CNG加氣站儲(chǔ)氣系統(tǒng)方案

1、CNG加氣站儲(chǔ)氣系統(tǒng)方案1.CNG加氣站儲(chǔ)氣系統(tǒng)目前，儲(chǔ)氣方案主要有儲(chǔ)氣瓶組，儲(chǔ)氣罐組（ASME容器單元）、地下儲(chǔ)氣井組三種方案可供選擇。用于一家工廠加氣站的三臺(tái) ASME容器，為廠內(nèi)的汽車、卡車及運(yùn)輸材料的車輛充加天然氣18 臺(tái)容器的成套設(shè)備用于儲(chǔ)存 3， 000psi 的壓縮氣 體。利用DOT容器和ABS認(rèn)可的鋼結(jié)構(gòu)組裝而成的船業(yè)運(yùn)輸用的單元設(shè)備。它們堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)可以允許這些單元設(shè)備重疊放置，以節(jié)省空間。2. 儲(chǔ)氣瓶組利用率儲(chǔ)氣瓶組利用率是加氣站儲(chǔ)氣瓶組運(yùn)行的個(gè)重要指 標(biāo)。一方面儲(chǔ)氣瓶組是加氣站設(shè)備投資的一個(gè)重要組成部 分，若選取不當(dāng)將會(huì)提高加氣站的投資成本，造成資源的浪 費(fèi)；另方面儲(chǔ)氣瓶組

2、的失效主要是疲勞破壞，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組 利用率低的時(shí)候就會(huì)增加充、放氣的次數(shù)，影響儲(chǔ)氣瓶組的 壽命。因此，有必要結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果對(duì)儲(chǔ)氣瓶組利用率的 問題進(jìn)行分析研究。由前列計(jì)算結(jié)果可以看出， 影響儲(chǔ)氣瓶組利用率的主 要有兩個(gè)因素：一是儲(chǔ)氣瓶組的分組情況；二是低、中、高 壓之間的切換壓差，即加氣順序控制加氣流量的大小。儲(chǔ)氣瓶組適當(dāng)分組可以提高氣體利用率。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng) 儲(chǔ)氣瓶組高、中，低壓配比為 1：2：3或 2：3：4時(shí)比較合 適，即低壓瓶組的比例適當(dāng)增加時(shí)，氣體利用率就會(huì)較高， 最高可達(dá) 40以上。 理 論計(jì)算表明， 對(duì)于單個(gè)車載氣瓶的出租車(50L)來說，儲(chǔ)氣瓶組的氣體利用率相對(duì)較高，比如在高、

3、中、低壓配比為 2：3:4 時(shí)，儲(chǔ)氣瓶組可對(duì) 123 輛出租車加氣； 高、中、低壓配比為 3：3：3時(shí)，儲(chǔ)氣瓶組可對(duì) 121 輛出租 車加氣；高、中、低壓配比為 4：3：2 時(shí)，儲(chǔ)氣瓶組只能對(duì) 115 輛出租車加氣，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣瓶組氣體利用率分別為 40 5， 40 1， 37.9。切換壓差對(duì)氣體利用率的影響較大。在保證加氣速度不 會(huì)受到太大影響的前提下， 適當(dāng)減小順序控制加氣流量的大 小，可以提高氣體利用率，井增加被加氣車輛的數(shù)量。不過 這是以犧牲加氣時(shí)間為代價(jià)的。六、子站工作過程模擬 以子站具有一般往復(fù)活塞壓縮機(jī)增壓的系統(tǒng)為例。 轉(zhuǎn)運(yùn)槽車以 20MPa 的壓力氣體從母站運(yùn)往子站，首先 子站壓

4、縮機(jī)二級(jí)缸啟動(dòng)，壓縮氣體至 25MPa 存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ) 氣庫(kù)中，從而可對(duì)車輛進(jìn)行兩級(jí)加氣 (先由轉(zhuǎn)運(yùn)車作低壓瓶組 對(duì)車輛加氣 然后由現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)作高壓瓶組對(duì)車輛加氣 )；當(dāng) 轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)氣體壓力降到 7.5MPa 時(shí)，壓縮機(jī)一、二級(jí)缸均啟 動(dòng)，天然氣經(jīng)兩級(jí)壓縮到 25MPa 存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)中，對(duì) 車輛進(jìn)行兩級(jí)加氣。當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)壓力降到 3MPa 時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)車 運(yùn)往母站進(jìn)行加氣。（一）計(jì)算條件 在對(duì)子站工作過程進(jìn)行分析之前，為了便于分析計(jì)算， 做以下合理的規(guī)定與假設(shè)：1）子站設(shè)轉(zhuǎn)運(yùn)車兩輛 （8 只氣瓶，幾何容積 18m3， ），現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)為6個(gè)2m3的儲(chǔ)氣瓶組，子站每天供氣量為兩輛轉(zhuǎn) 運(yùn)車的氣量；2）天然

5、氣子站壓縮機(jī) 1臺(tái)，進(jìn)口壓力在320MPa之間， 平均流量為 1200m3h：3）以出租車為例.其儲(chǔ)氣瓶容積為0.05m3 ,汽車儲(chǔ)氣瓶初始?jí)毫?.0MPa，設(shè)計(jì)工作壓力 20MPa，加氣過程中溫度保持不變，恒為 20 C：4）加氣站內(nèi)設(shè)雙槍加氣機(jī)兩臺(tái)，儲(chǔ)氣瓶組向出租車加氣 的時(shí)間約為 3min 輛，不考慮壓縮機(jī)直接對(duì)出租車供氣。由于采用儲(chǔ)氣瓶組加氣具有比壓縮機(jī)最大排量大得多的加 氣能力， 因此在一定時(shí)間內(nèi)采用儲(chǔ)氣瓶組加氣將比壓縮機(jī)直 供氣能充滿更多的車輛。同時(shí)，由于加氣過程的隨機(jī)性，壓 縮機(jī)對(duì)出租車直供氣卻是不可避免的， 故在此假設(shè)不考慮壓 縮機(jī)直接對(duì)出租車加氣是一種保證最大加氣車輛數(shù)的理

6、想 情況。（二）子站工作過程模擬 子站的壓縮天然氣汽車加氣過程和儲(chǔ)氣瓶組的補(bǔ)氣過 程原理基本相同，但比常規(guī)站要簡(jiǎn)單得多。首先轉(zhuǎn)運(yùn)車向現(xiàn) 場(chǎng)儲(chǔ)氣瓶組加壓至 25MPa ，由轉(zhuǎn)運(yùn)車與現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氣瓶組組成二 級(jí)系統(tǒng)對(duì)出租車加氣。當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組的壓力低于 20MPa 時(shí)， 轉(zhuǎn)運(yùn)車中的天然氣又由壓縮機(jī)向儲(chǔ)氣瓶組補(bǔ)氣至25MPa ，重新構(gòu)成二級(jí)加氣系統(tǒng)對(duì)出租車加氣，直至轉(zhuǎn)運(yùn)車壓力低于 3MPa 時(shí)運(yùn)往母站加氣。具體分析計(jì)算過程不在此贅述。通過上述假設(shè)和計(jì)算公式，可對(duì)子站每天的運(yùn)行狀況進(jìn) 行模擬計(jì)算， 從而得到轉(zhuǎn)運(yùn)車及儲(chǔ)氣瓶組對(duì)出租車加氣的車輛數(shù)以及壓縮機(jī)的工作時(shí)間，如圖236 所示HO-120：|轉(zhuǎn)運(yùn)車與地血儲(chǔ)氣瓶紐矜勺輔供代 樂縮機(jī)給地面蓿氣瓶組充氣00防眇10 馨-««*¥ W51_44門5tr66120|1515時(shí)問/h用2-36子姑儲(chǔ)氣瓶組加氣車輛數(shù)及壓縮機(jī)匸作時(shí)間圖L26從圖中可以看出，選用上述設(shè)備時(shí)，日加氣出租車車輛 數(shù)可達(dá)680輛/ d （日加氣量約為7900Nm3/d ,其中約34 % 的氣體是不經(jīng)過壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣裝置充裝到汽車的，而66%的氣體則是經(jīng)過壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣裝置充裝到汽車氣瓶的）,壓縮機(jī)啟動(dòng)12次/d，壓縮機(jī)總運(yùn)行時(shí)間 4.3h。天然氣充裝壓縮機(jī)