣井

設計壓力為25MPa，儲氣井的深度一般為100米。它由十幾根石油鑽井工業中常用的7英寸套管通過管端的扁梯形螺紋連線而成。其占地面積很小，有利於站場平面布置；雖然初期投資較大，但據四川石油管理局提供的資料表明該儲氣井至少可以使用25年以上，並可以節省檢驗維修費，安全可靠性好。其缺點是耐壓試驗無法檢驗強度和密封性，製造缺陷也不能及時發現，排污不徹底，容易對套管造成應力腐蝕。

注意事項

1、天然氣是易燃易爆物品，嚴禁菸火及使用無線電器（手機等）。

2、CNG站是危險場所，閒人免進； 非工作人員嚴禁操作； 嚴禁串崗。

3、嚴禁超壓，氣瓶充裝壓力不大於20MPa； 設備不能超溫、超壓，加氣站最高工作壓力不大於25 MPa。

4、員工正確使用勞保用品，必須穿勞保服（防靜電），嚴禁穿鐵釘的鞋。

5、加氣車輛要具備加氣的條件，即電器關閉，車上無人，裝置合格。

6、站內警示標語明顯，消防器材和安全施放齊全（滅火器、消防帶、防毒面具等）。

7、電工作業必須兩人，一人操作一人監督。

8、要使用防爆電器，要使用防爆工具。

9、加氣站員工都要持上崗證上崗。