燃?xì)鈱I(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材(第8章)

第八章壓縮天然氣供應(yīng)天然氣作為城鎮(zhèn)民用、工商業(yè)和交通動力用燃料具有顯著的優(yōu)越性，它不僅資源豐富，價格便宜，而且燃燒反應(yīng)后生成物中的可反應(yīng)烴、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣等有害物質(zhì)很少。汽車使用的天然氣，除被壓縮到高壓和雜質(zhì)含量控制得更嚴(yán)格以外，與民用和工商業(yè)用天然氣無本質(zhì)區(qū)別。車用壓縮天然氣CNG是壓縮到20～25MPa的天然氣，約為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下同質(zhì)量天然氣體積的1/250，同車載氣瓶攜帶方便，其辛烷值在122～130之間。壓縮天然氣（CNG）供應(yīng)是指：以符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣》GB17820之Ⅱ類的天然氣為氣源，經(jīng)加壓站凈化、脫水、壓縮升壓至不大于25.0MPa之后，充裝給氣瓶轉(zhuǎn)運車送至城鎮(zhèn)布點的CNG汽車加氣站或城鎮(zhèn)燃?xì)夤镜腃NG供應(yīng)站（儲配站或減壓站），供作汽車發(fā)動機(jī)燃料或居民、商業(yè)、工業(yè)、企業(yè)生活和生產(chǎn)用燃料。用于生產(chǎn)壓縮天然氣的天然氣還應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《車用壓縮天然氣》GB18047（表8-1）的各項規(guī)定。汽車用CNG技術(shù)指標(biāo)表8-1項目質(zhì)量指標(biāo)高位發(fā)熱量/（MJ/m3）硫化氫（H2S）/（mg/m3）總硫（以硫計）/（mg/m3）二氧化碳/%氧/%水露點＞31.4≤15≤200≤30.5在汽車駕駛點特定地理區(qū)域內(nèi)，在最高操作壓力下，水露點不應(yīng)高于－13℃。當(dāng)最低氣溫低于－8℃時，水露點應(yīng)比最低氣溫低5℃。注：1、為確保壓縮天然氣的使用安全，壓縮天然氣應(yīng)有特殊氣味，必要時適量加入加臭劑，保證天然氣的濃度在空氣中達(dá)到爆炸下限的20%前能被察覺。2、氣體體積為101.325MPa、20℃狀態(tài)下的體積。建設(shè)城鎮(zhèn)壓縮天然氣（CNG）供應(yīng)系統(tǒng)的意義在于：一是在燃?xì)忾L輸管道尚未敷設(shè)的區(qū)域，以壓縮天然氣作氣源較易實現(xiàn)城鎮(zhèn)氣化，并可節(jié)省大量建設(shè)投資；二是解決城鎮(zhèn)交通擁擠引起的汽車尾氣排放總量超標(biāo)，以減輕城區(qū)大氣環(huán)境污染的壓力；三是以天然氣替代車用汽油、柴油，可緩解石油資源枯竭的趨勢。（一）城鎮(zhèn)壓縮天然氣（CNG）供應(yīng)系統(tǒng)主要由加壓站（母站）、城鎮(zhèn)CNG供應(yīng)站（子站）、CNG汽車加氣站、氣瓶轉(zhuǎn)運車、CNG汽車及城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)所組成。城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)即屬于天然氣輸配管網(wǎng)。1、天然氣加壓站（母站）天然氣加壓站是城鎮(zhèn)壓縮天然氣系統(tǒng)的母站。加壓站的主要功能是對來自管道的天然氣進(jìn)行加壓、儲存，以高壓氣瓶轉(zhuǎn)運車向CNG供應(yīng)站及CNG汽車加氣站供氣。同時加壓站也可具有部分加氣站功能，為汽車進(jìn)行加氣。其作業(yè)流程框圖見圖8-1.天然氣加壓站的工藝要求使壓縮天然氣（CNG）達(dá)到汽車用CNG的技術(shù)指標(biāo)，并且不得超壓過量充裝；保證CNG汽車的壓力容器在該城鎮(zhèn)地域內(nèi)極端環(huán)境溫度下安全運行，即該壓力容器工作壓力始終在允許的最高工作壓力（最高溫度補(bǔ)償后）以下。規(guī)定該壓力容器加滿后的公稱壓力為20MPa。加壓站以充氣瓶轉(zhuǎn)運車為主，以售氣為輔。CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車在母站加氣柱充裝作業(yè)一般可在40～60min內(nèi)完成。2、城鎮(zhèn)CNG供應(yīng)站（子站）城鎮(zhèn)居民、商業(yè)和工業(yè)燃?xì)庥脩羰且揽恐?、低壓管網(wǎng)系統(tǒng)供氣的，故由母站經(jīng)氣瓶轉(zhuǎn)運車運送來站的CNG必須經(jīng)由城鎮(zhèn)管網(wǎng)系統(tǒng)的起點建立的相當(dāng)于城鎮(zhèn)燃?xì)鈨ε湔荆ɑ蜷T站）的設(shè)施進(jìn)行卸車、降壓、儲存工藝設(shè)施統(tǒng)稱為城鎮(zhèn)CNG供應(yīng)站。它是以加壓站為母站的子站，其作業(yè)流程框圖。見圖8-2.為了節(jié)省投資，簡易的城鎮(zhèn)CNG供應(yīng)站可以把CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車卸載一級減壓至中壓B級管網(wǎng)壓力，站內(nèi)也不設(shè)調(diào)峰儲罐，在站內(nèi)經(jīng)計量、加臭后直接輸送給城鎮(zhèn)燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)。但是為了不間斷供氣和調(diào)節(jié)平衡城鎮(zhèn)燃?xì)庥脩粜r不均勻性，在卸氣柱處必須有氣瓶轉(zhuǎn)運車隨時在線供氣。這樣，CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車投資比例大一些，并必須嚴(yán)格管理。3、CNG汽車加氣站（子站）汽車加氣站是CNG供應(yīng)中僅供CNG汽車加氣（售氣）的子站，可根據(jù)城鎮(zhèn)管理和道路規(guī)劃要求進(jìn)行布點。在經(jīng)營內(nèi)容和形式上可以只供CNG，稱為CNG加氣站；或者在城鎮(zhèn)原有的加油（汽、柴油）站的基礎(chǔ)上擴(kuò)建CNG加氣系統(tǒng)，稱為油氣合建站。在CNG汽車供應(yīng)系統(tǒng)中，CNG加氣站的作業(yè)流程框圖。見圖8-3.根據(jù)加氣作業(yè)所需的時間，加氣站可按快充來作業(yè)。快充作業(yè)則按CNG汽車車載燃料瓶的大小可在3～10min內(nèi)完成。值得指出的是，作為子母站紐帶的CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車，在業(yè)務(wù)管理上分成行車和輸送氣體兩部分，前者由交通監(jiān)管部門監(jiān)督，而后者歸鍋爐壓力容器檢查機(jī)構(gòu)管理。（二）壓縮天然氣加壓站城鎮(zhèn)CNG加壓站的建設(shè)規(guī)模，應(yīng)根據(jù)各類型CNG汽車數(shù)量及其快充加氣高峰小時用氣量和CNG供應(yīng)站的各類用戶高峰小時用氣量以及二者的用氣比例來確定，并符合《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028的相關(guān)規(guī)定，以確保其氣源的穩(wěn)定供氣能力。多級壓縮機(jī)是CNG供應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備，通常它的高峰日的操作時數(shù)宜取10～12h。根據(jù)城鎮(zhèn)CNG汽車加氣站和CNG供應(yīng)站的布點位置、氣瓶轉(zhuǎn)運車運輸距離、氣源供應(yīng)規(guī)模等因素，可在城鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)均衡設(shè)置數(shù)個CNG加壓站，但規(guī)模不宜太小，一般為2500～6000m3/h。1、CNG加壓站站址選擇CNG加壓站宜靠近氣源，如城郊邊緣的門站、儲配站以及外環(huán)高、中壓管線附近。站址附近應(yīng)具備適宜的交通、供電、給排水設(shè)施及工程地質(zhì)條件。天然氣的爆炸極限范圍為5%～15%，屬于《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87（2001修訂版）中甲類火災(zāi)危險性特征的物質(zhì)，故CNG的各項設(shè)施均應(yīng)按城鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐娜細(xì)饪傮w規(guī)劃有關(guān)環(huán)境保護(hù)和消防安全的要求進(jìn)行設(shè)計。通常母站都要設(shè)置儲氣裝置，總儲氣容積（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）根據(jù)站址附近人口密集程度可按三級區(qū)分：一級站為3000＜V≤4000（m3）；二級站為1500＜V≤3000（m3）；三級站為V＜1500（m3）。根據(jù)站內(nèi)儲氣裝置、瓶組、放散管管口和加氣柱的布置，要求它與站外建、構(gòu)筑物保持最小的防火間距（m），如表8-2所示。2、CNG加壓站工藝設(shè)計加壓站一般從天然氣中壓以上管線直接取氣，并過濾、計量、調(diào)壓、壓縮、脫水、儲存、加氣等主要生產(chǎn)工藝系統(tǒng)以及自控、供電、供氣、潤滑油回收及冷凝液處理等輔助生產(chǎn)工藝系統(tǒng)所組成。在合理規(guī)劃的條件下，加壓站也可以與城鎮(zhèn)天然氣門站合建。這種合建的加壓站可以有更高的管線取氣壓力，可以顯著節(jié)省天然氣加壓的電費。此時門站即具有同時以管輸天然氣與壓縮天然氣供應(yīng)城鎮(zhèn)的能力。加壓站與城鎮(zhèn)天然氣門站（儲配站）合建時，還應(yīng)符合《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028關(guān)于門站（儲配站）的相關(guān)規(guī)定。1）加壓站的平面布置加壓站的總平面應(yīng)分區(qū)布置，即分為生產(chǎn)區(qū)和輔助區(qū)。加壓站與站外建、構(gòu)筑物相鄰的一側(cè)，設(shè)置高度不低于2.2m的非燃燒實體圍墻；但面向進(jìn)出口道路一側(cè)可設(shè)置非實體圍墻或敞開。站內(nèi)平面布置要以適于氣瓶轉(zhuǎn)運車的進(jìn)、停、出為主要考慮，進(jìn)站的氣瓶轉(zhuǎn)運車取正向行駛，車輛進(jìn)、出口分開設(shè)置。在站區(qū)內(nèi)停車場設(shè)置拖掛氣瓶車（或稱氣瓶轉(zhuǎn)運車）固定車位，每臺氣瓶轉(zhuǎn)運車的固定車位寬度不小于5m，長度不小于氣瓶車長度，在固定車位場地上要有明顯的邊界線，每臺車位對應(yīng)一個加氣嘴，在固定車位前需留有足夠的回車場地；站內(nèi)的道路轉(zhuǎn)彎半徑按行駛車型確定且不宜小于9.0m，道路坡度不應(yīng)大于6%，且坡向站外，固定車位按平坡設(shè)計；站內(nèi)停車場和道路路面應(yīng)采用不發(fā)火花水泥路面。加壓站的壓縮機(jī)室一般為單層建筑或撬裝箱體，其與站外建、構(gòu)筑物的防火間距，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87的規(guī)定。站內(nèi)設(shè)施之間的防火距離（m）不應(yīng)小于表8-3的規(guī)定。圖8-4為CNG加壓加氣站平面布置圖。該站的功能是向子站氣瓶轉(zhuǎn)運車和域區(qū)公交車車載氣瓶加氣。它充分利用城鎮(zhèn)天然氣儲配站原站址與城市道路邊緣之間的空地興建。2）加壓站的供應(yīng)流程根據(jù)加壓、加氣站的設(shè)備配置情況，目前有兩種組合形式：一是選用個別散裝設(shè)備，其自動化程度低，優(yōu)化匹配欠缺，但投資較??；二是選用成套設(shè)備，集成撬裝，其自動化程度高，操作優(yōu)化控制很完善，但投資較大。圖8-5為CNG加壓加氣站的工藝流程圖，該站選用了干燥器、多級壓縮機(jī)組、儲氣瓶組、加氣機(jī)和加氣柱等成套設(shè)備，操作功能完善，自動化程度很高。一般多級壓縮機(jī)對吸入氣體有比較嚴(yán)格的要求，主要原因是若吸入氣體的水分、塵粒和含腐蝕性雜質(zhì)較高會對壓縮機(jī)運行發(fā)生直接的影響，如活塞氣缸磨損嚴(yán)重、管線易腐蝕和冰塞、操作脈沖較大易發(fā)生故障等，甚至把水帶入CNG汽車氣瓶進(jìn)入氣缸，使發(fā)動機(jī)不能正常工作。因此，CNG加壓站多級壓縮機(jī)前必須對吸入的天然氣進(jìn)行預(yù)處理，它的內(nèi)容包括：過濾、計量、調(diào)壓和深度脫水，并要求進(jìn)站天然氣的壓力足以克服預(yù)處理設(shè)備的阻力，符合多級壓縮機(jī)最低吸入壓力。天然氣進(jìn)站壓力以0.6～0.8MPa為宜，但從城市天然氣分配管網(wǎng)上往往沒有這種次高壓B的供氣條件。對進(jìn)行壓力既可以由供氣方按協(xié)議調(diào)壓，也可以自選調(diào)壓器。預(yù)處理工序中深度脫水的方法很多，低壓脫水裝置可設(shè)于天然氣壓縮增壓之前；高壓脫水裝置安裝在多級壓縮機(jī)出口之后，它的脫水原理是相同的，都是采用固體干燥劑進(jìn)行吸附，干燥劑普通選用分子篩（0.4nm），脫水裝置按雙塔配置，各塔可在運行與再生脫水之間切換。干燥劑脫水再生采取塔內(nèi)干天然氣加熱吹掃封閉循環(huán)方式。根據(jù)經(jīng)預(yù)處理后天然氣壓力的不同，一般選用3～4級壓縮機(jī)就可使天然氣升壓至25MPa。通常按工藝設(shè)計計算小時排氣量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）的大小選用電動機(jī)驅(qū)動往復(fù)式壓縮機(jī)。按該類型壓縮機(jī)氣缸的設(shè)置情況有角度式W形、V形或水平對置平衡式之分。當(dāng)加壓站規(guī)模大且壓縮機(jī)計算總排量很大時，可采用多臺并聯(lián)。壓縮機(jī)系統(tǒng)包括主機(jī)、驅(qū)動機(jī)、油箱及各級氣缸潤滑系統(tǒng)、風(fēng)冷換熱裝置、油及冷凝液回收罐和末級出口過濾器等，這些設(shè)備均可安裝在撬裝底座防爆、隔聲、密封的箱體內(nèi)，簡化了建站的設(shè)計、施工、安裝，可減少工程建設(shè)周期和占地面積。壓縮機(jī)氣缸的潤滑給維修工作帶來許多麻煩。因為潤滑油難免在氣缸活塞高溫摩擦?xí)r揮發(fā)并混入天然氣中，增加了從天然氣中分離廢油的處理工作量及費用。現(xiàn)代較大型的天然氣壓縮機(jī)采用活塞環(huán)和填料環(huán)無油潤滑方式，設(shè)計成對稱平衡式結(jié)構(gòu)，機(jī)械振動小，可克服上述種種缺陷。為了減小壓縮機(jī)頻繁啟動操作，一般在壓縮機(jī)下游設(shè)置儲氣裝置，因為在絕大多數(shù)加壓、加氣站中給氣瓶轉(zhuǎn)運車和CNG汽車的加氣能力（流量）的需求要大于壓縮機(jī)的供氣能力（排量），需由儲氣裝置提供部分氣量。對于小型加氣、加壓站可能儲氣裝置小，雖可節(jié)省投資，但緩沖能力小，使得壓縮機(jī)需經(jīng)常啟動而耗能多。對于加氣負(fù)荷大而不均勻的大型站，需要設(shè)置容積較大的緩沖能力。儲氣裝置的設(shè)置一般采取分區(qū)方式，按1：2：3的體積比將儲氣裝置的容積分成高、中、低壓力區(qū)，與壓縮機(jī)共同構(gòu)成儲氣與充氣的優(yōu)先/順序系統(tǒng)。儲氣與充氣的優(yōu)先/順序流程是指對站內(nèi)儲氣裝置在壓縮機(jī)向其儲氣時。通過優(yōu)先程序控制氣流，先充高壓級，后充中、低壓級直至都達(dá)到25MPa壓縮機(jī)即可停機(jī)；而車載氣瓶由儲氣裝置取氣時，則采取順序控制取氣方式，即通過順序程序控制氣流，先從低壓區(qū)取氣，后從中、高壓區(qū)取氣。對壓縮機(jī)而言，向車載氣瓶充氣為最后順序。即當(dāng)儲氣裝置對車載氣瓶快充加氣到一定壓力時，由壓縮機(jī)直接供氣，使氣瓶壓力達(dá)到規(guī)定值（20MPa）。只有車載氣瓶取氣過程完畢后，壓縮機(jī)才向儲氣裝置補(bǔ)氣。這樣的優(yōu)先/順序氣流分配系統(tǒng)，能提高儲氣裝置容積利用率，一般可達(dá)32%～50%。在CNG加壓站中，加氣柱要通過主氣流閥向氣瓶轉(zhuǎn)運車加氣。操作時加氣柱上的卡套快裝接頭（加氣搶）必須與位于轉(zhuǎn)運車瓶框架操作倉側(cè)的氣瓶（或管束）裝卸主控閥緊密連接好，充氣至規(guī)定壓力（20MPa）即告充滿。根據(jù)需要加氣柱一般安裝質(zhì)量流量計顯示，快充加滿整車（約4000m3）需時約45min。加壓站設(shè)備的配置及其設(shè)置要求1）過濾凈化裝置進(jìn)入加壓站的天然氣含塵量大于5mg/m3、微塵直徑大于10μm時，應(yīng)進(jìn)行除塵凈化。除塵裝置應(yīng)設(shè)在天然氣氣源進(jìn)口后。常用的過濾裝置是濾芯為玻璃纖維的筒形濾芯式過濾器。筒形濾芯式過濾器由圓筒形玻璃纖維過濾件與不銹鋼金屬絲除霧網(wǎng)組成。為達(dá)到不同的過濾效果，過濾器由兩級過濾裝置組成。第一級為可更換的管狀玻璃纖維模壓濾芯，用于過濾氣體中的固體顆粒和液滴；第二級為金屬絲網(wǎng)高效微小液體分離件，裝置底部設(shè)有儲液罐。通常它的最大工作壓力為1.2MPa，最大壓降0.015MPa，當(dāng)過濾器前、后壓力降超過上述值后，可離線啟開筒體蓋更換新的濾芯，維修方便。2）計量裝置進(jìn)站天然氣管道上應(yīng)設(shè)計量裝置，計量精度不低于1.0級；計量顯示按公制單位：m3，最小分度值為0.1m3。凡以體積計量時，需附設(shè)壓力-溫度傳感器，經(jīng)壓力-溫度補(bǔ)償校正后換算成基準(zhǔn)狀態(tài)下（101.325Kpa，20℃）的讀值。通常可選用遠(yuǎn)傳速度式體積流量計，如渦輪流量計。氣體速度式流量計按其檢出元件的葉輪體類型，通常分為：葉輪表，其葉輪為徑向平直葉片，葉輪軸與氣流方向垂直；渦輪表，葉輪為螺旋彎曲形葉片，葉輪軸與氣流方向平行。氣體渦輪流量計由流量變送器、前置放大器和渦輪流量顯示儀組成，同時可實現(xiàn)流量的指示和累計。若與DDZ型溫度、壓力儀表組合，并配以LGJ-02流量計算儀或XSL-09型流量積算儀，則可將工作狀態(tài)下的氣體參數(shù)轉(zhuǎn)換顯示成基準(zhǔn)狀態(tài)下的讀值。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、重復(fù)性好、量程較寬、反應(yīng)靈敏、壓力損失小等優(yōu)點，但其軸承零部件耐磨要求和安裝技術(shù)要求很高。變送器的工作原理是將磁性材料制成的葉片旋轉(zhuǎn)，發(fā)生磁電感應(yīng)信號傳給流量計殼外的檢出器的磁鋼，其磁路的磁阻周期性變化，經(jīng)感應(yīng)線圈產(chǎn)生正弦波電脈沖放大信號。該信號頻率在被測流體一定的流量和黏度范圍內(nèi)的體積流量與被測流體的體積流量成比例，并進(jìn)入流量顯示儀進(jìn)行運算處理。3）調(diào)壓裝置調(diào)壓裝置設(shè)置可根據(jù)供氣參數(shù)和建設(shè)合同而定。如天然氣長輸門站、儲配站，供氣方選擇供氣壓力的余地很大，可在供氣方調(diào)壓后專線進(jìn)CNG加壓站。若在市政公共高、中壓天然氣管線上取氣，隨取氣點越遠(yuǎn)離調(diào)壓站其壓力波動越大，這樣CNG加壓站內(nèi)需設(shè)調(diào)壓裝置，并按最有把握的調(diào)壓器出口壓力確定壓縮機(jī)的吸入壓力。進(jìn)站調(diào)壓器調(diào)壓裝置一般選用單體間接作用式調(diào)壓器，并根據(jù)調(diào)壓裝置天然氣入口的壓力級制按《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行工藝設(shè)計。4）脫水裝置由于進(jìn)站的天然氣已符合現(xiàn)行國標(biāo)的質(zhì)量要求，因此選擇脫水的方法應(yīng)力求簡便實效。一般采用固體干燥劑吸附法較多，工藝設(shè)備簡單。固體干燥劑種類很多，對合格的天然氣氣源應(yīng)選用那些吸水能力比吸烴類等其它氣體能力還強(qiáng)的吸附劑，如4A（0.4mm）分子篩，它的使用壽命可達(dá)3年之久，強(qiáng)度高不易粉碎，可深度干燥氣體的水分達(dá)到0.016g/m3以下。干燥劑脫水的過程是周期性的，處理量不大的普遍采用雙塔切換輪流吸附和再生，循環(huán)周期可取8h，即用6h加熱2h冷卻，再生加熱溫度約220℃左右，干天然氣循環(huán)量為通過該裝置全部氣流量的10%左右。干天然氣露點均能低于－40℃。用4A（0.4nm）分子篩吸附的雙塔深度脫水工藝流程見圖8-6，工藝簡介如下。1A和1B為內(nèi)熱式4A分子篩吸附干燥塔。入口天然氣（濕氣）可由氣動閥控制進(jìn)1A塔或1B塔。若1B塔投入分子篩再生脫水操作時，則1A塔可以同時進(jìn)行分子篩吸附干燥濕天然氣的操作，天然氣經(jīng)干燥是否達(dá)標(biāo)可由露點指示器2監(jiān)控，并通過過濾器3截流顆粒粉塵后送至壓縮機(jī)入口。1B塔再生用的干天然氣來自儲氣裝置的某氣瓶組。為了保證雙塔殼體的安全，應(yīng)根據(jù)其強(qiáng)度要求選用合適的減壓器4，其出口應(yīng)安裝壓力儀表監(jiān)控，干天然氣通過1B塔再生入口氣動閥控制通過電阻絲加熱至220℃，進(jìn)入分子篩床層加熱和吹掃濕蒸汽，吹掃氣通過再生塔出口，吹掃氣經(jīng)風(fēng)冷器冷凝及時排除，天然氣可匯入濕天然氣管線。采用這種流程的雙塔脫水裝置，其最大的工作壓力為1.5MPa，經(jīng)干燥后的天然氣水露點接近－60℃。5）壓縮機(jī)壓縮機(jī)的選型和臺數(shù)，需根據(jù)加壓站壓縮天然氣出口壓力、總加氣能力及其加氣負(fù)荷變化的特征確定。一般壓縮機(jī)型號宜選一致，裝機(jī)總數(shù)不宜超過5臺，其中2臺為備用。針對CNG汽車車載氣瓶承壓的規(guī)定所限，壓縮機(jī)排氣壓力不應(yīng)大于25MPa（表壓）。當(dāng)多臺壓縮機(jī)并聯(lián)運行時，則其單臺排氣量按公稱容積流量的80%～85%計。壓縮機(jī)一般采用電動機(jī)驅(qū)動。壓縮機(jī)前設(shè)緩沖罐穩(wěn)壓。天然氣壓縮機(jī)的布置應(yīng)考慮維修空間、操作值班通道、儀表及觀察設(shè)施的環(huán)境保護(hù)。壓縮機(jī)按獨立機(jī)級（或撬裝）配置進(jìn)、出氣管、閥門、旁通、冷卻器、安全放散、潤滑和風(fēng)（水）冷等各項輔助系統(tǒng)與設(shè)施。目前國內(nèi)已選用的一些CNG壓縮機(jī)型號和性能參數(shù)如表8-4所示。壓縮機(jī)的機(jī)械部分需要配置一個潤滑油供給系統(tǒng)來潤滑氣缸、活塞等運動部件，為此還必須采取措施將帶入氣體中的潤滑油進(jìn)行分離，通常要設(shè)置過濾器和分離器系統(tǒng)。過濾器通常設(shè)在壓縮機(jī)的入口和出口處，內(nèi)嵌式分離器安裝在壓縮機(jī)各級之間。氣體分離器中分離出的凝結(jié)液（主要成分是水和油）會不斷積累，必須定期將其排出并自動收容到大容積的回收罐內(nèi)等候處理。壓縮機(jī)工作過程產(chǎn)生的熱量，采用風(fēng)冷換熱器強(qiáng)制排出撬體外，它的結(jié)構(gòu)形式是，按各級氣缸出口管線分別配置各自獨立分離的換熱器和風(fēng)扇。另外一個重要的系統(tǒng)是泄壓回收系統(tǒng)，包括一個回收罐和各種自動閥門。該系統(tǒng)用于機(jī)器關(guān)閉或閉路切斷時回收壓縮系統(tǒng)中的氣體，并通過儲存和循環(huán)這些氣流形成一個回路，該系統(tǒng)可以使壓縮機(jī)實現(xiàn)卸荷啟動和停機(jī)，即壓縮機(jī)啟動時通過旁通循環(huán)使壓縮機(jī)不壓縮氣體，這些氣體大部分儲存在回收罐中。為了便于PLC控制盤采集數(shù)據(jù)參數(shù)，在設(shè)備和管道上設(shè)置有采集壓力。溫度。計量等參數(shù)用的傳感器接口。6）儲氣裝置為平衡CNG供需在數(shù)量和時間上的不同步和不均勻性，有必要在站內(nèi)設(shè)儲氣裝置。對于加壓站或加氣站，它在工藝流程中都是重要的中間環(huán)節(jié)設(shè)備。儲氣裝置的最高工作壓力達(dá)到25MPa，屬于甲類氣體、Ⅲ類壓力容器檢查管理的范疇。儲氣裝置在CNG加壓站或加氣站的工程投資中占有相當(dāng)大的份額，并在工藝平面設(shè)計中須仔細(xì)考慮其占地面積及相對位置。目前已采用的主要有四種。a、小氣瓶組儲氣方式采用鋼或復(fù)合材料制成水容積40～80L的氣瓶，可把氣瓶分為若干組設(shè)置。這種方式主要用于規(guī)模較小的CNG加壓站或加氣站，每站總瓶數(shù)不宜超過180只。由于氣瓶數(shù)量多，管道連接及閥件也多，泄漏概率大，因此維修工作量和費用高。b、大氣瓶組儲氣方式鋼制大氣瓶形同管束，每只水容積為500L，以3～9只組成瓶組，并用鋼結(jié)構(gòu)框架固定。相對于小氣瓶組儲氣方式，它具有快充性能較好、氣體容積率較高的特點，并由于氣瓶數(shù)量顯著減小，因而系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)費用較優(yōu)。c、大容量高壓容器儲氣方式這是指用水容積為2m3以上的鋼制壓力容器儲氣，由于容器的水容積較大，其壁厚相應(yīng)較大，材質(zhì)選用和制造工藝都會要求更高，因而工程費用要高于上述儲氣方式。d、地下管式豎井儲氣方式采用無縫鋼管作為容器，管材為適用于未經(jīng)處理的石油天然氣采輸工作條件，它具有很高的強(qiáng)度和防腐性能。井管一般采用?150的無縫管，每根長100m，水容積約2m3，投入運行后無需定期檢驗，使用年限為25年。然而，它要受站址地質(zhì)條件的限制。儲氣井管直埋地下，溫度波動幅度小，有利于CNG計量的準(zhǔn)確性，儲氣井底通常設(shè)置排污管，地面設(shè)有露天操作閥組和儀表，儲氣設(shè)施顯得小巧。在安全性方面，試驗表明井管萬一爆破可通過地層吸收壓力波而泄壓，震撼就會小，對周圍環(huán)境影響小，因而所需安全防火間距可以縮小。每座加壓站儲氣設(shè)施的總?cè)莘e應(yīng)根據(jù)加氣車輛的數(shù)量及加氣時間等因素綜合確定，在城鎮(zhèn)建成區(qū)最大總?cè)莘e不得超過16m3水容積。加壓站的儲氣瓶宜選用大容積管束式系列且規(guī)格型號一致。儲氣瓶應(yīng)固定在獨立框架內(nèi)，且宜臥式存放。對于小容積氣瓶臥式布置限寬為一個氣瓶的長度，限高為1.6m，限長為5.5m，氣瓶之間的凈距不應(yīng)小于30mm，儲氣瓶組間距應(yīng)不小于1.5m。儲氣瓶組與站內(nèi)車輛通道相鄰一側(cè)應(yīng)設(shè)有堅固的安全防護(hù)欄或采取其它防撞措施，并必須安裝防雷接地裝置，接地點不小于2處。7）PLC優(yōu)先/順序控制盤在加壓、加氣站上圍繞提高儲氣裝置容積利用率和控制壓縮機(jī)運行狀態(tài)而設(shè)置的PLC優(yōu)先/順序控制盤，其原理概括起來就是將儲氣裝置分成獨立的高、中、低三種壓力區(qū)，壓縮機(jī)向儲氣裝置按高、中、低壓三級順序優(yōu)先充氣，而加氣裝置則按低、中、高壓三級順序從儲氣裝置取氣。優(yōu)先/順序控制原理流程簡圖見圖8-7。從圖8-7可知，控制系統(tǒng)具有決定設(shè)備進(jìn)出口氣體流向、啟閉切換。參數(shù)檢測和系統(tǒng)自我保護(hù)功能?？刂茐嚎s機(jī)向高、中、低壓瓶組充氣的閥組系統(tǒng)稱為優(yōu)先盤?？刂茝牡?、中、高壓瓶組取氣的閥組稱為順序盤。上述閥組系統(tǒng)通常是一系列啟動或電動閥門，氣動閥的氣源由壓縮空氣系統(tǒng)供給，與氣動儀表共用氣源。通常，加氣柱可用壓縮機(jī)直接高效快充。但CNG汽車車載氣瓶容積較小，從儲氣瓶組按低、中、高壓順序取氣是不成問題的，即分別通過7#或11#、6#或10#、5#或9#氣動控制閥實現(xiàn)取氣過程。當(dāng)儲氣瓶組壓力不足以充滿車載氣瓶時，可通過啟動氣動控制閥4#或8#讓加氣機(jī)直接由壓縮機(jī)取氣供CNG汽車。也就是說，每一個加氣機(jī)都有四條供CNG線路，即一個壓縮機(jī)總出口供氣線和高、中、低壓儲氣瓶三個總出口供氣線，只是存在一個從何處優(yōu)先順序取氣的問題。當(dāng)加壓、加氣站無車需要加氣時，則壓縮機(jī)可通過1#、2#、3#氣動控制閥使氣流轉(zhuǎn)向高、中、低壓儲氣瓶組，直至達(dá)到預(yù)先設(shè)定的沖滿最高壓力才自動停機(jī)。8）加氣島及加氣柱加氣島、加氣柱及其氣瓶轉(zhuǎn)運車泊位宜設(shè)在采用非燃燒材料建成的罩棚內(nèi)，罩棚有效度不應(yīng)小于4.5m，罩檐與加氣柱的水平距離不小于2.0m；加氣島略高出車位地坪0.15～0.2m，其寬度不小于1.2m，其端部與罩棚支柱凈距不應(yīng)小于0.6m。加氣柱設(shè)施應(yīng)根據(jù)地區(qū)環(huán)境、溫度條件建設(shè)，應(yīng)設(shè)有截止閥、泄壓閥、拉斷閥、加氣軟管、加氣嘴（搶）和計量表（壓力-溫度補(bǔ)償式流量計），其進(jìn)氣管道上應(yīng)設(shè)止回閥。拉斷閥在外力作用下分開后，兩端應(yīng)自行密封。當(dāng)加氣軟管內(nèi)CNG工作壓力為20MPa時，分離拉力范圍在400～600N，包括軟管接頭在內(nèi)都應(yīng)選用防腐蝕性材料制造的專用標(biāo)準(zhǔn)件。加氣柱充裝CNG的額定壓力為20MPa，計量準(zhǔn)確度不應(yīng)小于1.0級，最小計量分度值為0.1kg。9）氣瓶轉(zhuǎn)運車CNG母站的氣瓶轉(zhuǎn)運車的氣瓶組，與加壓、加氣柱內(nèi)儲氣裝置的氣瓶組一樣有兩種形式，但管束式大氣瓶轉(zhuǎn)運車用得較多，必須持有中華人民共和國道路運輸經(jīng)營許可證（危險貨物運輸《2類》）才能在我國疆域內(nèi)行駛。氣瓶轉(zhuǎn)運車由框架管束儲氣瓶組、運輸半掛拖車底盤和牽引車三部分組成，實際上它本身就是CNG子站的氣源。常用管束氣瓶組有7管和8管等幾種組合，如按美國運輸部DOT-3AAX標(biāo)準(zhǔn)制造的管束式氣瓶，使用高性能4130X鋼材系列材質(zhì)，運輸過程不允許有天然氣泄漏，設(shè)計安全系數(shù)為3，露天高溫下有足夠的承壓強(qiáng)度，并在各管束前端安全倉側(cè)安裝了安全閥。美國8管束氣瓶轉(zhuǎn)運車單氣瓶的規(guī)格：外徑D=559mm，長度L=10.95m，壁厚δ=16.4mm，水容積V=2.25m3。車寬為2.4m，車高為2.7m，車長為12.2m。管束氣瓶半掛拖車的構(gòu)造見圖8-8.框架管束氣瓶組由框架、氣瓶壓力容器、前端安全倉、后端操作倉四部分組成，氣瓶壓力容器兩端瓶口均加工有內(nèi)、外螺紋。兩端瓶口的外螺紋上擰上固定容器用安裝法蘭，又將安裝法蘭用螺栓固定在框架兩端的前、后支撐上。瓶口內(nèi)螺紋上旋緊端塞，在端塞上連接管件，前端設(shè)有爆破片裝置構(gòu)成安裝倉；而后端設(shè)有CNG進(jìn)、出氣管路、溫度計、壓力表、快裝接頭以及爆破片等構(gòu)成操作倉。操作倉各個瓶CNG進(jìn)、出氣路安裝有球閥和下端排污閥，通過各支路匯總到本轉(zhuǎn)運車的進(jìn)、出氣主控閥及快裝接頭，同時在匯總管路上設(shè)置溫度計、壓力表，同理，也將各個瓶的排污閥通過各支路匯總并設(shè)有排污總閥，可與子、母站內(nèi)排污系統(tǒng)連接統(tǒng)一處理污物。操作倉簡圖見圖8-9.在安全倉每個瓶口的安全裝置上有泄放口，通過各個支管路將其匯入放散管，安全倉簡圖見圖8-10。半掛拖車的管理，除了要求充裝單位在鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)注冊登記外，還要在每個氣瓶上粘貼符合國家標(biāo)準(zhǔn)《氣瓶警示標(biāo)簽》GB16804的相應(yīng)警示標(biāo)簽和充裝標(biāo)簽。氣瓶必須防止助燃?xì)怏w的錯裝，管束氣瓶充裝后在20℃時的壓力不得超過20MPa，卸載后氣瓶的剩余壓力不應(yīng)小于2MPa。4、加壓站設(shè)施的安全防護(hù)為了在偶發(fā)事故時能及時切斷氣源，避免次生災(zāi)害產(chǎn)生：1）應(yīng)在進(jìn)站天然氣管道上設(shè)置手動快速切斷閥，一般設(shè)于閥井內(nèi)。若加壓站從城鎮(zhèn)高、中壓輸配管道上取氣時，還需在緊急切斷閥后再設(shè)安全閥。2）安全閥選用全啟封閉彈簧式，其開啟壓力為站外輸配系統(tǒng)允許最高壓力的0.9倍。3）站內(nèi)每個儲氣瓶都需設(shè)安全閥、截止閥及緊急放散管。各瓶組分設(shè)壓力表（壓力傳感器）和超壓報警器。4）站內(nèi)壓縮機(jī)前的緩沖罐和各級出口均設(shè)置安全閥，設(shè)置要求及定壓Po應(yīng)符合《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，并且其最高操作壓力P還需符合下列規(guī)定：當(dāng)P≤1.8MPa時，Po=P+0.18MPa；當(dāng)1.8＜P≤4.0MPa時，Po=1.1P；當(dāng)4.0＜P≤8.0MPa時，Po=P+0.4MPa；當(dāng)8.0＜P≤25.0MPa時，Po=1.05P；站內(nèi)的泄壓裝置應(yīng)具備足夠的泄壓能力。泄放氣體方式有如下要點。①泄放量較小的氣體（如儀表泄氣）可排入大氣；設(shè)有放散管時，放散管垂直向上。管口高出設(shè)備平臺不小于2m，且應(yīng)高出所在地面5m。②泄放量大于2m3，泄放次數(shù)平均每小時2～3次以上的操作排放，要設(shè)專用回收罐。③泄放量大于500m3的高壓氣體，如儲氣瓶組放氣、火災(zāi)或緊急檢修設(shè)備時，排放系數(shù)統(tǒng)內(nèi)氣體通過放散管迅速排放。天然氣放散管按不同壓力級別系統(tǒng)分別設(shè)置放散管；放散管設(shè)置在室外安全區(qū)內(nèi)，排出管口高于建筑2m。高壓所在地面5m，與封閉或半敞開建筑物門窗的水平間距不小于2.5m，安全閥放散管口上設(shè)防雨罩。站內(nèi)的設(shè)備及管道，凡經(jīng)增壓、輸送、儲存需顯示壓力的地方，均設(shè)壓力測點，各壓力表量程范圍為2倍的工作壓力，準(zhǔn)確度不低于1.5級，并設(shè)有拆卸壓力表用安全泄壓孔。5）站內(nèi)調(diào)壓箱、壓縮機(jī)組、變配電間、儲氣裝置和加氣島等危險場所需設(shè)置天然氣檢漏警報探頭。檢漏警報裝置的安裝與使用應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸用環(huán)境用電氣設(shè)備》（GB3836）的相關(guān)規(guī)定并集中設(shè)置，并與本站供電系統(tǒng)（不包括消防泵）連鎖和配置不間斷電源。加壓站根據(jù)工藝參數(shù)的檢測和控制調(diào)節(jié)自動化程度不同，除應(yīng)明示全流程設(shè)備、儀表、動力的配置，還要標(biāo)出一、二次儀表、遙控調(diào)節(jié)、參數(shù)記錄或累計、報警與聯(lián)鎖裝置的設(shè)置點及其功能。6）加壓站供電符合等級為三級，對流程上的信息系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)急電源。供電電源可采用6/10kV外接電源，供電系統(tǒng)設(shè)單獨的計量裝置。當(dāng)加壓站設(shè)置小型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組時，在其排煙口處安裝排氣阻火器。排煙口至爆炸危險區(qū)域邊界的水平距離（S）可按下列方式設(shè)計：排煙口高度小4.5m時，S=5m；排煙口高度大于4.5m時，S=3m。加壓站內(nèi)爆炸危險區(qū)域及等級范圍劃分，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車加壓加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》GB50156附錄B確定。操作危險區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備的類型、安裝及其電力線路敷設(shè)等應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058的規(guī)定。低壓配電裝置允許設(shè)在加壓、加氣站的站房內(nèi)，其配電裝置所在的房門、窗口均與生產(chǎn)工藝操作裝置保持大于6m的凈距。7）站內(nèi)各操作間和營業(yè)室均設(shè)置事故照明，其連續(xù)照明時間不少于20min。站內(nèi)爆炸危險區(qū)域以外的照明，可選用非防爆型燈具，但罩棚下的燈具要選防護(hù)等級不低于IP44級的節(jié)能型燈具。（三）壓縮天然氣供應(yīng)站CNG供應(yīng)站技術(shù)設(shè)施的規(guī)模在很大程度上取決于城鎮(zhèn)用氣調(diào)峰的性質(zhì)。如果給CNG供應(yīng)站要承擔(dān)城鎮(zhèn)建筑物的采暖，顯然其季節(jié)不均勻性很突出，則計算月、小時用氣量峰值比不計采暖用量的小時用氣量峰值可能要大數(shù)倍之多。因此，在規(guī)劃階段時必須對城鎮(zhèn)氣化對象作縝密的調(diào)查研究。CNG供城鎮(zhèn)作燃料的另一個特點是：CNG在供應(yīng)站降壓膨脹的壓能得不到利用。相反，還得解決CNG從20MPa逐級降壓至城鎮(zhèn)管網(wǎng)系統(tǒng)壓力所造成的CNG絕熱、節(jié)流、降溫冷凝的問題。如果能在CNG供應(yīng)站中采用類似于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)高爐氣余壓發(fā)電透平（TRT）回收余能措施的話，將對降低供氣成本起到很大的作用。1、CNG供應(yīng)站站址的選擇及其平面布置CNG供應(yīng)站工程設(shè)計的內(nèi)容包括：卸氣、調(diào)壓、儲氣、計量、加臭以及相關(guān)的輔助設(shè)施。從有利于選擇城鎮(zhèn)輸配系統(tǒng)的角度出發(fā)，為了充分利用壓能調(diào)峰儲氣方式選次高壓級儲存較為合理，其儲氣能力不小于供應(yīng)站計算月平均日2～3天的用氣量，并且供應(yīng)站的計算月平均日供應(yīng)量不小于6000m3/d。CNG供應(yīng)站站址的選擇應(yīng)符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求，遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通信和交通樞紐等重要設(shè)施，盡可能靠近公路或設(shè)在靠近建成區(qū)的交通出入口附近。供應(yīng)站站址需具有較好的地形、工程地質(zhì)、供電和給排水等條件。氣瓶轉(zhuǎn)運車泊位及卸氣柱與站外建、構(gòu)筑物的防火凈距應(yīng)符合表8-2中對加氣柱的要求。供應(yīng)站內(nèi)天然氣次高壓、重要儲氣設(shè)施及調(diào)壓計量裝置與站外建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16—87的規(guī)定。CNG供應(yīng)站的系統(tǒng)由生產(chǎn)儲氣區(qū)和配套設(shè)施區(qū)組成。生產(chǎn)儲氣區(qū)包括卸氣柱、調(diào)壓、計量、儲存和天然氣輸配等主要生產(chǎn)工藝系統(tǒng)；配套設(shè)施區(qū)由供燃?xì)忮仩t的調(diào)壓裝置、循環(huán)熱水、供水、供電等輔助的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)及辦公用房等組成。卸氣柱應(yīng)設(shè)置在站內(nèi)的前沿，且便于CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車出、入的地方。供應(yīng)站設(shè)高度不低于2.2m的非燃燒實體圍墻；面向氣瓶轉(zhuǎn)運車進(jìn)、出道路的一側(cè)宜敞開，也可建非實體圍墻或柵欄。站內(nèi)道路的設(shè)置應(yīng)符合表8-5的規(guī)定。供應(yīng)站天然氣儲罐及罐區(qū)緊急放散閥總管管口，與站內(nèi)建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)符合《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028相應(yīng)的規(guī)定；卸氣柱與站內(nèi)建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)符合表8-3的規(guī)定。調(diào)壓計量裝置與站內(nèi)建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)符合表8-5的規(guī)定。CNG供應(yīng)站的調(diào)壓裝置一般采用一體化CNG專用調(diào)壓柜，進(jìn)口壓力不大于20MPa。CNG調(diào)壓箱應(yīng)采用落地式，箱底距地坪高度為30mm；箱體避免被碰撞，不影響觀察操作，并在開箱門作業(yè)時不影響CNG氣瓶轉(zhuǎn)運車出入。CNG專用調(diào)壓箱由調(diào)壓器、高壓切斷閥、放散閥、換熱器及截止閥等組成，并設(shè)置備用。對于采用中、次高壓儲氣的輸配系統(tǒng)設(shè)三級調(diào)壓流程的專用調(diào)壓箱，選取第二級調(diào)壓出口聯(lián)通儲罐，且按儲氣工藝要求在儲氣罐出口設(shè)置調(diào)壓器。在其一級、二級調(diào)壓前、后還分別設(shè)置高壓切斷閥和換熱器，其換熱量按天然氣絕熱節(jié)流過程焦耳-湯姆遜效應(yīng)補(bǔ)償熱功率計算，熱源采用天然氣鍋爐的循環(huán)熱水。在每級調(diào)壓器前、后必須設(shè)相應(yīng)的壓力表、溫度計。CNG專用調(diào)壓箱的通過能力為最大供氣量的1.2倍。此外，專用調(diào)壓箱要求通風(fēng)，每小時不小于2次，并設(shè)泄漏報警器。作為主要輔助設(shè)施的專用天然氣鍋爐，其煙囪排煙溫度不大于300℃，煙囪出口與天然氣安全放散口的水平距離大于5m。供應(yīng)站內(nèi)設(shè)置在壓力小于1.6MPa的管線上的計量儀表，計量精度不低于1.0級，以m3為單位顯示，最小分度值為1.0m3，計量時附設(shè)溫度壓力傳感器，經(jīng)校正后可換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的讀數(shù)值。卸氣柱的設(shè)置數(shù)量根據(jù)供應(yīng)站的規(guī)模、氣瓶轉(zhuǎn)運車的數(shù)量和運輸距離等因素確定，但不少于兩個卸氣柱及相應(yīng)的汽車轉(zhuǎn)運車泊位。卸氣柱為露天設(shè)置，因而通風(fēng)良好，上部設(shè)置非燃燒材料的罩棚，罩棚的凈高不小于5.0m。罩棚上安裝防爆照明燈。相鄰卸氣柱的間距不小于2.0m，卸氣柱由高壓軟管、高壓無縫鋼管、球閥、止回閥、放散閥和拉斷閥組成。軟管應(yīng)耐腐蝕，承壓不應(yīng)小于80MPa。軟管長度為2.5～5.0m，軟管總成能耐壓系統(tǒng)設(shè)計壓力的2倍以上，并配置與氣瓶轉(zhuǎn)運車充、卸接口相應(yīng)的快裝卡套加氣嘴接頭。次高壓儲罐的選型，要根據(jù)城鎮(zhèn)輸配系統(tǒng)所需儲氣總?cè)莘e、輸配管網(wǎng)壓力和儲罐本身的相關(guān)技術(shù)設(shè)施等因素進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。儲罐的設(shè)計制造按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB150和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》執(zhí)行。CNG供應(yīng)站內(nèi)儲罐工藝安裝設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028的相關(guān)規(guī)定。CNG供應(yīng)站供電系統(tǒng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052中的“二級負(fù)荷”進(jìn)行設(shè)計。生產(chǎn)區(qū)的防爆等級按《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中的“1區(qū)”的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。進(jìn)入CNG供應(yīng)站的氣瓶轉(zhuǎn)運車應(yīng)滿足《機(jī)動車安全技術(shù)條件》GB7258的驗車標(biāo)準(zhǔn)的要求。圖8-11為CNG供應(yīng)站平面布置圖，其內(nèi)設(shè)有一套專用調(diào)壓裝置（通過能力4000m3/h）和調(diào)峰儲罐（700m3水容積）。2、CNG供應(yīng)站工藝流程及設(shè)備CNG供應(yīng)站按流程和設(shè)備功能分為：1）卸車系統(tǒng)，即與氣瓶轉(zhuǎn)運車對接的卸車柱及其閥件、管道；2）調(diào)壓換熱系統(tǒng)，由高壓緊急切斷閥、一和二級換熱器、調(diào)壓器、一和二級放散閥組成；3）流量計量系統(tǒng)；4）加臭系統(tǒng)（加臭機(jī)）；5）控制系統(tǒng)（含與在線儀表、傳感器相聯(lián)系的中央控制臺）；6）加熱系統(tǒng)（燃?xì)忮仩t、熱水泵等）；7）調(diào)峰儲罐系統(tǒng)。按三級調(diào)壓的CNG供應(yīng)站工藝流程見圖8-12.上述系統(tǒng)之2）、3）、4）及其在線儀表和儲罐出口調(diào)壓器都集成在CNG專用調(diào)壓箱內(nèi)，并預(yù)留了與站內(nèi)輸配系統(tǒng)的連接口。目前國內(nèi)組裝的CNG專用調(diào)壓箱，根據(jù)調(diào)節(jié)CNG壓力參數(shù)的差別，其工藝流程區(qū)分為二級調(diào)壓工藝流程和三級調(diào)壓工藝流程，設(shè)備和儀表的配置大同小異，僅在壓力調(diào)節(jié)參數(shù)上有所不同。CNG專用調(diào)壓箱（三級調(diào)壓）工藝流程見圖8-13，其要點如下。首先用CNG供應(yīng)站上卸車柱的高壓膠管卡套快裝接頭與氣瓶轉(zhuǎn)運車裝卸主控閥連接好，20MPa的CNG通過進(jìn)口球閥和高壓切斷閥進(jìn)入一級換熱器。在一級換熱器內(nèi)以循環(huán)熱水對氣體進(jìn)行加熱后經(jīng)一級調(diào)壓器壓力減到3.0～7.5MPa；再經(jīng)二級換熱器加熱和二級調(diào)壓器減至1.25～1.6MPa.此后分成兩路：一路是天然氣送至儲氣系統(tǒng)，在用氣高峰時儲氣罐出口的天然氣經(jīng)調(diào)壓輸入站內(nèi)中壓輸配管道；另一路是可直接通過三級調(diào)壓器調(diào)壓至0.1～0.4MPa，將天然氣輸入站內(nèi)中壓輸配管道。最后，在站內(nèi)中壓輸配管道上對天然氣進(jìn)行計量和加臭后，便可輸配到城鎮(zhèn)中壓管網(wǎng)。調(diào)峰儲氣罐有三種功能：一是高峰時補(bǔ)充三級調(diào)壓器后專用調(diào)壓箱供氣能力不足的部分；二是低峰時專用調(diào)壓箱可間歇停止供氣，維持管網(wǎng)低負(fù)荷供氣；三是卸車柱無氣瓶轉(zhuǎn)運車卸氣時保持不間斷供氣。值得注意的是，儲氣罐出口管道應(yīng)接在三級調(diào)壓器之前。與專用調(diào)壓箱配套的中央控制臺可對以下參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示及連鎖控制；氣體進(jìn)口壓力；一級和二級換熱器前、后氣體溫度；專用調(diào)壓箱氣體出口壓力和溫度；一級和二級換熱器回水溫度；一級、二級和三級調(diào)壓器出口壓力；入口高壓切斷閥啟閉；流量計參數(shù)；燃?xì)鉂舛葓缶图映魴C(jī)劑量等。各種設(shè)計規(guī)模的專用調(diào)壓箱的結(jié)構(gòu)形式一般采用一用一備流程，以熱水作為熱源供CNG在一、二級調(diào)壓前兩級所需的補(bǔ)償熱量，通常進(jìn)水溫度取65～85℃，回水溫度取60℃，CNG出口溫度控制在10～20℃范圍內(nèi)。3、氣體絕熱節(jié)流膨脹過程的熱力學(xué)1）焦耳-湯姆遜效應(yīng)在CNG供應(yīng)系統(tǒng)中選用了許多閥門和調(diào)壓器等節(jié)流設(shè)備，這些節(jié)流設(shè)備前、后有較大的壓力降，并會引起CNG組分溫度下降而出現(xiàn)氣相組分結(jié)霜冰塞的現(xiàn)象。根據(jù)工程熱力學(xué)關(guān)于焦耳-湯姆遜效應(yīng)的原理，非理想氣體經(jīng)節(jié)流壓力降低的情形下會出現(xiàn)溫度變化，其大小和方向同當(dāng)時氣體的壓力與溫度有關(guān)。按焦耳-湯姆遜理想氣體絕熱節(jié)流原理，氣流在試驗區(qū)段內(nèi)不做外功，節(jié)流過程只是一個穩(wěn)定流動初、終態(tài)焓值相等的降壓過程，情形見圖8-14和圖8-15。假設(shè)氣體在降壓之前能借助與熱交換器的熱量預(yù)先升溫，以抵消氣體發(fā)生焦耳-湯姆遜效應(yīng)引起的降溫，那么，該熱交換器所提供的熱功率按下式計算Q=qnCp（△PdT/dP+△T）（8-1）式中Q——熱功率，kJ/h；qn——標(biāo)準(zhǔn)體積流量，m3/h;Cp——氣體容積定壓熱熔，kJ/(m3·K)；△T——附加溫差，可取為5～7K；△P——降壓前、后的壓力差，MPa；dT/dP——焦耳-湯姆遜系數(shù)，K/MPa。上式中，若dT/dP作為常數(shù)來計算，則根據(jù)氣體的性質(zhì)和工況就可確定其所需的熱功率。CNG的dT/dP值可以根據(jù)天然氣（CH4）的狀態(tài)圖來確定。在其初態(tài)參數(shù)P1、T1已知時，可確定初狀態(tài)點的焓值h1。按焦耳-湯姆遜系數(shù)（MJ）的定義：絕熱節(jié)流其焓不變。這樣，由終狀態(tài)的焓h2=h1和節(jié)流后的壓力（P2）參數(shù)就可確定中溫T2值。焦耳-湯姆遜系數(shù)平均值可按下式求得MJ=dT/dP≈△T/△P=（T1－T2）/（P1－P2）（8-2）在工程界，一般把微分的溫度降都近似取為常數(shù)來確定天然氣的焦耳-湯姆遜系數(shù)平均值。例如，在高壓長輸系統(tǒng)中，對于CH4含量大于85%的天然氣，其M1平均值可按下式計算MJ=1（0.98×106－1.5）（8-3）Cp TavCp=A1＋A2TavA3T3av（8-4）式中Tav——計算平均溫度，K；Cp——天然氣的質(zhì)量定壓熱熔，kJ/（kg·K）； A1——常數(shù)1.695； A2——常數(shù)1.838×10－3 A3——1.96×106（Pav－0.1） Pav——計算平均壓力，MPa.為了估算方便可取MJ值為4℃/MPa。這樣根據(jù)天然氣流的參數(shù)可確定計算熱功率Q（kJ/h），以便選用合適的熱交換器系統(tǒng)，如〔例8-1〕的算例?！纠?-1】有一通過能力4000m3/h的CNG供應(yīng)站專用調(diào)壓箱，試估算其換熱器按兩級換熱所需的熱功率。設(shè)定CNG參數(shù)：第一級調(diào)壓參數(shù)為P1=20MPa，P2=7.5MPa；第二級調(diào)壓參數(shù)為P1=7.5MPa，P2=1.6MPa；焦耳-湯姆遜系數(shù)取MJ=dT/dP=4K/MPa；平均容積定壓熱熔Cp=1.65kJ/（kg·K）；補(bǔ)償熱量按每級降壓附加溫差取5K計算。解：根據(jù)計算公式（8-1）計算。（1）第一級換熱器所需的熱功率Q1Q1=qnCp（△PdT+△T） dP=4000×1.65×[（20－7.5）×4＋5]=4000×1.65×55=363000（kJ/h）（2）第二級換熱器所需的熱功率Q2Q2=qnCp（△PdT+△T） dP=4000×1.65×[（7.5－1.6）×4＋5]=4000×1.65×28.6=188760（kJ/h）（3）理論總熱功率QQ=Q1＋Q2=363000＋188760=551760（kJ/h）2）CNG壓能的回收問題CNG的露點和干度在壓縮前的預(yù)處理工藝已被嚴(yán)格控制，故在絕熱節(jié)流膨脹過程的冷效應(yīng)問題不會對膨脹機(jī)帶來許多麻煩，這是對回收CNG壓能的預(yù)期或設(shè)想有利的。理論上，絕熱膨脹透平發(fā)電機(jī)做功與氣源的壓能之間的關(guān)系可由以下公式描述，示于圖8-16.（1）透平發(fā)電機(jī)出力計算透平發(fā)電機(jī)出力計算公式如下L=G△Hi?T?G（8-5）式中L——透平發(fā)電機(jī)端的出力，kW；G——天然氣質(zhì)量流量，kg/s；△Hi——天然氣高壓端與低壓端之間的絕熱焓降，kJ/kg；?T——透平機(jī)效率，取0.82；?G——發(fā)電機(jī)效率，取0.95；（2）絕熱焓降的計算絕熱焓降按下式計算 △Hi=CpT1[1－（P1/P2）（K－1）/K] （8-6）式中Cp——天然氣質(zhì)量定壓熱容，kJ/（kg·K） T1——天然氣入口溫度，K P1——天然氣入口壓力（絕），MPa； P2——天然氣出口壓力（絕），MPa； K——天然氣的絕熱系數(shù)。（3）透平機(jī)出口天然氣溫度計算透平機(jī)出口天然氣溫度由下式熱焓計算 Hi2=Hi1－3600L （8-7）式中Hi1，Hi2——天然氣入口（1）、出口（2）狀態(tài)下的熱焓，kJ/（kg·K）；L——透平機(jī)對外做功量，kW；3600——熱工當(dāng)量，1kW·h相當(dāng)于熱量3600kJ值。【例8-2】設(shè)CNG供應(yīng)站供應(yīng)能力為4000m3/h（基準(zhǔn)狀態(tài)）。天然氣參數(shù)：20℃時基準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.75kg/m3；由20MPa絕熱膨脹至2MPa的平均定壓熱容（Cp）為2.2kJ/（kg·K）；天然氣的絕熱指數(shù)K=1.3。從理論上，估算透平發(fā)電機(jī)輸出功率。解：由公式（8-6）得△Hi=CpT1[1－（P1/P2）（K－1）/K]=2.2×293×[1－（2/20）（1.3－1）/1.3]=265（kJ/kg）由公式（8-5）的L=G△Hi?T?G=（4000×0.75/3600）×265×0.82×0.95172（kW）（四）壓縮天然氣（CNG）汽車加氣站發(fā)展城鎮(zhèn)公共交通有利于減輕大氣環(huán)境污染，以CNG替代公交車用汽、柴油，在這方面的作用尤其明顯。目前，我國的大氣污染情況相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)國家環(huán)保局的數(shù)據(jù)，全國660各大、中城市的大氣環(huán)境檢測結(jié)果顯示，大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)到國家一級標(biāo)準(zhǔn)的僅有1%，而其中汽車排放是城市大氣污染的重要因素。推廣和應(yīng)用天然氣汽車（NGV），是解決嚴(yán)峻的排放形勢的一個有效的途徑。1998年1月，全國燃?xì)馄噮f(xié)調(diào)小組提出了我國發(fā)展燃?xì)馄嚨墓ぷ髟O(shè)想和實施建議；同年7月，選出了北京、上海、重慶等12個城市作為推廣天然氣汽車（NGV）的實驗示范城市。從趨勢上看，NGV作為解決石油資源短缺和改善汽車排放的有效手段，將在我國得到更進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣。CNG汽車加氣站的建設(shè)應(yīng)側(cè)重考慮交通線路布局及其經(jīng)營效益等要素。一般情況下，對于欲建天然氣汽車加氣站的城鎮(zhèn)，約束條件甚多。不僅其站址是否理想，而且從減少征地和有利線路調(diào)度的角度看，都難于做出主觀選擇。根據(jù)國外經(jīng)營CNG汽車加氣站的經(jīng)驗表明，采取子、母站運營方式比較好。即在天然氣氣源處興建頗具規(guī)模的加壓站或加壓、加氣站作為母站，再按征地條件、交通線路及CNG汽車允許行駛距離范圍在城區(qū)均勻布置若干規(guī)模大小不一的子站，，并兼顧出租車、公務(wù)車和家用私車的加氣。子站既可單獨設(shè)置，也可與汽車加油站合建。1、CNG加氣站站址及其設(shè)置原則對擬設(shè)點的加氣站主要考慮具備防火間距條件和道路交通等外部條件。CNG加氣站的設(shè)置有下列原則：1）單獨設(shè)置或與加油站合建的CNG加氣站，氣源由氣瓶轉(zhuǎn)運車供應(yīng)；2）合建站根據(jù)儲油、儲氣容器的容積按表8-6劃分等級；合建站的等級劃分表8-6級別油品儲罐容積/m3壓縮天然氣瓶總?cè)莘e/m3總?cè)莘e單罐容積一級61.1≤50≤12二級＜60≤30注：表中油品總?cè)莘e系汽油儲罐容積，柴油儲罐容積乘系數(shù)0.5后計入總?cè)莘e。3）城鎮(zhèn)建成區(qū)內(nèi)不宜建一級合建站；4）對重要公共建筑和涉及國計民生的其他重要建筑物周圍100m范圍內(nèi)不得建加氣站或合建站。5）加氣站的設(shè)計規(guī)模應(yīng)根據(jù)車輛充裝用氣量和氣源的供應(yīng)能力確定；6）加氣機(jī)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)加氣汽車類型及其數(shù)量和快充加氣作業(yè)時間確定；7）加氣機(jī)的額定工作壓力為20MPa；8）加氣機(jī)的計量精度不低于1.0級，計量單位可用m3或kg，最小分度值0.1m3或0.1kg；9）加氣速度不大于0.25m3/min；10）加氣機(jī)的加氣軟管、切斷閥、加氣搶與CNG加油站和供應(yīng)站的加氣柱的要求相同；11）供電系統(tǒng)的設(shè)計與CNG供應(yīng)站的要求相同。單獨設(shè)置的加氣站的選址可參考表8-2和表8-3的相關(guān)規(guī)定。對于合建站，汽油和柴油罐應(yīng)采用地下直埋臥式罐，將柴油罐布置在汽油和CNG儲氣裝置之間，同時還應(yīng)符合表8-7關(guān)于油罐、加氣機(jī)與站外建、構(gòu)筑物防火距離的規(guī)定。2、CNG加氣站的工藝設(shè)計加氣站宜由CNG的接受、儲存、加氣等系統(tǒng)組成。在子站內(nèi)可配置小型壓縮機(jī)用于儲氣裝置瓶組之間天然氣的轉(zhuǎn)輸。1）CNG加氣站主體設(shè)施可參照《汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》CJJ84—2000的相關(guān)要求進(jìn)行布置。加氣站內(nèi)CNG儲氣裝置與站內(nèi)設(shè)施的防火間距和加氣站、合建站設(shè)施之間的防火間距均不應(yīng)小于表8-8和表8-9規(guī)定。加氣站、合建站與站外建筑物相鄰一側(cè)，應(yīng)建造高度不低于2.2m的非燃燒實體圍墻；面向車輛進(jìn)、出口道路的一側(cè)宜敞開，也可建造非實體圍墻、柵欄；車輛進(jìn)、出口要分開設(shè)置。加氣站、合建站內(nèi)的停車場和道路設(shè)計要求：單車道寬度不小于3.5m，雙車道寬度不小于6.5m；氣瓶轉(zhuǎn)運車的道路轉(zhuǎn)彎半徑不小于12.0m，一般道路轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于9.0m；道路坡度不大于6%，且坡向站外；站內(nèi)場地和道路路面應(yīng)采取不發(fā)火花水泥路面。圖8-17為加氣站主體設(shè)施平面布置圖。本圖是為120輛BK6111CNG公交車而配置的技術(shù)設(shè)施。加氣高峰在上午7：00至中午13：00之間，目前實際平均加氣量為4700kg/d左右，約每日加氣55輛次，每輛次加氣量為85kg左右。2）CNG加氣站工藝流程及其設(shè)備的配置加氣子站與加壓母站的不同之處在于其氣源壓力很高（氣瓶轉(zhuǎn)運車額定壓力為20MPa），也不需要對天然氣再進(jìn)行預(yù)處理。對負(fù)荷不均勻的快充加氣系統(tǒng)，除了和配置容量和級數(shù)較少的多級壓縮機(jī)外，在加氣作業(yè)快速、精確、安全和高效方面有很高的要求。圖8-18為某加氣站工藝流程簡圖。按上述流程，首先必須將站內(nèi)卸氣柱的卡套軟管快速接頭與氣瓶轉(zhuǎn)運車的卸氣主控閥接好。經(jīng)優(yōu)先/順序控制盤選擇啟動順序控制閥，在壓縮機(jī)、儲氣裝置和加氣機(jī)之間形成以下四種流程：1）氣瓶轉(zhuǎn)運車→加氣機(jī)（計量）→充裝載氣瓶；2）氣瓶轉(zhuǎn)運車→壓縮機(jī)→加氣機(jī)（計量）→充裝車載氣瓶；3）儲氣裝置→加氣機(jī)（計量）→充裝載氣瓶；4）氣瓶轉(zhuǎn)運車→壓縮機(jī)→儲氣裝置→充車載氣瓶。如同圖8-7所示的優(yōu)化/順序控制原理一樣，通過一系列氣動閥或電動閥不斷的切換，控制著儲氣裝置瓶組的取氣順序和壓縮機(jī)的自動啟閉。隨著CNG汽車車載氣瓶一輛接一輛地取氣，站上儲氣裝置中被利用的某瓶組的壓力就不斷下降，直至兩者壓力平衡時則按充氣順序原則把車載氣瓶切換到更高一級的瓶組取氣，依次逐級階式起充轉(zhuǎn)移儲氣裝置中各瓶組的氣體。當(dāng)加氣負(fù)荷很大且儲氣裝置無法滿足車載氣瓶取氣時，可以啟動壓縮機(jī)直接向車載氣瓶補(bǔ)氣直至定級壓力。這樣，以低、中、高壓瓶組順序取氣優(yōu)先級和壓縮機(jī)補(bǔ)氣為最優(yōu)先級的系統(tǒng)流程，可以提高氣瓶的利用率和最大限度地減少壓縮機(jī)頻繁啟動。儲氣裝置的容量是不可能全部被利用的，其容積利用率與其利用方式有很大關(guān)系，主要影響因素是儲氣裝置設(shè)定的起充壓力的高低及其分組情況。應(yīng)用氣體狀態(tài)方程進(jìn)行分析，可設(shè)計出儲氣裝置的利用方案，以期得到較高目標(biāo)的容積利用率，如例〔8-3〕的算例?！?-3】設(shè)有6個水容積為1m3氣瓶所組成的儲氣裝置，設(shè)定最高儲氣壓力為25MPa。汽車CNG氣瓶取氣時使儲氣裝置壓力降低而需要壓縮機(jī)補(bǔ)氣，按如下兩種不同的利用方案使其維持系統(tǒng)連續(xù)運行，試分析計算其容積利用率（為簡單計，不考慮壓縮因子）。解：〔方案1〕設(shè)上述6個氣瓶不分組，直接用于為氣瓶充氣到壓力20MPa，則全部6個氣瓶可供利用的壓差5MPa，其容積利用計算如下儲氣裝置容積利用率=儲氣裝置可供出氣量最高儲氣壓力下儲氣裝置的總氣量 =（250－200）×6=300=20% 250×6 1500〔方案2〕將儲氣裝置按3：2：1的容積比例分成低壓區(qū)、中壓區(qū)和高壓區(qū)瓶組，各儲氣瓶的供氣中止壓力分別為13.1MPa、18.2MPa和20.0MPa，則上述瓶組可供利用的壓差分別為11.9MPa、6.8MPa和5.0MPa，其容積利用計算如下儲氣裝置容積利用率=各區(qū)瓶組可供出氣量之和 最高儲氣壓力下儲氣裝置的總氣量=3×（250－131）+2×（250－182）+（250－200）=36.2% 250×6通過上述兩種儲氣裝置利用方案的比較可見，采用按壓力分區(qū)和改變其設(shè)定補(bǔ)氣起充壓力的方法可顯著提高儲氣裝置的容積利用率。表8-10所示為某CNG加氣站的儲氣裝置瓶組（二區(qū)三線和三區(qū)四線）容積利用率測試結(jié)果。所謂二區(qū)三線是指加氣機(jī)設(shè)三條取氣線，即來自低壓瓶組、中壓瓶組和壓縮機(jī)三條線路。所謂三區(qū)四線是指加氣機(jī)四條取氣線，即來自低壓瓶組、中壓瓶組、高壓瓶組和壓縮機(jī)四條線路?，F(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》CJJ84—2000還推薦各瓶組內(nèi)天然氣補(bǔ)氣起充壓力和儲氣瓶數(shù)量的比值，見表8-11。站上儲氣裝置的設(shè)置容積大小，取決于加氣負(fù)荷、加氣時間（壓縮機(jī)供氣份額）和儲氣容積分區(qū)比例等因素，容積設(shè)置得稍大一些實際上可以減少壓縮機(jī)的啟動時間，以節(jié)省能耗和降低CNG的成本。按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇多級壓縮機(jī)，遵循的基本原則如下：1）典型的壓縮比為4：1；2）在相同中壓下，較低的吸入壓力選擇較多的級數(shù)；3）級數(shù)少和各級效率平衡的壓縮機(jī)較廉價和節(jié)能；4）壓縮比小，多級中間冷卻的壓縮機(jī)，一般m3/kW指標(biāo)較高；5）按照氣體狀態(tài)方程，為了最大限度升壓，需逐級優(yōu)化最小升溫。由此不難看出，根據(jù)加氣負(fù)荷大小，在CNG加氣子站安裝二級壓縮機(jī)就已經(jīng)足夠了，若吸入壓力較高（0.2～3.6MPa），其工作效率就顯著提高。CNG的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)已走過了六十余年的歷史，能提供成套加氣站設(shè)備和CNG壓縮機(jī)的公司很多，部分高吸入壓力、風(fēng)冷式和水冷式有潤滑的壓縮機(jī)可從表8-4中參考查閱。一般在加氣子站內(nèi)用于天然氣儲氣裝置之間的壓送和卸車所設(shè)置的小型壓縮機(jī)，應(yīng)符合下列規(guī)定：1）采用風(fēng)冷式壓縮機(jī)；2）由氣瓶轉(zhuǎn)運車供氣，進(jìn)氣壓力不小于0.6MPa；3）排氣壓力不大于25.0MPa；4）排氣量可按大于天然氣儲存量的20%計算，并按2～4h內(nèi)完成轉(zhuǎn)輸；加氣機(jī)又稱售氣機(jī)，與加氣柱不同，CNG汽車的加氣機(jī)，它裝有質(zhì)量流量計、壓力-溫度補(bǔ)償系統(tǒng)和微型計算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)加氣搶與汽車加氣接口的快速連接發(fā)出音響信號，加氣開始，經(jīng)從儲氣裝置順序取氣依次傳送輸氣參數(shù)設(shè)定值，在延時時間內(nèi)維持不變；直至“最終充氣壓力”，加氣過程結(jié)束音響信號為止，即可卸搶和靜電卡，完成一次充氣的全過程。和加油機(jī)一樣，加氣機(jī)顯示板上可讀出加氣量、單價和總價。單獨加滿CNG氣瓶所需時間根據(jù)車型大小而不同，一般為3～10min。除了在設(shè)備設(shè)置和管理上需要嚴(yán)格的安全措施之外，更重要的是必須設(shè)置壓力-溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，并根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整充氣結(jié)束時的加氣壓力，以防只向車載氣瓶過量充裝，其原因是天然氣和其它氣體一樣，會隨溫度的變化而膨脹和收縮，導(dǎo)致氣瓶內(nèi)壓發(fā)生相應(yīng)的變化。圖8-19為不同環(huán)境溫度下充氣校正關(guān)系曲線?，F(xiàn)在加氣機(jī)加氣壓力的溫度補(bǔ)償措施采用更先進(jìn)一些電子溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，應(yīng)用氣狀態(tài)方程及其計算公式軟件并設(shè)置壓力-溫度傳感器，以便計算出正確的最終壓力。同時，它也可解決由于壓縮過程發(fā)熱造成計量不準(zhǔn)確的問題加氣站收費的依據(jù)是加氣機(jī)給汽車車載氣瓶加氣時所顯示的計量值，計量表采用質(zhì)量流量計將測出的氣體流速反映到數(shù)字顯示器上。該流量計工作時需要外接電源，其傳感器對流體的溫度和流速有廣泛的適用范圍。加氣機(jī)包括過濾器、流量計、管道、閥件、加氣搶、儀表以及電氣裝置。在加氣機(jī)主機(jī)箱內(nèi)設(shè)置按不同進(jìn)氣壓力接管的切換閥門。加氣程序采用計算機(jī)控制系統(tǒng)。圖8-20為三區(qū)三線加氣機(jī)構(gòu)造圖。加氣機(jī)設(shè)置的數(shù)量應(yīng)根據(jù)加氣站的規(guī)模、加氣汽車數(shù)量等因素確定。汽車加氣搶的數(shù)量按一級站6~8臺、二級站2~6臺設(shè)置。汽車加氣時間可按4~6min/車次來計算。加氣系統(tǒng)設(shè)計壓力為25MPa。加氣速度按切換充裝壓力確定，在工作狀態(tài)下的單槍加氣速度不小于0.12m3/min，雙槍加氣速度不小于0.18m3/min；在最大工作壓差時的單槍加氣速度不大于0.25m3/min。3、CNG加氣站初步設(shè)計實例根據(jù)實踐經(jīng)驗，一個75L空的車載氣瓶可在2min內(nèi)充至20MPa，而且可認(rèn)為壓縮過程氣體終狀態(tài)的溫升與壓縮機(jī)或儲氣裝置來氣初狀態(tài)的溫度無關(guān)。若環(huán)境溫度為15℃，初態(tài)瓶內(nèi)氣溫為15℃、表壓為0MPa，充氣量為0m3；終態(tài)瓶內(nèi)氣溫為50℃、表壓為20MPa，此時應(yīng)用狀態(tài)方程可求出充氣量為17.1m3。經(jīng)一段時間，最終瓶內(nèi)氣溫與環(huán)境溫度（15℃）趨于平衡，瓶內(nèi)表壓為14MPa，充氣量仍為17.1m3。由此可以估測，按每輛車由儲氣裝置快充2min為基準(zhǔn)，那么一臺200m3/h排氣量的壓縮機(jī)每小時充裝10輛車是不成問題的。實際情況下車載氣瓶會有剩余氣，假設(shè)實際充氣量平均為氣瓶儲氣能力的90%，即等于15.4m3。對于快充加氣站，一般平均每輛車充氣過程用時6min。其中1min用于接通加氣搶，2~3min用于加氣，2~3min用于卸加氣搶和辦理支付手續(xù)。設(shè)計加氣系統(tǒng)需要評估如下可變因素：1）壓縮機(jī)大小及臺數(shù)。2）儲氣規(guī)模及儲氣裝置分區(qū)情況。3）加氣搶數(shù)量。4）每日充氣車輛數(shù)。5）是否預(yù)留慢充加氣系數(shù)。6）投資能力。為此，CNG加氣站初步設(shè)計應(yīng)考慮以下步驟：1）確定一日中和高峰小時欲充裝的汽車類型和數(shù)量。2）建立逐時加氣車輛數(shù)變化表，平均充裝量可按15.4m3/輛計算。3）選定充裝用時（快、中和慢速），CNG需要在高峰小時內(nèi)每個加氣搶按充裝10輛車計。4）確定優(yōu)先/順序系統(tǒng)及其儲氣容積利用率（%），參考表8-10.5）設(shè)定壓縮機(jī)型號及其所推薦的儲氣裝置瓶組大小，對較大型加氣站可參考如下壓縮機(jī)容量（m3/h）與儲氣水容積（m3）相對比例關(guān)系壓縮機(jī)200m3/h——儲2m3；壓縮機(jī)400m3/h——儲4m3；壓縮機(jī)800m3/h——儲8m3；6）做出逐時供需氣量平衡表。7）調(diào)整所需壓縮機(jī)或儲氣裝置瓶組，滿足加氣要求即告完成計算。4、CNG汽車及其基本性能CNG汽車的概念很廣。若以車載天然氣的形態(tài)，可把天然氣汽車區(qū)分為：壓縮天然氣、液化天然氣和壓力吸附式（用金屬）天然氣汽車。若以替代燃料的程度可把天然氣汽車區(qū)分為：壓縮天然氣單一燃料、壓縮天然氣和汽油切換兩用燃料以及壓縮天然氣加柴油噴射雙燃料汽車。實際應(yīng)用最為廣泛的是后兩種。由原裝汽油機(jī)改成適用于CNG的發(fā)動機(jī)，相對于柴油機(jī)的改裝要簡單容易得多，因為汽油機(jī)是奧托電火花點燃式內(nèi)燃機(jī)，但改裝后其功率要比原機(jī)下降8%以上。由于燃料的改變，天然氣以氣態(tài)進(jìn)入氣缸，點火提前角、壓縮比、空燃比控制和混合特性等還需要調(diào)整優(yōu)化。由原裝柴油機(jī)改成適用于單燃料CNG的發(fā)動機(jī)，則需將狄塞爾機(jī)改成奧托機(jī)，采用火花點火。天然氣燃點高，即使在高壓縮比（ε）之下也不易點著，若ε過高還易引發(fā)爆震，因此發(fā)動機(jī)需作較大的改動，以選擇合適的壓縮比。然而，天然氣的辛烷值高，抗爆性能好，改裝后其動力性不降低。改裝后的汽油或柴油車輛，由于要增加CNG氣瓶（公稱壓力20MPa）的荷載和隨之需提高車身高度（承載彈簧加力引起的），無疑其造價要比原車貴一些。根據(jù)1997年日本豐田汽車公司的經(jīng)驗，把汽油機(jī)和柴油機(jī)改裝后車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和污染物排放特性作了綜合比較，見表8-12.21世紀(jì)前夕，汽車制造商在全球生態(tài)環(huán)境惡化的壓力下，汽油機(jī)廣泛采用電子噴射、三元催化劑、O2傳感器和空燃比反饋控制技術(shù)等新技術(shù)。向超低排放技術(shù)發(fā)展，促使CNG汽車不能停留在簡單的燃料替代改造的水平，進(jìn)一步跨向CNG汽車發(fā)動機(jī)整機(jī)性能優(yōu)化匹配的研制和開發(fā)。CNG在火花點火式汽油機(jī)上的應(yīng)用技術(shù)主要是混合器的改進(jìn)，由機(jī)械調(diào)節(jié)改成電子控制，進(jìn)而又變成全電子數(shù)字控制，其控制功能日趨完善。CNG在重型柴油機(jī)上引燃柴油和CNG的形式，圍繞其引燃油量和氣量的控制問題，已進(jìn)入到電子控制時代。還有一項是圍繞著發(fā)動機(jī)效率、燃料經(jīng)濟(jì)性、動力性和排放性能的問題，采用了理論空燃比反饋控制和稀燃技術(shù)等。具有新技術(shù)特點的CNG單一燃料汽車見圖8-21，其CNG燃料系統(tǒng)如圖8-22所示。評價新技術(shù)在整車性能上的成效