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CNG加氣站運行狀況分析與探討


關鍵詞: CNG,加氣站

   CNG是一種理想的車州替代能源,其應用技術經數十年發展已日趨成熟。它具有成本低,效益高,無污染.使用安全便捷等特點,正日益顯示出強大的發展潛力。近年來,隨著國家不斷推廣燃氣汽車,城市加氣站的數量不斷攀升。雖然加氣站增長幅度喜人.但總體看來,國內燃氣汽車加氣站的發展尚處于初級階段。在發展和運行中也存在不少現實的問題。以下對CNG加氣站運行狀況進行分析和探討。
加氣站主要生產丁藝系統由過濾、計量、壓縮、脫水、脫硫、儲存、加氣等組成。輔助生產工藝系統由循環冷卻水、冷凝液處理、廢潤滑油回收、供電、供水等組成。因壓縮天然氣易燃易爆,且在高壓狀態下,所以加氣站建設原則必須以安全為第一,在各容易發生事故處都應設安全裝置和排放裝置,保證安全生產。
1 氣源調壓計量系統
1.1氣源壓力與壓縮機進氣壓力的匹配
    CNG加氣站由城市管網中壓管道供氣,其供氣壓力一般在春、夏、秋三季基本能保證適應壓縮機的
  進氣要求:但冬季來l臨后,由于季峰用氣的到來,城市氣源的季峰調節能力尚無法適應城市冬季用氣的需求.以至CNG加氣站的供氣壓力普遍下降,部分  加氣站供氣壓力有時會更低。對于要求一定供氣壓力的壓縮機.當供氣壓力下降為此壓力以下時,壓縮機的供氣量亦隨之下降,因此,CNG加氣站建設在一段時期內還必須認真考慮季峰供氣對加氣站自身  能力的影響。
    另外還需考慮對天然氣管道前壓的利用,通過直接利用未經處理的前壓,可以減小壓縮機的輸入功率.從而減小壓縮機設備的運營成本,因為這樣僅需要較少的能量去壓縮已經壓縮過的天然氣。利用前壓時.每日的運行時間是非常關鍵的,因為在使用升壓設備時.由于較高的人口壓力,也要求使用輸送量高的壓縮機。如果使用升壓機的每日運行時間比較少.應該適當的減小前壓,以便節約投入的成本。同樣.也可將燃氣人口壓力調整到壓縮機允許的最大的人口壓力,這樣同高壓輸送管相連產生了較高的連接費用.但能保留一個較小的燃氣輸送潛力增加值
1.2進站計量裝置
    目前采用的計量裝置有孔板流量計和渦輪流量計.其中后者使用更為廣泛。為保證流量計正常、準確的運行.應按規定設置緩沖罐,同時在流量計和緩沖罐之問設置止回閥,從而實現對壓縮機工況的調節和阻止壓縮機排污時氣體沖擊的逆向傳遞,避免對孔板流量計差壓變送裝置和渦輪流量計造成損壞。2天然氣壓縮機
天然氣壓縮機是CNG加氣站的關鍵設備,它的性能好壞.將直接影響全站的運行。CNG加氣站生產能力不大.氣體壓力變化很大,這種高壓縮比、低排量的機型。以往復式壓縮機最適合,F國內主要使用往復活塞式壓縮機作為加壓裝置,應用證明,性能較好的機型有v型和L型。應根據生產氣量合理選擇機型.盡量使設備在最佳工況下運行。壓縮機冷卻方式可為循環水冷卻。
  
2.1循環水冷卻系統
CNG加氣站壓縮機循環水冷卻系統普遍使用當地自來水作水源,隨著運行時間的增加.循環水冷卻系統在工作過程中不可避免地產生結垢.從而造方向.達到吸附劑的再生.從而可以重復使用。干燥裝置一般分為兩種形式.一種是壓縮前的凈化和干燥.通常稱低壓干燥裝置.另一種是壓縮后的凈化和干燥.通常稱高壓干燥裝置。低壓脫水裝置系硅膠與分子篩復合吸附處理方式.高壓脫水為分子篩吸附處理方式。運行中的脫水裝置.如何達到與保持脫水效果的規定要求.是加氣站產出合格壓縮天然氣的重要環節之一.它涉及到再生循環效果和分子篩的性能穩定兩個方面。
2.2傳動機構潤滑系統
    天然氣壓縮機傳動機構潤滑系統是采用強制與飛濺潤滑相結合的方法,由曲軸的非動力輸入端帶
  動軸頭油泵,壓力油經曲軸內油孔潤滑曲軸銷、連桿大頭瓦.再擠入連桿體油孔輸入到小頭襯套、十字頭 銷處.從連桿大小頭溢出的潤滑油由于離心作用而  飛濺潤滑到各級十字頭滑道面上。經運行實踐表明,十字頭和滑道故障時有發生,是傳動機構中故障率
  甚高之組件。究其原因,滑道間隙過小或變形、以及潤滑油牌號不當、油壓低和流量過小、缺油等均是造
  成十字頭和滑道磨損過快或燒研的主要因素。為此,對于在運行的天然氣壓縮機,定期檢查與保持滑道
  合理間隙、防止溫度過高是十分必要的,同時開車前 f特別是每天第一次開車前)均應手動盤車,必須十
  字頭滑道等摩擦面上有油注入為止。另一方面,天然氣壓縮機制造廠亦應注意潤滑方式,并結合壓縮機
  轉速、活塞行程確定十字頭滑道的合理間隙,從而消除這一缺陷之高發率。加氣站主要生產工藝系統由過濾、計量、壓縮、脫水、脫硫、儲存、加氣等組成。輔助生產工藝系統由
循環冷卻水、冷凝液處理、廢潤滑油回收、供電、供水等組成。因壓縮天然氣易燃易爆.且在高壓狀態下.所以加氣站建設原則必須以安全為第一.在各容易發生事故處都應設安全裝置和排放裝置.保證安全生產。
2.3壓縮機的運行
在壓縮機啟動和運行中,操作人員必須隨時在機房查看和監聽有無異,F象及聲音出現,并作記錄。因為機械故障不受電控控制,切忌不可產生因使用了PLC控制系統便萬無一失之誤解。
方向.達到吸附劑的再生,從而可以重復使用。干燥裝置一般分為兩種形式,一種是壓縮前的凈化和干燥.通常稱低壓干燥裝置,另一種是壓縮后的凈化和干燥.通常稱高壓干燥裝置。低壓脫水裝置系硅膠與分子篩復合吸附處理方式,高壓脫水為分子篩吸附處理方式。運行中的脫水裝置,如何達到與保持脫水效果的規定要求,是加氣站產出合格壓縮天然氣的重要環節之一,它涉及到再生循環效果和分子篩的件能穩守兩個方面.
3深度脫水裝置
    天然氣在高壓狀態下容易析出水分和形成水化物。水分和一定的硫化氫結合,會對鋼類容器造成腐蝕及硫化氫致脆裂紋現象,對容器的危害很大。水化物在聚集狀態下是白色或帶鐵銹色的結晶體,它的生成會縮小管道流通截面,堵塞管路、閥件和設備。因此以城市天然氣為氣源的CNG加氣站,還必須對城市天然氣進行深度脫水,使其水露點在25MPa時.比最低環境溫度低5~C1:2上。用于天然氣深度脫水的干燥裝置通常為橇裝式,內有兩座脫水塔,一塔脫水.一塔進行吸附劑的再生、冷卻。該過程為一可逆的物理過程,通過提高溫度和降低壓力改變平衡
3.1再生循環流程
再生循環過程中.吸附劑再生溫度越高.吸附劑再生越完全.殘余吸附質含量越少.有利于增大干燥吸附時的吸附容量。
3.1.1再生溫度
    再生溫度是再生工藝和設備安全運行的需要.它的確定與設備結構、工藝需要、再生劑性質、天然氣性質及組份中污染成份的含量等有關。合理確定再生溫度及控制點、確保再生溫度的實現是保證再生與干燥效果的基礎.特別是天然氣中含有輕質油成份時尤為重要。3.1.2高壓脫水裝置的再生氣與冷卻水循環
    高壓脫水裝置進行再生操作時.需要有再生氣循環及向水冷卻器供應循環冷卻水.通常CNG加氣站都采用由壓縮機循環水系統供應冷卻水。當壓縮機運行與再生操作不同步時.再生氣與冷卻水循環均不能實現.將影響再生操作的順利完成.結果導致壓縮天然氣質量的下降。所以.應在壓縮機運行中進行高壓脫水裝置的再生運行。為此,當壓縮機運行時問少于再生操作時.可讓壓縮機輕負荷運行一定時’問,以達到兩者同步運行的目的。    j
 3.1.3再生過程的溫度控制    j
    高壓脫水裝置多系外置加熱器,某些脫水裝置i僅通過控制再生塔的進口溫度和熱吹時間來確定再I生過程的完成與否,然而在進口溫度相同時,相同熱I吹時間形成的塔內溫度場的分布還受到再生氣流速I的影響,而調壓器出口壓力變化及冰堵將影響氣流I速度,因此宜以控制再生塔進、出口溫度來確定過程I的終結。這樣能更準確的達到再生過程的溫度要求。I
 3.1.4再生氣的回收問題    I
    有的加氣站,因存在上述“冰堵”問題,便干脆直|接采用進入壓縮機前的低壓天然氣作再生氣氣源。I
    當其壓力跟壓縮機額定工作壓力接近時,則再生后的天然氣便很難再順到壓縮機前的緩沖罐里去,只能以每小時幾十立方米的流量,排空進入大氣之中而被白白浪費掉,太不應該。還是應合理設置高壓減壓閥.利用壓縮機生產的或是儲氣庫儲存的高壓天然氣經減壓閥減至適當壓力后作為再生氣源較為合理.再生后的天然氣可以很方便的回到緩沖罐里去。3.2吸附劑分子篩有較強的吸附能力,特別是對水的吸附尤為強烈。但分子篩有比較脆弱的一面,即油分子會  污染分子篩.特別是重油。重油分子在分子篩表面附著.使分子篩的微孔被堵塞,再生時,重油分子在分
  子篩表面結焦使其使用壽命大大降低;對于輕質油,  由于沸點較低,對分子篩的影響相對減少,再生時大部分輕質油被蒸發,少部分殘留、結焦。此外,在使用  過程中分子篩產生粉化,也是其失效的重要原因。為此.應定期清洗或更換分離器濾芯,以維持正常壓降  和保障分離效果,減小油污染;同時,對于低壓脫水
  裝置凈化氣源含油組分亦是十分重要的問題;另一  方面.再生與干燥相互切換時,升壓與降壓均應緩慢  進行.以防止形成沖
 
3.2吸附劑
    分子篩有較強的吸附能力.特別是對水的吸附尤為強烈。但分子篩有比較脆弱的一面,即油分子會污染分子篩.特別是重油。重油分子在分子篩表面附著.使分子篩的微孔被堵塞.再生時,重油分子在分子篩表面結焦使其使用壽命大大降低:對于輕質油.由于沸點較低.對分子篩的影響相對減少.再生時大部分輕質油被蒸發.少部分殘留、結焦。此外,在使用過程中分子篩產生粉化.也是其失效的重要原因。為此.應定期清洗或更換分離器濾芯.以維持正常壓降和保障分離效果,減小油污染;同時,對于低壓脫水裝置凈化氣源含油組分亦是十分重要的問題:另一方面.再生與干燥相互切換時.升壓與降壓均應緩慢進行.以防止形成沖擊。

3.3壓縮機工作時間過短造成脫水效果差
    目前國內多數加氣站都配備有CNG深度脫水 裝置.只要使用得當,脫水效果均能達到國家標準
  GBl8047-2000。但是,有的加氣站因壓縮機連續工作短.明顯低于脫水裝置中分子篩所需要的再生時間f5h-6h1,則會出現脫水效果不佳,發生”冰堵”現  象。這是由于用作再生氣源的高壓CNG減壓器正常  工作所必須提供的熱能(一般利用壓縮機的循環冷卻水1不能維持,造成減壓器出口處”冰堵”,再生氣供給不足所致,只要設法解決該處的加熱保暖問題,則此問題可迎刃而解。
  4高壓管道
    壓縮天然氣高壓管道最高工作壓力達25MPa,  同時壓力波動頻繁、波動幅度大。以往建站時,管道連接多用卡套連接方式,卡套接頭往往系國外產品,  不銹鋼管則多是國內生產?ㄌ走B接利用卡套刃口  在裝配時切人被連接管道而起連接和密封作用,這  種連接方式不用密封件、裝拆方便、避免了焊接接頭存在的焊縫薄弱環節?ㄌ走B接的連接好壞與卡套  l材質、制造精度和熱處理質量、管材精度與硬度有  1關.與裝配質量關系也較大。國外卡套接頭與國產管材在尺寸精度與表面硬度方面的匹配往往較差;另一方面卡套連接用人工裝配方式,裝配質量取決于操作工的經驗,裝配質量的穩定性難于保證。在運行中.cNG站易發生接頭沖脫的漏氣事故,鑒于此,高壓不銹鋼管道采用了焊接連接,高壓閥門則采用金屬密封墊焊接管接頭,亦有部份在運行站改造時采用球面密封焊接管接頭。金屬密封墊焊接管接頭制造工藝簡單、工作可靠、對管道尺寸精度要求不高,其特點是對接焊縫往往成為它的薄弱環節,為了確保焊接質量,施工中必須嚴格實施氬弧焊和x光射線探傷操作要求。
   5售氣機
售氣機具有加氣、計量、計價、統計與限壓等功  能.售氣機內有優先取氣控制系統,可根據加氣車輛  氣瓶中的殘余壓力,按低、中、高壓的順序依次從低、  中、高壓儲氣裝置取氣,直至充氣汽車上氣瓶氣體壓  力達20MPa,售氣機自動關閉;在售氣機內還設有流
  量計.由先進的微電腦控制,自動計量、自動計價;在 每個加氣槍軟管上設有安全斷開閥,如果加氣槍軟
  管被汽車拖走,安全閥將自動斷開,氣路自動關閉,保證了系統的安全性。目前國產售氣機大多采用進口質量流量計,電磁閥采用國內產品的日漸增加。但  運行中發現售氣機機械故障發生較為頻繁,影響了加氣站的正常運行。
(1)過濾器
售氣機各級電磁閻前大多裝有過濾器,這對于設置后置脫水裝置的加氣站尤為必要,但部分售氣  機的過濾器其過濾面積過小,造成過濾器極易堵塞  或濾網破壞,給售氣機閥門帶來了隱患,因此設置合理有效的過濾器是售氣機正常工作的基礎條件之一。   
(2)兩位三通閥泄漏及電磁閥和單向閥故障率高發是應引起重視的問題。特別在經營狀況較好的加氣站.兩位三通閥正常使用壽命僅數月,給加氣帶來了較大的影響.而電磁閥和單向閥(特別是三連電  閥1零件損壞頻繁,甚至造成一路無法修復整個三連。


最后更新時間:2007-07-31 19:22:30