加氣站的基本類型及其特點(diǎn)

縱觀國(guó)內(nèi)外CNG加氣站，基本上分兩大類。一類是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，一類是橇裝式結(jié)構(gòu)。
　　所謂開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，是指將加氣站所有設(shè)備分別安裝在廠房?jī)?nèi)，并按工藝流程及高低壓管道和各種閥門將這些設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)開(kāi)環(huán)工藝系統(tǒng)。用國(guó)產(chǎn)設(shè)備建成的加氣站。基本都是這種形式。它的設(shè)備空間較大，便于維修保養(yǎng)，但自動(dòng)化程度低，基本上是手動(dòng)操作或半自動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行。由于投資低，所以能在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。
　　所謂橇裝式結(jié)構(gòu)，是指將加氣站主要設(shè)備，如凈化，壓縮，冷卻，控制，儲(chǔ)氣等都是盡可能的集成在一個(gè)稱為橇裝的底座上，形成一個(gè)可式球控制的整體設(shè)備，可在工廠內(nèi)完成全部制造調(diào)試工作，便于運(yùn)輸和露天安裝，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作量，只要通上電，接通氣路就可工作，進(jìn)口加氣站基本都是這種形式。
　　如表1所示，這兩種加氣站都各有優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)用的條件擇優(yōu)選擇
　　另外值得一提的是，橇裝式加氣站也有兩種變異形式。一種是不封閉型，即橇裝上沒(méi)有安裝封閉的箱體，所有設(shè)備都暴露在外面，適用在室內(nèi)或棚下安裝。另一種是全封閉型結(jié)構(gòu)，即橇裝上安裝有一個(gè)類似集裝箱那樣的全封閉型箱體，具有密封。防雨。防爆，保溫，降噪等功能，適于露天安裝。
　　2加氣站的系統(tǒng)組成和基本配置
CNG加氣站一般由此可見(jiàn)個(gè)子系統(tǒng)組成
2．2 凈化干燥系統(tǒng)
　　凈化干燥系統(tǒng)，主要包括除塵，脫硫，脫油，脫水干燥等工序，可分為前置處理兩類形式。嚴(yán)格講，壓縮系統(tǒng)中每級(jí)壓縮前后的冷凝除油過(guò)程也可歸于凈化系統(tǒng)。
　　所謂前置處理，即在壓縮前對(duì)天然氣的干燥和凈化，目的是保護(hù)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行；而所謂后置處理，即在壓縮后對(duì)壓縮天然氣的凈化和干燥，其目的是保證所售氣質(zhì)的純凈，不但確保在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒良好，不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生任何危害，同時(shí)也可避免可能出現(xiàn)的對(duì)售氣系統(tǒng)的損害。
　　這兩種凈化干燥處理方式，即可同時(shí)應(yīng)用，也可只采用其中一種。從目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，基本上都有采用一種，而且近年來(lái)前置處理的方式逐步成為一種趨勢(shì)，這樣可保護(hù)加氣站的核心設(shè)備---壓縮機(jī)不會(huì)受到腐蝕和損壞。
　　脫水干燥的方式還可按脫水裝置在CNG加氣站工藝流程中的位置，分為低壓，中壓和高壓脫水三種。這三種脫水方式都能達(dá)到車用CNG的脫水要求。
（1） 低壓脫水 。
　　脫水裝置在壓縮機(jī)的進(jìn)口處，由于被干燥氣體壓力低。水含量高，因此，這種類型脫水工藝的特點(diǎn)是，干燥劑的再生采用閉式循環(huán)回路，整個(gè)脫水裝置包括2臺(tái)充填分子篩干燥劑的干燥器。1臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)，1臺(tái)冷卻器，1臺(tái)分離器和1臺(tái)加熱器。分子篩干燥劑的再生系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)反復(fù)循環(huán)一定量的氣體來(lái)完成。這種方式的脫水裝置。由于受再生條件的制約，要達(dá)到低于-60攝氏度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）有一定的困難。
（2） 中壓脫水
　　脫水裝置放置在壓縮機(jī)的中間級(jí)出口處，根據(jù)壓縮機(jī)入口壓力的高低，確定放置在一級(jí)還是二級(jí)出口。國(guó)內(nèi)機(jī)組的入口壓力為0。3Mpa，宜放置在二級(jí)出口。一般來(lái)說(shuō)，脫水壓力控制在內(nèi)。4。0Mpa左右比較有利。這樣既可將氣體中所含水的大部分在4。0Mpa左右的壓力下分離掉，又能使設(shè)備和管，閥件的壓力等級(jí)控制在內(nèi)。4。0Mpa這一公稱壓力級(jí)上。在內(nèi)。4。0MPa壓力下，氣體的飽和水含量約為常壓下飽和水含量的3%，約為0。3Mpa壓力下飽和水含量的確良10。5%。中壓脫水的干燥劑也為分子篩。
（3） 高壓脫水
　　脫水裝置放置在壓縮機(jī)末級(jí)出口，通常壓力為25MPA。由于氣體中所含水的絕大部分已在壓縮機(jī)的逐級(jí)壓縮一分離中出去，所以，在25MPA壓力下氣相中的飽和水含量已非常少，僅相當(dāng)于常壓下飽和水含量的0.91%，約為0.3MPA壓力下飽和水含量的3%。高壓脫水仍需要加熱再生，因此，也需要加熱器、冷卻器和分離器，其工藝原理流程與中壓脫水相同，只是設(shè)備尺寸和壓力等級(jí)不同而已。
　　另外，再高壓脫水場(chǎng)合，在冬季最低氣溫不低于-7攝氏度的地區(qū)，干燥劑可選用硅膠，以降低再生操作溫度。但對(duì)冬季最低溫度低于-7攝氏度的地區(qū)，則必須用分子篩干燥劑。
　　表2給出了3種脫水方式優(yōu)缺點(diǎn)的比較
　　從表2中可見(jiàn)，低、中、高壓脫水各有優(yōu)缺點(diǎn)，尤其在需要深度脫水時(shí)高壓方式更有其優(yōu)勢(shì)。但由于高、中壓脫水無(wú)法對(duì)壓縮新進(jìn)行必要的保護(hù)，至使壓縮機(jī)由于天然氣中的含水量大而導(dǎo)致嚴(yán)重故障的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因而，今年來(lái)國(guó)內(nèi)外都趨向于采用低壓脫水方式。
　　凈化干燥系統(tǒng)的設(shè)備配置情況，主要依據(jù)當(dāng)?shù)貧赓|(zhì)來(lái)確定，所以對(duì)不同地區(qū)來(lái)說(shuō)，凈化和干燥系統(tǒng)的差異可能很大，而只要達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T7546-96《汽車用壓縮天然氣》規(guī)定的氣質(zhì)要求即可。設(shè)計(jì)和選用這一系統(tǒng)設(shè)備的依據(jù)是，保證經(jīng)過(guò)凈化和干燥系統(tǒng)處理的CNG氣體質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不必盲目追求進(jìn)口設(shè)備或者設(shè)備的配套齊全。
　　2.3壓縮系統(tǒng)
　　這是CNG加氣站的核心部分，主要包括：加氣緩沖和逆氣回收罐；
　　壓縮機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)；壓縮機(jī)和天然氣的冷卻系統(tǒng)；除油凈化系統(tǒng)；控制系統(tǒng)等6部分。其中控制部分比較復(fù)雜，我們將把它作為一個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)，預(yù)以講述。
（１） 進(jìn)氣緩沖和氣咖啡因收罐、
　　進(jìn)氣緩沖罐，嚴(yán)格講應(yīng)包括壓縮機(jī)每一級(jí)進(jìn)氣緩沖，其目的是減小壓縮機(jī)工作時(shí)的氣流壓力脈動(dòng)以及由此引起的機(jī)組的振動(dòng)。
　　廢氣回收罐，主要是將每一級(jí)壓后的天然氣經(jīng)新華通訊社卻分離后，隨冷凝油一排出的一部分廢氣；壓縮機(jī)停機(jī)后，留在系統(tǒng)中的天然氣；各種氣動(dòng)閥門的回流氣體等先回收起來(lái)，并通過(guò)一個(gè)調(diào)壓減壓閥，返回到壓縮機(jī)入口。當(dāng)罐中壓力超過(guò)其上的安全閥壓力時(shí)，將自動(dòng)集中排放。同時(shí)，凝結(jié)分離出來(lái)的重?zé)N油也可定其從回收罐底部排出。
　　實(shí)際上有的廠商在保證使壓力脈動(dòng)足夠小的前抻下，取消了緩沖罐，或以進(jìn)氣分離罐代替緩沖罐的作用，還有的將進(jìn)氣緩沖罐和廢氣回收罐合二為一，具有雙重作用。
（２） 壓縮機(jī)組
　　壓縮機(jī)組包括壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)是壓縮系統(tǒng)，也是整個(gè)加氣站的心臟。不同廠商生產(chǎn)的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形式都不一樣。用于天然氣的壓縮機(jī)壓比較大，基本上都是活塞往復(fù)式壓縮機(jī)。其結(jié)構(gòu)形式有臥式對(duì)稱平衡式，有立式，有角度式（V型、雙V型、W型、倒T型等）。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的壓縮機(jī)主要有V型和L型兩種類型。
　　表3顯示了國(guó)外幾家著名壓縮機(jī)公司的不同結(jié)構(gòu)形式的產(chǎn)品特點(diǎn)。
　　壓縮機(jī)組的兩類，一是電機(jī)，用的最多，最方便；二是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用于偏遠(yuǎn)缺電地區(qū)，或氣田附近，可降低加氣站的運(yùn)營(yíng)成本。
（３） 壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)
　　壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括曲軸、氣缸、活塞桿、連桿軸套，以及十字頭等處的潤(rùn)滑。該系統(tǒng)由預(yù)潤(rùn)滑泵、扦環(huán)泵、分配器、油壓表、油溫表、傳感器、油冷卻器、油各處室、過(guò)濾器、油箱（曲軸箱）、廢油收集器等部件組成。
　　其中氣缸潤(rùn)滑方式可分為有油潤(rùn)滑，無(wú)油潤(rùn)滑和少油潤(rùn)滑三種。
　　A、 有油潤(rùn)滑
　　優(yōu)點(diǎn)：對(duì)氣缸和活塞要求不高；可利用氣缸潤(rùn)滑油帶走部分磨擦熱量，保證壓縮機(jī)工作在可靠程度范圍內(nèi)；有油潤(rùn)滑技術(shù)難度小，安全可靠，同時(shí)可以減少磨擦功耗。
　　缺點(diǎn)：必須在排氣口安裝昂貴的油分離器；機(jī)組體積較大，成本上升；潤(rùn)滑系統(tǒng)復(fù)雜、維修工作量大；耗油量大；從氣缸帶出的潤(rùn)滑油可能使后置處理的干燥物質(zhì)污染失效。
　　B、 無(wú)油潤(rùn)滑
　　優(yōu)點(diǎn)：不需要安裝昂貴的油分離器；節(jié)省了費(fèi)用和機(jī)器空間；耗油量低；潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)化；維護(hù)工作量降低。
　　缺點(diǎn)：對(duì)氣缸特別是活塞材質(zhì)要求極高，成本上升。
　　C、 少油潤(rùn)滑
　　少油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)介于有油和無(wú)油潤(rùn)滑之間。它是通過(guò)一個(gè)專門機(jī)構(gòu)，定時(shí)定量地將潤(rùn)滑油供給每一個(gè)氣缸。即能保證氣缸潤(rùn)滑需要，又可將潤(rùn)滑油消耗量控制到最小。美國(guó)艾里爾公司（ARIEL）生產(chǎn)的壓縮機(jī)就采用了這種潤(rùn)滑方式。
　�。ǎ矗� 壓縮機(jī)和壓縮天然氣冷卻系統(tǒng)
　　壓縮機(jī)和壓縮天然氣冷卻系統(tǒng)可分為水冷和風(fēng)冷兩大類。水冷又分為開(kāi)式循環(huán)和閉式循環(huán)兩種。風(fēng)冷也分為兩種，一種是氣缸帶有散熱翅片的，多用于結(jié)構(gòu)緊湊的角度式，另一種是氣缸不帶散熱翅片的，用于結(jié)構(gòu)分散的對(duì)稱平衡式。
　　開(kāi)式循環(huán)的水冷卻方式由于要求建有專門的冷卻水池，屬于落后技術(shù)，國(guó)內(nèi)還有廠家采用。而另外還有3種方式的應(yīng)用更為合理，技術(shù)也比較成熟。下面我們將這3種冷卻方式的優(yōu)缺點(diǎn)予以比較。
　　A， 閉式循環(huán)水冷方式
　　優(yōu)點(diǎn)：冷卻效果好，氣缸壁工作溫度低；降低了壓縮機(jī)對(duì)高溫環(huán)境的敏感度，確保高可靠性，高效率；減輕冷卻器的熱負(fù)荷，減少其體積。
　　缺點(diǎn)：氣缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜；需要定期更換冷卻液；增加一套冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，使得整機(jī)系統(tǒng)變復(fù)雜。
　　B．氣缸無(wú)散熱翅片的風(fēng)冷方式
　　優(yōu)點(diǎn)：氣缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；不需要對(duì)氣缸套清洗水垢；不需冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；冷卻風(fēng)扇可以同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)和冷卻器進(jìn)行　　冷卻，冷卻效果好。
　　缺點(diǎn)：氣缸工作溫度高，對(duì)材料要求高；冷卻效果好壞完全取決與冷卻器；同樣排氣條件下冷卻器體積****。
　　C．氣缸設(shè)置散熱翅片的風(fēng)冷方式
　　優(yōu)點(diǎn)：氣缸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；冷卻風(fēng)扇可以同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)和冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻效果好。
　　缺點(diǎn)：氣缸散熱翅片使得鑄造工藝復(fù)雜。
2．4壓縮天然氣的儲(chǔ)存系統(tǒng)壓縮天然氣的儲(chǔ)存方式前有4咎形式：
　　 一是每個(gè)氣瓶容光煥發(fā)積在500L以上的大氣瓶組，每丫3個(gè)-6個(gè)，在國(guó)外應(yīng)用得最多。
　　 二是每個(gè)氣瓶容積在40-80L，的小氣瓶組成每站在40個(gè)-200個(gè)，國(guó)內(nèi)外，尤其是國(guó)內(nèi)基本上是這種形式；
　　 三是單個(gè)高壓容器，容光煥發(fā)積在2M3以上，國(guó)內(nèi)現(xiàn)僅有一具生產(chǎn)廠應(yīng)用；
　　 四是氣井存儲(chǔ)，每井可存氣500M3，這是我國(guó)石油行業(yè)的創(chuàng)造。在四川等地應(yīng)用很多。
　　 合理的儲(chǔ)氣瓶組的容量，不但能提高的氣瓶組的利用率和加氣速度，而且可以減少壓縮機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)編組方法，可提高加氣效率，即將儲(chǔ)氣組分為高，中，低壓三組，瓶數(shù)比例以1：2：3較好，當(dāng)壓縮機(jī)向儲(chǔ)氣瓶組充氣時(shí)，應(yīng)按高，中 ，低壓的順序進(jìn)行，百當(dāng)儲(chǔ)缺陷瓶組向汽車加氣時(shí)，則恰恰相反，就按低，中，高壓的順序進(jìn)行。
　　 就常用的兩面三刀種形式，大氣瓶和小報(bào)導(dǎo)瓶相比較可知，大乞瓶一次性投資較高，。而小氣瓶相對(duì)較小；當(dāng)儲(chǔ)氣容積相同，大氣瓶所用的數(shù)量很少，第年的維護(hù)量小，費(fèi)用較低。而小氣瓶所用數(shù)量很大，第年的維護(hù)量很大，費(fèi)用也高；大氣瓶一般都有設(shè)有排污孔，便函于定期排出瓶?jī)?nèi)油污，小氣瓶收沒(méi)有排污孔，每年清除油污很費(fèi)用勁，；大氣瓶上的氣閥和管件很少，可靠性較高，面小氣瓶數(shù)量多，氣閥和管件必然很多。漏氣和不安全檢查因素大大嗇，災(zāi)最需要我們?cè)诮ㄕ緯r(shí)以衡利綜合考慮。表4將常用的3種儲(chǔ)氣方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)2行了簡(jiǎn)要的對(duì)比，。供用戶選用時(shí)參考。
2.5控制系統(tǒng)
　　 完整的加氣站控制系統(tǒng)對(duì)于加氣站的正常運(yùn)行非常重要。一個(gè)自動(dòng)化程度高，功能完善的控制系統(tǒng)可以極大地提高加氣站的工作效率，保證加氣站安全、可靠地運(yùn)行。
　　 加氣站的基本控制系統(tǒng)可分為6個(gè)部分：
　　 （１） 電源控制；
　　 （２） 壓縮機(jī)組運(yùn)行控制；
　　 （３） 儲(chǔ)氣控制（含優(yōu)先順序控制）；
　　 （４） 凈化干燥控制；
　　 （５） 系統(tǒng)安全控制；
　　 （６） 售氣控制（含順序加氣控制和自動(dòng)收款系統(tǒng)）。
　　 這幾方面的控制一般都通過(guò)微機(jī)和氣動(dòng)閥件來(lái)完成。較先進(jìn)的加氣站，還可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器（ＭＯＤＥＮ）和電話線，對(duì)各地多臺(tái)加氣站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)集中控制管理，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷和排除。先進(jìn)的加氣站設(shè)計(jì)必須依賴于先進(jìn)的控制，所以控制系統(tǒng)占了加氣站投資的相當(dāng)比例。
　　 售氣系統(tǒng)
　　售氣系統(tǒng)包括高壓管路子，閥門，加氣裝置，計(jì)量，計(jì)價(jià)以及控制部分。最簡(jiǎn)單的售氣系統(tǒng)。除了高壓路外，僅有一個(gè)非常簡(jiǎn)易的加氣裝置和一個(gè)手動(dòng)閥門。先進(jìn)的售氣系統(tǒng)，不僅由微控制，還具有優(yōu)順序加氣控制，環(huán)境溫度補(bǔ)償，過(guò)壓保護(hù)，軟管斷裂保護(hù)等功能。有的還增加了自動(dòng)收款系統(tǒng)和計(jì)算經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)等