南通大眾燃?xì)庥邢薰?馮海鵬

淺析天然氣汽車加氣站的建設(shè)及其前景

南通大眾燃?xì)庥邢薰?馮海鵬

根據(jù)當(dāng)前CNG技術(shù)發(fā)展的情況，重點(diǎn)介紹了南通市CNG子母站系統(tǒng)的建設(shè)及大力發(fā)展CNG汽車的應(yīng)用技術(shù)及必要性。

加氣母站 加氣子站 高壓儲(chǔ)氣瓶組 壓縮天然氣

天然氣作為潔凈能源，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，以天然氣作為燃料的燃?xì)馄嚕瑤?dòng)了汽車工業(yè)生產(chǎn)和銷售量的成倍增長(zhǎng)，尤其是國(guó)家“西氣東輸”工程給眾多城市的CNG汽車應(yīng)用帶來(lái)更多的契機(jī)。

根據(jù)“西氣東輸”長(zhǎng)輸管線具體走向：2006年中國(guó)石油天然氣股份有限公司對(duì)江蘇LNG外輸和冀寧聯(lián)絡(luò)線南通支線進(jìn)行整合，重新編制了《江蘇LNG與“西氣東輸”連接管道工程可行性研究報(bào)告》，并對(duì)江都—靖江—南通—如東段輸氣管道工程單獨(dú)編制了可行性研究報(bào)告和初步設(shè)計(jì)。結(jié)合“西氣東輸”長(zhǎng)輸管線在南通的走向和南通市城市天然氣利用一期工程高壓管線選址可行性研究，南通天然氣工程毗鄰長(zhǎng)輸管線南通北高中壓調(diào)壓站建設(shè)南通市的第一座天然氣加氣標(biāo)準(zhǔn)站。

天然氣汽車加氣站是利用干燥氣將低壓天然氣過(guò)濾、干燥，用壓縮機(jī)壓縮形成純凈的高壓氣體并儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)氣瓶組中，在通過(guò)售氣機(jī)的計(jì)量加到汽車的車載氣瓶中，在車載氣瓶有限的容積儲(chǔ)存大于其氣瓶體積250倍的天然氣，作為天然氣汽車能夠使用的環(huán)保型燃料。

天然氣汽車加氣站可分為三種類型：天然氣加氣母站、天然氣加氣子站和天然氣標(biāo)準(zhǔn)站。

在有天然氣管線處建設(shè)大排量的天然氣加氣站，把壓縮后的氣體用汽車運(yùn)送到不具備或尚未具備建設(shè)天然氣管線的地區(qū)的天然氣加氣站，這一系統(tǒng)通常稱為子母站系統(tǒng)，通常把位于天然氣管線處的大排量加氣站稱為“母站”，而依靠拖車供氣的加氣站稱為子站。

加氣母站是城市天然氣汽車加氣系統(tǒng)的中心站，將來(lái)自高壓管線的天然氣進(jìn)行調(diào)壓、過(guò)濾、計(jì)量、加壓，然后由高壓天然氣運(yùn)輸拖車將壓縮后的天然氣運(yùn)送至各加氣子站，同時(shí)也可滿足南通周邊地區(qū)的CNG供應(yīng)。天然氣汽車加氣系統(tǒng)見圖1。

圖1 天然氣汽車加氣系統(tǒng)

從輸氣管道來(lái)的天然氣，依次通過(guò)調(diào)壓撬的過(guò)濾、調(diào)壓和流量計(jì)量，進(jìn)入干燥器，經(jīng)脫水，凈化后的天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)組，經(jīng)過(guò)壓縮、冷卻、壓縮的幾個(gè)循環(huán)過(guò)程，壓力升高到25 MPa。在控制系統(tǒng)的指令下，經(jīng)過(guò)加氣柱給拖車氣瓶組加氣。也可附帶給天然氣汽車直接加氣，需增加站用氣瓶組和售氣機(jī)，使壓縮天然氣在控制面板的優(yōu)先順序指令下，按照高、中、低壓的順序依次被充入由三組氣瓶組成的儲(chǔ)氣瓶組。有車來(lái)加氣，儲(chǔ)氣瓶組按照低、中、高壓的順序，通過(guò)售氣機(jī)給汽車加氣。如果氣瓶組壓力低于設(shè)定值時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)并直接向汽車加氣。

南通市第一座加氣母站于2014年正式試投運(yùn)。加氣站流量為3 500 m3/h，天然氣加氣母站設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬(wàn)m3/d。

加氣母站于2013年11月20日完成高壓管路的安裝、試壓、吹掃工作，壓縮機(jī)調(diào)試等工作。在此重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下壓縮機(jī)的調(diào)試，參照國(guó)家有關(guān)規(guī)范《汽車加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB 50156—2012)及《風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50275—2010)的要求，其中的有關(guān)細(xì)節(jié)規(guī)定并不適用于CNG壓縮機(jī)的調(diào)試，安裝完畢后試機(jī)時(shí)間應(yīng)依據(jù)設(shè)備隨機(jī)技術(shù)文件的要求，如沒有明確對(duì)壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間提出要求，壓縮機(jī)在額定壓力下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí)間應(yīng)大于24 h。考慮加氣站投用初期，用戶不確定因素，調(diào)試時(shí)可利用現(xiàn)有的站內(nèi)及車用儲(chǔ)氣瓶組來(lái)存儲(chǔ)調(diào)試產(chǎn)生的壓縮氣體，且此方法易于實(shí)現(xiàn)。站內(nèi)現(xiàn)有三容器的儲(chǔ)氣瓶組。另外我方又采取合適的工藝方法將壓縮氣體減壓后重新輸入高壓管道的辦法。保證了兩臺(tái)壓縮機(jī)在建站初期無(wú)用戶需求的前提下的設(shè)備正常調(diào)試及試運(yùn)行工作的正常開展,此方案也為將CNG儲(chǔ)氣瀉放到高壓管道做了一次投資、占地等多方面的嘗試。標(biāo)準(zhǔn)站的子站為依靠母站給天然氣汽車加氣作業(yè)的加氣站。工作原理：壓縮機(jī)啟動(dòng)在控制系統(tǒng)的優(yōu)先順序指令下，先向站用儲(chǔ)氣高、中、低壓瓶組充氣。將高、中、低壓瓶組增壓到25 MPa，這時(shí)構(gòu)成高、中、低壓三組儲(chǔ)氣瓶組。當(dāng)汽車來(lái)加氣時(shí)，低壓瓶組先給車加氣，一旦壓力平衡，再?gòu)闹?、高壓瓶組給低壓補(bǔ)氣。如果氣瓶組壓力低于設(shè)定值時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)并直接向汽車加氣。

母站給CNG拖車加氣需1小時(shí)20分鐘，每輛出租車加氣需3分鐘。目前一汽、上海大眾、東風(fēng)標(biāo)致等幾家汽車生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始生產(chǎn)天然氣汽車，CNG汽車的改造僅需增加部分的零件如CNG儲(chǔ)氣瓶、減壓閥、電磁閥、高壓截止閥等，保持其原有供油系統(tǒng)，另加一套CNG儲(chǔ)備裝置和控制系統(tǒng)即可?，F(xiàn)瓶裝CNG工藝，主要設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，一輛出租車的改造費(fèi)用在6 000元以內(nèi)，公交車7 000~8 000元，但由于裝在汽車上的20 MPa高壓儲(chǔ)氣瓶組自重大，體積大，受汽車空間限制里程控制在250 km內(nèi)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，汽車用天然氣每年可節(jié)約燃料費(fèi)1.23萬(wàn)元，大修里程可延長(zhǎng)20%，比使用常規(guī)燃料汽車可節(jié)約50%以上的維修費(fèi)用，汽車油改氣經(jīng)濟(jì)上是可行的。天然氣作為新型能源在價(jià)格與環(huán)保上相比石油燃料等有著很大的優(yōu)勢(shì)，從各方面來(lái)看，無(wú)論是從改善城市污染，促進(jìn)綠色環(huán)保汽車的發(fā)展，還是依靠市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律來(lái)刺激天然氣利用市場(chǎng)的發(fā)展，天然氣事業(yè)的發(fā)展都離不開政府的支持，尤其是天然氣事業(yè)發(fā)展的初始階段，政府的扶持和推動(dòng)十分必要。

隨著西氣到達(dá)各大中小城市，改變了原來(lái)的城市燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)，原來(lái)的民用調(diào)峰是通過(guò)低壓干、濕式氣柜，隨著后續(xù)中壓管網(wǎng)的升壓，低壓調(diào)峰氣柜失去其調(diào)峰的作用。而代之以各城市的高壓管網(wǎng)都基本兼有儲(chǔ)氣調(diào)峰的功能，且建設(shè)城市高壓儲(chǔ)配站投資巨大，占地規(guī)劃影響城市周邊的發(fā)展，故其建設(shè)有相當(dāng)大的難度。各大城市目前城市道路建設(shè)在快速發(fā)展，且其有大量的綠化帶，周圍居住人口相對(duì)稀疏，故為高壓氣地下儲(chǔ)氣井的建設(shè)提供了有利的空間，隨著城市高壓管網(wǎng)的建設(shè)，沿線設(shè)置一系列的高壓儲(chǔ)氣井，即可作為城市民用調(diào)峰的備用氣庫(kù)，又可作為沿途加氣子站的改造之用。投資估算為：高壓儲(chǔ)氣井的制造費(fèi)用為6萬(wàn)元/m2，如建造10個(gè)每個(gè)10 m3的高壓儲(chǔ)氣井，儲(chǔ)氣量為25 000 m3，費(fèi)用約為600萬(wàn)元，與建設(shè)LNG調(diào)峰站比較，相對(duì)經(jīng)濟(jì)，且日常維護(hù)較少，全年用氣高峰時(shí)，減少或停止汽車加氣，全力保證供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定；全年用氣低谷時(shí)，兼作加氣子站之用。根據(jù)南通2011~2020年城市燃?xì)庖?guī)劃預(yù)計(jì)共設(shè)天然氣加氣站31座(其中公交加氣站8座，CNG加氣站、油氣合建站等23座)，建設(shè)足夠多的CNG加氣站，才能更好地促進(jìn)CNG汽車的改造進(jìn)度和其蓬勃發(fā)展。

結(jié)論：隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，壓縮天然氣作為城市第二氣源一定會(huì)被越來(lái)越多的廣泛應(yīng)用，天然氣汽車加氣站的多用途也將為壓縮天然氣應(yīng)用提供一個(gè)廣闊的平臺(tái)。

Introduction of Construction and Prospects of Natural Gas Filling Station

Nantong Dazhong Gas CO., Ltd. Feng Haipeng

According to the current situation of LNG technology, the paper highlights the construction of CNG filling station and the necessity of developing the technology of CNG vehicles.

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