赵振龙(中国石油辽宁销售公司 沈阳市 110031)
液压式CNG 加气子站采用液压平推增压技术取代传统的机械压缩机增压技术,具有系统整体集成度高、加气速度快(小功率设备加气能力>1000m3/h)、运行费用成本低(小型设备主电机功率仅30Kw)、系统自动化程度高、维护几率小、运行稳定、设备安装方便等特点。
液压式CNG 加气子站主要由以下部分组成: 液压增压橇体、CNG 专用拖车、加气机、控制柜及仪表风压缩机、燃气报警装置等。
液压式CNG 加气子站系统采用液压技术,增压系统将特殊液压介质直接充入已充足CNG(20MPa)的拖车钢瓶内,将CNG推出并通过加气机给汽车加气。 在系统运行过程中没有减压再增压过程,降低了能源消耗。 采用控制充入钢瓶内的液体总量的方式,保证系统正常工作。
当系统开始工作时,首先第一个钢瓶上的进液阀门、出气阀门打开,回液阀门关闭;在高压泵的作用下,液体介质开始充入第一个钢瓶,同时高压天然气被推出钢瓶;当大约95%的天然气被推出时,自动控制系统发出指令,关闭该钢瓶的进液阀门、出气阀门,打开回液阀门,此时第一个钢瓶内的高压介质开始返回撬体内的储罐中;间隔几秒钟后把第二个钢瓶的进液阀门、出气阀门打开(此时回液阀门关闭),高压液体开始充入。 当第一个钢瓶内的液体介质绝大部分返回到储罐后,(此时钢瓶内还有少量不能返回的剩余介质),自动控制系统发出指令,回液阀关闭。 设备运行时,由PLC 程序控制实现8 个钢瓶依次顺序工作。气动执行器根据PLC 控制程序适时开启和关闭各钢瓶的进出口阀门,顺序转换工作钢瓶。 当前一辆拖车的天然气卸完气后,由人工调换快装接头到第二辆拖车(转接时间在3-5 分钟左右),实现加气站不间断运行。 在人工调换快装接头时须注意: 先把充液软管、高压气管、3 个控制器快装接头调换过去,留下回液软管、第8 个钢瓶的回液阀门控制器管,待第8 个钢瓶回液完毕后,立即把回液软管、 第8 个钢瓶的回液阀门控制器管调换至第二辆车上。
由于液压式加气子站特有的工艺原理和在系统工艺设计中充分遵循“节能、集成、高效”的原则,使得液压式加气子站系统体现出如下技术特点:
1、 运行费用少。 液压式系统耗电功率小, 主电机功率为30Kw,系统总功率不超过35Kw(选择2000m3/h 型设备时,系统总功率也仅为70Kw), 而压缩式系统总功率为55 Kw (选择2000m3/h 型设备时,系统总功率将超过100Kw),液压式与传统压缩式相比大大降低了耗电费用,大量在运行统计数据显示,液压CNG 加气子站单位加气量, 消耗电量约为0.04kWh/Nm3,远远低于机械活塞子站的0.06kWh/Nm3。
2、施工、安装简便,建站速度快。 液压系统整机设备少,主要设备只有液压子站撬体、加气机,且加气机采用单线制,既减少了连接管道数量,同时减少了管道连接点的数量,从而漏气的可能性较低;设备基础数量减少,土建投资减少;液压CNG 加气子站采取整体撬装化设计,在设备生产厂家完成整体组装,现场安装简便快捷(3~7 天),建站投入运营快。
3、加气稳定、速度快。 液压CNG 加气子站是以高压液体直接等压置换拖车钢瓶中的高压CNG 气体,拖车钢瓶基本维持高压取气,从钢瓶推出的气体完成气液分离和过滤后,仅以高压通过单线加气机对车辆加注,不存在传统压缩式的低、中、高压线切换,提高了加气速度,统计数据显示,液压CNG 加气子站(以2000Nm3/h 系统为例)对出租车加气约2 分钟/车,对公交车加气约9~12 分钟/车。
4、系统取气率高。 液压CNG 加气子站取气率,也即注入长管拖车钢瓶内液体占据钢瓶容积比率,不低于95%,完成取气回液, 拖车钢瓶天然气余压1MPa。 对比机械子站取气率约为80~85%。 完成取气,拖车钢瓶天然气余压3~3.5MPa
5、自动化程度高。整套系统均有专业PLC 系统自动控制,系统工作全过程中所有设备工作(如电机油泵的启停、工作单元钢瓶的注油和回油、 阀门的开启与关闭、 单/双注回油的交换更替等),均由专业PLC 系统自动控制,除转换拖车插拔软管外,全过程无需人为干预, 同时实时监控系统各设备工艺状态和技术参数,出现异常即自动报警并启动应急设备,确保系统稳定、安全运行。
6、无储气系统,建站面积小。 液压CNG 加气子站无需配置储气系统,不用建设储气井(储气瓶组),建站面积省,特别适合油气合建,或在已建成加油站基础上改扩建CNG 加气站。
7、环境适应性强。 液压式CNG 加气子站系统设备震动小,由于撬体周围采用了隔噪结构, 设备噪音控制在75 分贝以下,即使子站周围有居民居住,也不会影响到正常的生活,因此在站址的选择上相比压缩式的高噪音有较大优势,环保优势显著。
1、天然气汽车(NGV)运转半径相对较小,CNG 加气子站的选址应尽量在城市城区内,相对土地资源有限的地区,尽可能选择安全距离允许的在营加油站,将其改建为油气合建站。
2、CNG 的利用应优先在运行效率高、 污染比率较大的城市公交车、出租车中推广,以辽宁省为例,沈阳、鞍山、抚顺、阜新、盘锦、营口等地区极其适合建站。
3、政府相关部门应制定合理的燃油与天然气比价价格(以柴油为参考价值),鼓励更多的公交车、出租车及民用车辆使用天然气。
4、依托政府支持,对天然气出租出实行价格补贴机制,提高公交车、出租车的改装率,积极制定CNG 加气子站发展规划,使CNG 市场的需求与供应相适应。