壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)計規(guī)模經(jīng)濟分析

1、壓縮天然氣汽車加氣站設(shè)計規(guī)模經(jīng)濟分析一、前言 壓縮天然氣(cn g) 汽車采用定型的汽油車改裝,在保留原車供油系統(tǒng)的情況下,增加一套車用壓縮天然氣裝置,以天然氣或汽油作燃料。發(fā)展cn g汽車,可以有效地利用天然氣資源,緩解汽油緊張,改善人類生存環(huán)境。目前,國內(nèi)汽車改裝、天然氣儲存以及加氣站的設(shè)計等技術(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,將對油田開發(fā)和占領(lǐng)城市天然氣市場具有重要意義。二、加氣站設(shè)計規(guī)模1 、站址的選擇 加氣站應(yīng)設(shè)在公交車調(diào)度車場附近,以便于公交車加氣。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)若干子站或流動站,以滿足汽車加氣的需要。建

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

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

4、,高峰期時每小時最大充氣車輛數(shù)為8 輛,按每輛車50 m3 的加氣量計算,則最大售氣量為400 m3 / h ,一臺500 m3 / h 的壓縮機完全可以滿足高峰期的供氣需求。同時,站內(nèi)設(shè)有(10 10 50) l 的高壓儲氣瓶組,可供8 輛車加氣。一臺500 m3 / h 的壓縮機和一組儲氣瓶組完全可以保證充氣車輛的用氣需求,并且可將壓縮機的間隔運行時間由1. 5 h 延長到3 h ,保證壓縮機的小故障維修與保養(yǎng)工作順利進行。加氣流程見圖1 。表1 加氣站設(shè)計參數(shù)壓縮機壓力(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) 天然氣壓縮機組的選擇天然氣壓縮機組將低壓天然氣進行四級增壓(24 mpa) ,然后充入站用儲氣瓶組,再充給天然氣汽車車用瓶。根據(jù)現(xiàn)行的5 000 m3 / d 售氣量,站內(nèi)需設(shè)置一臺500 m3 / h功率的壓縮機或2 臺250 m3 / h 功率的壓縮機。在滿負(fù)荷用氣的情況下,500 m3 / h 功率的壓縮機可間斷性工作來滿足用氣需求,而且比購置同等功率當(dāng)量的兩臺250 m3 / h 功率的壓縮機的投資少,因而選用一臺500 m3 / h 功率的壓縮機組作為加氣站的壓縮設(shè)備。國產(chǎn)壓縮機組價格便宜,維護周期短。進口壓縮機組技術(shù)性能穩(wěn)定,自動化

6、程度高,維護和保養(yǎng)周期相對長,但價格昂貴。按有關(guān)加氣站的設(shè)計要求,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)一個冷卻器,使氣體溫度能保證壓縮機系統(tǒng)正常運行。因此,考慮到環(huán)境因素與維修養(yǎng)護等限制,加氣站壓縮機擬選用進口設(shè)備。(2) 鋼瓶的選擇目前國內(nèi)僅有兩個廠家生產(chǎn)cn g鋼瓶,價格700800 元/ 個,進口鋼瓶的價格昂貴,例如,意大利產(chǎn)100 l 鋼瓶價格為300 美元/個,6090 l 鋼瓶平均價格為250 美元/ 個,擬選用國內(nèi)生產(chǎn)的cn g站用鋼瓶。(3) 分子篩干燥器由于cn g 汽車發(fā)動機及汽車轉(zhuǎn)換件對天然氣氣質(zhì)的要求較高,且含水量對

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

8、,同時對來氣溫度進行自動檢測。壓縮機自動控制系統(tǒng)必須進行溫度、壓力連鎖保護,同時對儲氣瓶組和售氣機的溫度、壓力進行自動調(diào)節(jié)和檢測。在儲氣瓶壓力超過24 mpa 時,自動控制系統(tǒng)必須關(guān)閉壓縮機,停止對儲氣瓶組的繼續(xù)充氣,對儲氣瓶組進行保護。當(dāng)壓力處在2420mpa 之間時,在沒有汽車加氣的情況下,壓縮機自動開啟,給儲氣瓶組充氣,使儲氣瓶組壓力始終保持在24 20 mpa 之間。當(dāng)儲氣瓶組壓力低于20mpa 時,先啟動壓縮機,經(jīng)售氣機為汽車充氣,再為儲氣瓶組充氣。自動控制系統(tǒng)還必須具備當(dāng)天然氣每累加到一定噸位便自動顯示和打印報表、統(tǒng)計核算和計算機開票等功能。三、加氣站設(shè)計方案比選 根據(jù)加氣站對工藝

9、設(shè)施的要求,制定了加氣站全部采用進口設(shè)備、加氣站全部采用國產(chǎn)設(shè)備、加氣站主要設(shè)備進口,輔助設(shè)備國產(chǎn)化3 種加氣站設(shè)計方案。通過調(diào)研,對3 種加氣站設(shè)計方案進行了經(jīng)濟效益分析,分析結(jié)果見表2 。表2 加氣站設(shè)計方案比選加氣站 站投資 站收入* 站支出* * 財務(wù)費用 年利潤 投資回收期 投資回報率設(shè)計方案 (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、天然氣的進價、工資、外購 動力、修理費、運輸費、差旅費、折舊費