CNG加气站压缩机及储气瓶组选型研究

张杰

摘  要：随着我国汽车工业的发展，以及我国居民天然气使用频率的不断增长，CNG加气站在全国各地都有了很大的发展，这也决定了CNG加气站将会对我们的生活产生深远的影响。因此，CNG加气站的建设，应重点关注，包括压缩机和储气瓶的选择。文章对CNG加气站两种主要类型，CNG加气站六大基本系统，CNG加气站的压缩机和储气瓶组的选择等问题进行了分析和讨论。

关键词：CNG加气站;压缩机;储气瓶;选型

前言：我国现在汽车拥有量在世界上排名第一。快速发展的汽车业带动了经济的快速发展，但也消耗了大量的能源，而汽车燃油燃烧后排放出的废气，也给环境造成了很大的影响。由于燃料车的废气中含有大量的CO2和其他有害的气体，使得现在的环境出现问题，已经引起了很多人的关注，从2016年起，国家就在推行煤改气，用天然气取代煤，这说明了天然气的需求量在不断增加。天然气汽车不但环保，而且价格低廉，行驶同样的里程，其费用仅为汽油和柴油的二分之一，极大地降低了车辆的费用。在我国，天然气资源丰富的区域，天然气汽车发展迅速。发展汽车燃气，改善城市能源结构，提高能源使用效率，改善城市环境很有必要。随着全球气候变化政策的出台，越来越多的国家开始实施燃油汽车的销售禁令，在2017年的G20汉堡峰会上，挪威和荷兰在2025年禁止燃油汽车的销售，包括印度，德国，法国，以及其他国家，在2030年前禁止使用燃料汽车。中国国家发改委也于2017年9月9号开始了有关禁止销售传统能源汽车的研究。

1、CNG加气站生产过程概述

通过计量的CNG加气站压力调节系统接受管路、槽车或轮船将天然气经脱硫、脱水净化后送入压缩机，压缩后的天然气可以直接出售，也可以存储在气瓶组中进行销售和运输。脱硫的方法有三类：物理吸附法、化学吸附法、物理吸附法。物理吸附主要是利用水溶液中的硫化物来进行脱硫，也可以选择吸附H2S和小分子的有机硫化物，而化学吸附是一种可以回收的方法。物理吸附法是将前两者结合起来的一种，它是以混合液或混合液的形式进行的，具有良好的脱硫效果。脱水有两种类型：一种是低压一种是高压。这两种方法是在压缩机前、后对天然气进行烘干、净化，前者是为了保证压缩机的正常工作，后者是为了确保销售气体的纯度。与低压脱水比较，高压脱水具有体积小、吸附时间短、再生次数多等优点。

2、CNG加气站的两种主要形式

CNG天然气加气站可以分为两大类：开放式CNG和撬装CNG。

2.1开放式CNG加气站

开放式CNG加气站是国内最常用的一种，它包含了整个加气站的全部设备，这些设备都是按照流程进行组装的，所以它的占地面积很大，但是由于造价低廉，受到了国内的加气站的欢迎。

2.2撬装式CNG加气站

撬装式CNG加气站是一种比开放式CNG加气站更加先进的新型加气站，它是在一个撬装式基础上，将压缩机和储气瓶等主要设备集中在一起，可以在工厂中进行生产和试验，从而极大的方便了天然气的安装和运输。

3、CNG加气站六大基础体系的建立

CNG加气站总体上可分为控制压力控制、干燥、压缩系统、贮存系统、控制系统、维修系统等六大系统，压缩系统和储存系统的核心是压缩系统和储存系统。

①该系统由调节器、过滤网、阀三部分构成，其功能是对气体输送装置的压力进行控制，确保气体的稳定。

②烘干系统用于使加气装置保持干燥，通常通过脱油、脱水和脱硫等工序来完成。

③压缩系统的作用是缓冲气流，并对废气进行再循环，其中，压缩机是整个压缩系统的重要组成部分。

④储气系统，也就是储存气体的系统，储气瓶是储气罐的主要部件，一般分为高压、中压和低压三种，从低到高依次加气，以确保燃气的流速，减少工艺的损失。

4、CNG加气站压缩机选型研究

压缩机是CNG压气站最重要的一种设备，它直接影响着压气站的正常工作，经分析，得出压缩机的排气量应在25MPa以下，在选择压缩机时，要将压缩机的充气分配和非均匀性两种情况下进行选择。

4.1压缩机在加气量分布均匀情况下的选择

加气量的分布是均匀的，当加气的车辆是一样的，例如在公交车上的充气，这时应该设置如下：

第一，每天平均增加160辆汽油;

第二，每台车的空气流量是80升;

第三，加油站的工作时间是16个小时。这时，压缩机排气量要适当减小，根据设置值进行计算，可以得到最后的结果。

最好的排气速度是每小时814升。

4.2不同负荷下的压缩机选择

在不均衡的加气量分配情况下，要正确地对压缩机的选择进行三项设置：

第一，每天平均增加160辆汽油;

第二，每台车的空气流量是80升;

第三，每一辆车在八分钟之内就可以上油。在选择压缩机时，应增大压缩机的容积，否则会导致压缩机的性能下降。

如果加气时间长了，就会引起车辆排着长队加油，还会引起压缩机的重新启动和关机。

压缩机故障。根据上述设置的计算结果，可以看出，在不同的加气量分配情况下，压缩机的容积为1600L/h是最好的。

5、天然气加气站储气瓶选型研究

通常在压缩空气之前，储气瓶组就会在加气阶段没有结束时启动，从而避免了压缩机经常关机和开关量。从某种意义上来说，这是一种安全的保障。对于气瓶组的选择，目前仍然存在着两种类型：一种是加气负荷均匀的，另一种是非均匀的。

5.1在均匀加气负荷下，气瓶组的选择

在加气负荷均匀的情况下，每天需要增加160辆汽车，每辆汽车80升，加气站16个小时。此时，仅靠储气瓶组进行充气，而压缩机不直接供给。应加大储气瓶的容积，并设9个气瓶，包括4个低压气罐、3个中压气罐和2个高压气罐。在这个时候，为160辆车加满汽油需要16个小时。

5.2非均匀加气负荷下气瓶的选择

在加气负荷分布不均衡时，应适当降低气罐的数目，如6个气罐，3个低压气罐，2个中压气罐，1个高压气罐。另外，钢瓶容积也要适当减小，一般为1.3立方米，可容纳1959立方米的天然气，按照煤气利用率42%，可以使用823m'，相当于10辆车的燃料。本文对CNG加气站压缩机和气瓶组的选型进行了分析，发现在加气量不均衡的情况下，可以选用更大容积的压缩机和更小的气瓶组;在加气载荷分布均匀的情况下，可以选用容积小的压缩机和容积大的气瓶组。合理地选用压缩机和储气罐，可以有效地改善压缩机的供气性能，从而大大地提高了机组的工作效率和经济效益。

结束语：

发展CNG加气站是我国汽车工业发展的一个重要组成部分，因此，应对其进行重点研究。这就要求我们要清楚地判断加气负荷是否均匀，精确地确定是否应加大或减小压缩机、储气罐的容积，以提高天然气加气站的供气效率，进而提高天然气加气站的經济效益，进而推动天然气站的长期发展。

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