鄭志強(qiáng)（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG減壓站在城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)中的應(yīng)用

鄭志強(qiáng)
（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG減壓站在燃?xì)夤?yīng)中有工業(yè)用戶氣源、中小城市氣源、應(yīng)急氣源及大型城市儲(chǔ)配站或補(bǔ)充調(diào)峰氣源4個(gè)方面，其應(yīng)用類型的設(shè)備設(shè)計(jì)也各不相同，論文對(duì)其進(jìn)行分析，得出結(jié)論，即采用撬裝技術(shù)供氣方案不僅能夠保證提高建設(shè)速度、降低造價(jià)，還能提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)兩大效益。

CNG減壓站;城鎮(zhèn)燃?xì)?應(yīng)急氣源

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.014

1 引言

CNG供氣在很多地方都有加氣母站，應(yīng)用氣瓶車就能夠輕松找到氣源，其不僅建設(shè)期短，而且投資較少，很多地方氣源價(jià)格都低于LNG。一般情況下，CNG減壓站按照用途進(jìn)行劃分可以分為工業(yè)用戶氣源、中小城市或城鎮(zhèn)氣源、應(yīng)急氣源以及大型城市儲(chǔ)配站或者補(bǔ)充調(diào)峰氣源。

2 CNG減壓站工藝簡介

燃?xì)庹{(diào)試站的工作原理是，先把撬車罐內(nèi)的高壓天然氣進(jìn)行預(yù)熱再進(jìn)行降壓，保證安全、計(jì)量及加臭等環(huán)節(jié)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的情況下，在通過適當(dāng)壓力向管道內(nèi)輸送天然氣。按照調(diào)壓機(jī)制可以將其劃分為兩級(jí)調(diào)壓和三級(jí)調(diào)壓。壓縮天然氣減壓站根據(jù)站內(nèi)布置以及設(shè)備的功能可以劃分為5個(gè)系統(tǒng)：一是卸車系統(tǒng)，主要是快裝接頭、高壓閥門和高壓膠管；二是調(diào)壓換熱系統(tǒng)，主要是換熱器、調(diào)壓器、高壓緊急切斷閥和放散閥；三是流量計(jì)量控制，主要是流量計(jì)；四是低控制系統(tǒng)，主要是中央控制臺(tái)；五是加熱系統(tǒng)，主要是燃?xì)忮仩t和熱水泵。撬車內(nèi)的高壓天然氣在通過卸車系統(tǒng)后進(jìn)入調(diào)壓換熱系統(tǒng)，在該系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行兩次的換熱以及2～3次的調(diào)壓之后，經(jīng)過流量計(jì)量以及加臭系統(tǒng)，再進(jìn)入管網(wǎng)。氣體在減壓過程中需要的熱量則由加熱系統(tǒng)承擔(dān)，控制系統(tǒng)則主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)完成監(jiān)控[1]。壓縮天然氣調(diào)壓系統(tǒng)和管道調(diào)壓系統(tǒng)之間存在著一定的差別，當(dāng)天然氣壓力超過22MPa就是超高壓氣體，其對(duì)設(shè)備安全要求更高；壓縮天然氣調(diào)壓系統(tǒng)在減壓過程中如果降壓幅度過大，會(huì)導(dǎo)致氣體溫度驟降，因此，必須要做到補(bǔ)充氣體熱量。減壓過程其實(shí)是一個(gè)釋壓過程，撬車內(nèi)氣體減少，進(jìn)口壓力也會(huì)降低到0.5MPa左右，因此對(duì)設(shè)備壓力適用范圍要求較高。

3 CNG減壓站在城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)中的應(yīng)用

3.1 CNG減壓站在工業(yè)用戶中的應(yīng)用

工業(yè)用戶較為分散，用氣量較為平穩(wěn)，但要求設(shè)備連續(xù)供氣，多采用一開一備方式。為保證設(shè)備可靠性，可以采用卸氣柱與調(diào)壓路二對(duì)一形式。不僅能減少切換時(shí)間還能避免卸氣柱故障產(chǎn)生供氣影響。在計(jì)量中往往應(yīng)用速度式計(jì)量的渦輪流量，工廠自控要求高，設(shè)備加裝二次儀表、警報(bào)和遠(yuǎn)程控制能夠提升管理水平。

3.2 CNG減壓站在中小城市氣源中的應(yīng)用

中小城市比較分散，下游應(yīng)用長輸管道的用戶較少，管道需要敷設(shè)到每個(gè)地方需要大量的成本。另外，中小城市長輸管道敷設(shè)具有滯后性。如果要提前供給天然氣，氣源最好選用CNG減壓站。中小城市氣源是CNG減壓站最主要部分，市場比例高[2]。其流程如圖1所示。

圖1 CNG減壓站流程

城鎮(zhèn)燃?xì)鈺r(shí)間不均勻，用氣量在不同時(shí)間存在較大差異。供氣設(shè)備需要對(duì)峰谷用氣差異進(jìn)行考慮，保證供氣安全平穩(wěn)。在對(duì)該類型CNG減壓站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還需要考以下問題。第一，一般減壓站應(yīng)用一路進(jìn)口，槽車卸氣時(shí)如果壓力低難以滿足減壓站設(shè)計(jì)流量，造成供氣不足。因此要采用多路入口方案，調(diào)壓路和卸氣柱對(duì)應(yīng)，并安裝單向閥，調(diào)壓路在二級(jí)調(diào)壓后匯總。第二，供氣峰谷流量差異?？梢圆捎枚嗦坊蛘邇陕芬陨闲×髁空{(diào)壓路并聯(lián)，在高峰和地縫分別采用1條和2條以上的調(diào)壓路，設(shè)備運(yùn)行保證最佳工況，防止多次開啟閥口導(dǎo)致喘振情況出現(xiàn)。第三，燃?xì)饧映裟軌虮ＷC供氣安全，因此出口要保留加臭借口或設(shè)備。第四，需要重視安全，CNG不僅壓力高，而且因?yàn)樘烊粴鈮毫ο陆岛苋菀讓?dǎo)致出口燃?xì)獾蜏?。可以降壓前?yīng)用熱水換熱器，加熱燃?xì)猓O(shè)計(jì)參數(shù)要明確降壓溫度不能超過0℃，避免下游低溫運(yùn)行導(dǎo)致管道設(shè)備存在危險(xiǎn)[3]。第五，該設(shè)備用量較大，在安全基礎(chǔ)上考慮成本，為了降低制造成本，將完成調(diào)壓作為設(shè)備基本功能。第六，峰谷流量的差異導(dǎo)致供氣溫度波動(dòng)，速度計(jì)量啟動(dòng)流量會(huì)存在累計(jì)誤差，造成糾紛。因此在同上游貿(mào)易計(jì)量中，應(yīng)該將渦輪式換成羅茨式計(jì)量設(shè)備，或者應(yīng)用進(jìn)出氣瓶車車臺(tái)秤等。

3.3 CNG減壓站在應(yīng)急氣源中的應(yīng)用

如果燃?xì)夤艿来嬖诠收?，例如上游停止供氣、管道斷裂等，正常供氣難以保證，或者需要對(duì)大型活動(dòng)進(jìn)行保證時(shí)，就需要使用到應(yīng)急氣源。應(yīng)急氣源具有以下特點(diǎn)。第一，它環(huán)保性能好，安全可靠。減壓裝置的調(diào)壓器中設(shè)置有燃?xì)饬κ骄o急切割閥，能夠采集下游的燃?xì)鈮毫?，自?dòng)化提供動(dòng)作信號(hào)，防止“壓力傳感器-控制系統(tǒng)-氣動(dòng)球閥”帶來的安全威脅，從而保證整體設(shè)備安全。另外還采用不同于電磁閥的密封原理，讓緊急切割閥在流量為零的時(shí)候不產(chǎn)生泄露，讓供氣更加安全。天然氣調(diào)壓的安全環(huán)保性能不會(huì)影響到居民區(qū)的生活，且噪聲較低，符合國家標(biāo)準(zhǔn)[4]。第二，其占地面積小，具有靈活性。在設(shè)計(jì)過程中就需要考慮設(shè)備能夠移動(dòng)的特點(diǎn)，從而讓實(shí)際使用中能夠讓設(shè)備移動(dòng)到適當(dāng)位置，從而盡快進(jìn)行供氣工作。該設(shè)備因?yàn)橐苿?dòng)頻繁，為了保證箱體不變形，可以應(yīng)用集裝箱箱體，將設(shè)備放置在集裝箱中，根據(jù)撬裝技術(shù)讓設(shè)備在牽引車頭的幫助之下移動(dòng)?？梢苿?dòng)的應(yīng)急供氣裝置不僅能保證即使發(fā)生事故也不會(huì)威脅城市供氣穩(wěn)定，而且針對(duì)遠(yuǎn)離天然氣管網(wǎng)的短期用戶也同樣適用。撬裝拖車不僅運(yùn)輸方便，還不會(huì)受到管網(wǎng)的影響，因此應(yīng)用廣泛，不僅能夠?yàn)檫h(yuǎn)離天然氣管網(wǎng)的用戶供氣提供方便，而且對(duì)天然氣管網(wǎng)進(jìn)行敷設(shè)成本也低。

3.4 CNG減壓站在大型城市儲(chǔ)配站的應(yīng)用

城市供氣不均勻性導(dǎo)致在用氣高峰容易出現(xiàn)管網(wǎng)壓力不足。燃?xì)夤静捎么笮颓蚬弈軌蚪鉀Q針對(duì)低壓管網(wǎng)的調(diào)峰，然而實(shí)際中還是存在著較多困難。大型設(shè)備和打井成本下降和高壓鋼管儲(chǔ)氣技術(shù)的完善，地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣并聯(lián)被廣泛應(yīng)用，并將其用在城市故障氣源及補(bǔ)充調(diào)峰氣源中，保證供氣的穩(wěn)定[5（]見圖2）。

圖2 CNG儲(chǔ)配站流程

儲(chǔ)配站設(shè)計(jì)需要注意。第一，城市用氣不均勻，因此減壓站要采用多路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，讓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更佳，從而獲得較大的設(shè)計(jì)流量。第二，該技術(shù)剛起步，設(shè)計(jì)流量大，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要注意安全。另外該類應(yīng)用對(duì)城市供氣影響較大，需要快速投入使用，因此需要很高的自動(dòng)控制，制造商需要非常高的設(shè)備設(shè)計(jì)與制造能力。第三，它是補(bǔ)充調(diào)峰氣源，因此要注意，石油伴生氣含有重?zé)N組分，和平常的CNG不同，如果燃?xì)鈨?chǔ)氣壓力下降超標(biāo)，設(shè)計(jì)工況出現(xiàn)偏離，儲(chǔ)氣裝置的液氣混合態(tài)中釋放重?zé)N，因此，燃?xì)夤緫?yīng)該控制好氣源的來源以及組成。應(yīng)用有關(guān)技術(shù)保證CNG溫度高于臨界凝析溫度，讓天然氣控制在純氣相區(qū)域，從而對(duì)CNG入口溫度進(jìn)行控制，讓進(jìn)入設(shè)備中的天然氣控制在氣相狀態(tài)下（見圖3）。

圖3 天然氣相態(tài)圖

4 結(jié)語

CNG減壓站是1種超高壓供氣設(shè)備，可滿足多種用戶需求。這個(gè)過程中，我國對(duì)燃?xì)獍踩?yīng)非常重視，對(duì)其性能也加大要求。采用撬裝技術(shù)供氣方案不僅能夠保證提高建設(shè)速度、降低造價(jià)，還能提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)兩大效益。

【1】曹暉,楊志明,楊驊，等.CNG減壓站在城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)的典型應(yīng)用[J].煤氣與熱力,2009,29(5):53-56.

【2】黃正兵.四種燃?xì)夤?yīng)方式在中小城鎮(zhèn)應(yīng)用情況比較[J].大科技, 2015(16):319.

【3】陳景新.中小城鎮(zhèn)CNG供氣工藝技術(shù)及可行性探討[J].化工管理, 2016(20):171.

【4】王睿,周結(jié)南.CNG減壓站供氣技術(shù)方案交流[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2011(17).68-69.

【5】柳華.利用CNG供應(yīng)民用天然氣的儲(chǔ)氣方案比較[J].天然氣與石油,2006,24(5):19-21.

The Application of CNG Decompression Station in the TownGasSupply

ZHENGZhi-qiang
（ChinaPetroleumGroupEngineeringDesignCo.,Ltd.,QinghaiBranch,Dunhuang736202，China)

CNGdecompression station in the industrial users of gas source, small andmedium-sized city gas source, emergency airsupply and large cities ChuPeiZhan regulating air four aspects, or supplement the application types of equipment design also each arenot identical.This article carries on the analysis, finally come to the conclusion that the scheme can not only ensure gas supply deviceprizingtechnologyimprove the constructionspeed, to reduce the cost,alsocanimplement good social andeconomicbenefits.

CNGdecompressionstation;towngasemergency;airsupply

TU996.5

B

1007-9467（2016）12-0064-02

2016-08-22

鄭志強(qiáng)（1981～），男，四川儀隴人，高級(jí)工程師，從事城鎮(zhèn)燃?xì)庋芯俊?/p>