液压平推CNG子站改造为标准CNG子站的建议

〔中国石化重庆石油分公司 重庆 400010〕

中国石化重庆石油分公司目前共有液压平推式CNG子站8座，液压平推式子站存在诸多问题，且液压平推式CNG管束拖车到了更新换代的时间窗口。为保证加气站设备运行的可靠性和经济性，提高加气站的市场竞争力，有必要将液压平推式子站改造为标准CNG子站。

1 液压平推子站的工艺流程

1.1 液压平推子站系统的构成

液压平推子站由CNG子站拖车、液压增压撬、液体介质、卸气系统、PLC控制柜、加气机、仪表风气源设备及气、油、仪表风连接软管等组成（见图1）。

图1 液压平推子站工艺流程示意图

1.2 液压平推CNG子站的工作原理

液压式CNG拖车将CNG从母站运送至子站作为气源，子站通过柱塞泵将专用的特殊性质的液压油直接充入CNG管束拖车的储气钢瓶中，将钢瓶内的CNG推出，再通过加气机把CNG充入汽车的储气瓶内，实现给汽车加气的目的。

设备运行时，由PLC过程控制实现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，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，实现加气站不间断运行。

设备运行时，除更换拖车时由人工操作外，整套设备的所有动作均由设备自带的PLC进行过程控制，无须人工干预。

液压CNG加气子站工艺流程见图2。

图2 液压CNG加气子站工艺流程图

2 标准子站的工作原理

2.1 标准CNG子站系统的构成

标准CNG子站由普通CNG管束拖车、卸气柱、子站压缩机、顺序控制盘、储气井（瓶组）和加气机及工艺管路等组成。

标准CNG子站工艺流程见图3。

图3 标准CNG子站工艺流程示意图

2.2 标准CNG子站的工作原理

CNG管束拖车将CNG从母站运至子站作为气源，通过卸气柱将拖车内的CNG卸至子站，分两路：一路直接进入加气机，加气机低压加入汽车；一路通过压缩机增压后，由顺序控制盘按高、中、低压给储气井（瓶组）分配供气，再供给加气机以中、高压给汽车充装。

该装置由PLC全过程控制，接通管束车后无需人员操作。目前，标准子站的压缩机有机械式、液压活塞式等可供选择。

3 标准子站与液压平推子站的比较（见表1）

表1 液压平推子站与标准CNG子站的比较

续表1

4 改造的必要性

（1）液推子站改造为标准子站是新购大容量管束车减少CNG运输成本的需要。公司2021年将有10台管束车到强制报废期，其中有8台为液推式管束车，根据目前市场价，水容积18m3、充装量（标准状态）4540m3的液推式管束车售价约为80万元/台，而水容积33m3、充装量达（标准状态）8512m3的常规管束车售价约为50万元。考虑卸气率，1台33m3的常规管束车运气量相当于1.8台18m3的液推管束车，即同样的运输条件下，常规管束车的天然气运费将是液推管束车运费的一半。改用大容量的常规管束车将大大地减少天然气的运费。目前天然气的平均运费约为0.56元/m3，换大容量的常规管束车后，运费可能下降到0.3元/m3。为减少天然气运费，提高子站的盈利能力，需要将液推子站改造为标准子站。

（2）液推子站改造为标准子站可增加子站市场竞争力，是提高销量的需要。一是液推子站给客户加气压力不足，加气站竞争能力差。由于液推子站采用管束车气瓶作为加气站增压和储气设备，受气瓶充装压力不得超过20MPa的限制，目前液推装置调整的工作压力范围为19.5～22MPa，给客户车辆充装压力只能达到17～19.5MPa，不能满足给客户充装到20MPa的要求，造成很多出租车和大客车每天要多充装一次，造成加气站竞争能力差，部分客户（特别是大客车）选择不在液推子站加气。标准子站储气井压力可以加到24MPa以上，可以保证每台车的充装压力达到20MPa。二是充装时“拉气”现象严重。多车加气时，由于使用单线加气机，多个不同压力的汽车同时接入时会造成已加气至高压的汽车加气速度下降，甚至停止加气。标准子站采用三线加气机，按低、中、高的顺序取气，有效地将多台同时充装的车辆分散开，最大限度地减轻了“拉气”的情况。三是液推子站使用几年后设备故障多，停业频繁，影响客户体验。液推子站设备没有备用设计，只要某一设备发生故障，即造成整个加气站停业，客户排队后不能加气，怨气较大，客户体验差。标准子站设备故障率明显较低。四是液推子站换车作业时，为保证回油干净，多采用手动换车，多次回油操作，换车时间长，且对调度要求高，标准子站因有储气井缓冲，还能将中压储气井的储气增压后加入高压储气井，保证换车过程中不停止加气，还能在调度车辆不到位的情况下维持一段时间加气，缓解调度的压力。为增强子站的市场竞争力，需要将液推子站改造为标准子站。

（3）将液推子站改造为标准子站是提高设备安全运行和环保的需要。一是液推子站使用管束车气瓶作为增压和储气装置，最大工作压力达22MPa，超过气瓶的最大允许充装压力20MPa，违反《特种设备安全法》，发生事故时需被追认风险。标准子站靠压缩机增压和储气井储气，保证管束车的工作压力在设计工作压力以内。二是管束车故障多，存在安全风险，维修费用高。液推子站用管束车阀门多，接头也多，前后仓共有气动阀门16只，手动阀门17只，气动阀门全部在高压条件下频繁开关，阀门使用寿命短，使用过程中经常发生泄漏，维修费用高。三是液压油发生过多次加装到客户汽车气瓶的情况，造成事故。四是发生过管束车爆破片破裂，液压油泄漏的环境事故，影响恶劣；接头等部位漏油现象严重，地面油污较多，影响环保。为提高子站的安全运行能力和满足环保要求，需要将液推子站改造为标准子站。

5 改造方案

（1）新增部分。新增卸气柱、标准子站压缩机橇（含机械子站压缩机或液压活塞式子站压缩机和顺序控制盘）、储气井（9个水容积）。

（2）可以继续使用的部分。由于标准子站压缩机配备功率约75kW，与液推子站两台柱塞泵配备功率37×2=74kW 相差不大，电力系统可以沿用。

（3）改造后继续使用的部分。液推子站使用单线双枪加气机，需要送回加气机厂改造为三线双枪加气机。

6 改造经济分析

（1）液推子站改造为标准子站投资预算见表2。

表2 液推子站改标准子站投资预算

（2）管束车更新投资。经初步询价，目前市场上液推管束车约80万元/台，常规管束车约50万元/台，每站按两台配置，改为标准子站后管束车的投资可节约60万元。（2020年1月起，公司CNG交由第三方运输，车辆更新由承运商投资，由于车辆投资节约60万元，在CNG运输价格上能体现节约，结算时降低运费。）

（3）经济分析。

按目前在营的南滨路子站改造为标准子站来分析。南滨路子站目前CNG销量约5000m3/d，年销量182.5万m3，母站到南滨路运距72km。液推子站改造为标准子站经济分析见表3。

表3 液推子站改造为标准子站经济分析 万元

加气站改造总投资约为198.5万元，改造后年节约增收费用74.15万元，投资回收期2.68年，其经济性可观。

7 结语

（1）液推子站是购置大容量新车的障碍，改造为标准子站，依表3购大容量新管束车可以节约天然气运输费用46%。

（2）液推子站改造为标准子站后市场竞争力提升，可以引入公交车加气，销量可增加20%（表3）。

（3）液推子站改造为标准子站，防止了管束车气瓶工作压力超过允许的最大工作压力20 MPa，并可减少设备运行故障，杜绝了安全隐患。

（4）液推子站改造为标准子站综合投资约198.5万元。

（5）液推子站改造后2.68年可以收回改造投资，经济性较好。