壓縮天然氣汽車(chē)加氣站設(shè)計(jì)規(guī)模經(jīng)濟(jì)分析

1、壓縮天然氣汽車(chē)加氣站設(shè)計(jì)規(guī)模經(jīng)濟(jì)分析一、前言 壓縮天然氣(cn g) 汽車(chē)采用定型的汽油車(chē)改裝,在保留原車(chē)供油系統(tǒng)的情況下,增加一套車(chē)用壓縮天然氣裝置,以天然氣或汽油作燃料。發(fā)展cn g汽車(chē),可以有效地利用天然氣資源,緩解汽油緊張,改善人類(lèi)生存環(huán)境。目前,國(guó)內(nèi)汽車(chē)改裝、天然氣儲(chǔ)存以及加氣站的設(shè)計(jì)等技術(shù)已日趨成熟,如果建成環(huán)繞城市的天然氣主干網(wǎng)和加氣站,將對(duì)油田開(kāi)發(fā)和占領(lǐng)城市天然氣市場(chǎng)具有重要意義。二、加氣站設(shè)計(jì)規(guī)模1 、站址的選擇 加氣站應(yīng)設(shè)在公交車(chē)調(diào)度車(chē)場(chǎng)附近,以便于公交車(chē)加氣。這種加氣站既可以直接從城市管網(wǎng)接氣,也可以作為母站,并以此為基礎(chǔ),再建設(shè)若干子站或流動(dòng)站,以滿足汽車(chē)加氣的需要。建

2、站規(guī)模要充分考慮天然氣汽車(chē)的發(fā)展速度,特別是母站的站場(chǎng),要預(yù)留一定的場(chǎng)地,便于今后安裝第二臺(tái)壓縮機(jī)和第二組儲(chǔ)氣瓶組。2 、加氣站設(shè)計(jì)規(guī)模 每輛車(chē)按日充氣50 m3 行駛150200 km ,最高日加氣車(chē)流量按100 輛,加氣站日工作時(shí)間以10 h 計(jì)算,加氣站的總設(shè)計(jì)規(guī)模為5 000 m3 / d ,站內(nèi)壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣瓶組和售氣機(jī)應(yīng)按這一規(guī)模進(jìn)行匹配,并預(yù)留增加壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶組的場(chǎng)地以及車(chē)載瓶的充氣場(chǎng)地。3 、加氣站工藝設(shè)計(jì)方案 以鄯烏輸氣管道天然氣為例,加氣站設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1 。站內(nèi)所需天然氣經(jīng)管道引自城市供氣管網(wǎng),來(lái)氣壓力為0. 31. 0 mpa ,將壓力調(diào)至0. 3mpa 后,進(jìn)行溫度檢測(cè)

3、和計(jì)量,再進(jìn)入壓力緩沖罐,經(jīng)分子篩干燥處理,使烴露點(diǎn)和水露點(diǎn)達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。將壓力控制在0. 20. 4 mpa 范圍內(nèi),經(jīng)500m3 / h 天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮,使出口壓力達(dá)到25mpa 后,充入站用儲(chǔ)氣瓶組(一般為兩組) 進(jìn)行氣體的高壓儲(chǔ)存。在正常情況下(儲(chǔ)氣瓶壓力在2420mpa 范圍) ,天然氣由儲(chǔ)氣瓶經(jīng)售氣機(jī)充給車(chē)載儲(chǔ)氣瓶。當(dāng)站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶組天然氣壓力降至20 mpa 以下時(shí),控制系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟壓縮機(jī),將天然氣直接充入車(chē)載儲(chǔ)氣瓶,然后繼續(xù)給站用儲(chǔ)氣瓶組充氣,使儲(chǔ)氣瓶組的壓力始終保持在20 mpa 以上,以滿足汽車(chē)的充氣需求。對(duì)于日加氣能力5 000 m3 ,100 輛車(chē)的加氣站,采用快充法

4、,高峰期時(shí)每小時(shí)最大充氣車(chē)輛數(shù)為8 輛,按每輛車(chē)50 m3 的加氣量計(jì)算,則最大售氣量為400 m3 / h ,一臺(tái)500 m3 / h 的壓縮機(jī)完全可以滿足高峰期的供氣需求。同時(shí),站內(nèi)設(shè)有(10 10 50) l 的高壓儲(chǔ)氣瓶組,可供8 輛車(chē)加氣。一臺(tái)500 m3 / h 的壓縮機(jī)和一組儲(chǔ)氣瓶組完全可以保證充氣車(chē)輛的用氣需求,并且可將壓縮機(jī)的間隔運(yùn)行時(shí)間由1. 5 h 延長(zhǎng)到3 h ,保證壓縮機(jī)的小故障維修與保養(yǎng)工作順利進(jìn)行。加氣流程見(jiàn)圖1 。表1 加氣站設(shè)計(jì)參數(shù)壓縮機(jī)壓力(mpa) 入口 0. 20. 4 出口 25 環(huán)境溫度( ) 30 + 50 加氣量(m3 / d) 5 000 圖1

5、 加氣流程圖4 、主要工藝設(shè)施與設(shè)備的選擇(1) 天然氣壓縮機(jī)組的選擇天然氣壓縮機(jī)組將低壓天然氣進(jìn)行四級(jí)增壓(24 mpa) ,然后充入站用儲(chǔ)氣瓶組,再充給天然氣汽車(chē)車(chē)用瓶。根據(jù)現(xiàn)行的5 000 m3 / d 售氣量,站內(nèi)需設(shè)置一臺(tái)500 m3 / h功率的壓縮機(jī)或2 臺(tái)250 m3 / h 功率的壓縮機(jī)。在滿負(fù)荷用氣的情況下,500 m3 / h 功率的壓縮機(jī)可間斷性工作來(lái)滿足用氣需求,而且比購(gòu)置同等功率當(dāng)量的兩臺(tái)250 m3 / h 功率的壓縮機(jī)的投資少,因而選用一臺(tái)500 m3 / h 功率的壓縮機(jī)組作為加氣站的壓縮設(shè)備。國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)組價(jià)格便宜,維護(hù)周期短。進(jìn)口壓縮機(jī)組技術(shù)性能穩(wěn)定,自動(dòng)化

6、程度高,維護(hù)和保養(yǎng)周期相對(duì)長(zhǎng),但價(jià)格昂貴。按有關(guān)加氣站的設(shè)計(jì)要求,在溫度低于- 29 的地區(qū),加氣站各部分應(yīng)采用特殊材料,溫度高于40 的地區(qū),加氣站應(yīng)增設(shè)一個(gè)冷卻器,使氣體溫度能保證壓縮機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行。因此,考慮到環(huán)境因素與維修養(yǎng)護(hù)等限制,加氣站壓縮機(jī)擬選用進(jìn)口設(shè)備。(2) 鋼瓶的選擇目前國(guó)內(nèi)僅有兩個(gè)廠家生產(chǎn)cn g鋼瓶,價(jià)格700800 元/ 個(gè),進(jìn)口鋼瓶的價(jià)格昂貴,例如,意大利產(chǎn)100 l 鋼瓶?jī)r(jià)格為300 美元/個(gè),6090 l 鋼瓶平均價(jià)格為250 美元/ 個(gè),擬選用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的cn g站用鋼瓶。(3) 分子篩干燥器由于cn g 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)轉(zhuǎn)換件對(duì)天然氣氣質(zhì)的要求較高,且含水量對(duì)

7、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力因素影響很大,因此,管輸天然氣必須進(jìn)行分子篩的干燥工序進(jìn)行凈化處理,處理能力為5001 000 m3 / h 。(4) 售氣、售油機(jī)選擇新型智能型售氣、售油機(jī)?？紤]到計(jì)量的準(zhǔn)確程度,應(yīng)選用進(jìn)口售氣機(jī)。儲(chǔ)氣瓶的有效氣量為400 m3 ,如果按每充加15 m3天然氣需3 min ,則每輛車(chē)加氣50 m3 所用時(shí)間為9min ,按6 輛/ h 計(jì)算,400 m3 可供8 輛車(chē)加氣,壓縮機(jī)在儲(chǔ)氣瓶壓力小于20 mpa時(shí)可給儲(chǔ)氣瓶充氣,供氣量可大于8 輛/ h ,因此選用兩臺(tái)售氣機(jī)。(5) 自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)站氣體采用自力式壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),通過(guò)渦輪流量計(jì),將計(jì)量誤差控制在允許的范圍內(nèi)

8、,同時(shí)對(duì)來(lái)氣溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)必須進(jìn)行溫度、壓力連鎖保護(hù),同時(shí)對(duì)儲(chǔ)氣瓶組和售氣機(jī)的溫度、壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和檢測(cè)。在儲(chǔ)氣瓶壓力超過(guò)24 mpa 時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)必須關(guān)閉壓縮機(jī),停止對(duì)儲(chǔ)氣瓶組的繼續(xù)充氣,對(duì)儲(chǔ)氣瓶組進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)壓力處在2420mpa 之間時(shí),在沒(méi)有汽車(chē)加氣的情況下,壓縮機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟,給儲(chǔ)氣瓶組充氣,使儲(chǔ)氣瓶組壓力始終保持在24 20 mpa 之間。當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組壓力低于20mpa 時(shí),先啟動(dòng)壓縮機(jī),經(jīng)售氣機(jī)為汽車(chē)充氣,再為儲(chǔ)氣瓶組充氣。自動(dòng)控制系統(tǒng)還必須具備當(dāng)天然氣每累加到一定噸位便自動(dòng)顯示和打印報(bào)表、統(tǒng)計(jì)核算和計(jì)算機(jī)開(kāi)票等功能。三、加氣站設(shè)計(jì)方案比選 根據(jù)加氣站對(duì)工藝

9、設(shè)施的要求,制定了加氣站全部采用進(jìn)口設(shè)備、加氣站全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備、加氣站主要設(shè)備進(jìn)口,輔助設(shè)備國(guó)產(chǎn)化3 種加氣站設(shè)計(jì)方案。通過(guò)調(diào)研,對(duì)3 種加氣站設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析,分析結(jié)果見(jiàn)表2 。表2 加氣站設(shè)計(jì)方案比選加氣站 站投資 站收入* 站支出* * 財(cái)務(wù)費(fèi)用 年利潤(rùn) 投資回收期 投資回報(bào)率設(shè)計(jì)方案 (104 元/ a) (104 元/ a) (104 元/ a) (104 元/ a) (104 元/ a) (a) %方案1 564 1 449. 2 1 392. 2 30 57. 0 9. 89 10. 11方案2 379 1 449. 2 1 387. 7 20 61. 5 6. 16 16. 23方案3 531 1 449. 2 1 386. 1 26 63. 1 8. 42 11. 98注* 包括加油和加氣; * * 包括油料、天然氣的進(jìn)價(jià)、工資、外購(gòu) 動(dòng)力、修理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、差旅費(fèi)、折舊費(fèi)