壓縮天然氣供應(yīng)站技術(shù)培訓(xùn)教材

壓縮天然氣供應(yīng)站技術(shù)培訓(xùn)教材

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(jì)算月、小時(shí)用氣量

峰值比不計(jì)采暖用量的小時(shí)用氣量峰值可能要大數(shù)倍之多。

因此，在規(guī)劃階段時(shí)必須對(duì)城鎮(zhèn)氣化對(duì)象作縝密的調(diào)查研

究。

CNG供城鎮(zhèn)作燃料的另一個(gè)特點(diǎn)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(jí)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(wèn)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(duì)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(jì)的內(nèi)容包括：卸氣、調(diào)壓、儲(chǔ)氣、

計(jì)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(chǔ)氣方式選次高壓級(jí)

儲(chǔ)存較為合理，其儲(chǔ)氣能力不小于供應(yīng)站計(jì)算月平均日2?3

天的用氣量，并且供應(yīng)站的計(jì)算月平均日供應(yīng)量不小于

6000m3/do

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(cāng)庫(kù)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(yùn)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(duì)加氣柱的要求。

供應(yīng)站內(nèi)天然氣次高壓、重要儲(chǔ)氣設(shè)施及調(diào)壓計(jì)量裝置

與站外建、構(gòu)筑物的防火間距應(yīng)參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)

計(jì)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(chǔ)氣區(qū)和配套設(shè)施區(qū)組成。生

產(chǎn)儲(chǔ)氣區(qū)包括卸氣柱、調(diào)壓、計(jì)量、儲(chǔ)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(yùn)車

出、入的地方。供應(yīng)站設(shè)高度不低于2.2m的非燃燒實(shí)體圍

墻；面向氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)、出道路的一側(cè)宜敞開(kāi)，也可建非實(shí)

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(chǔ)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(jì)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(jì)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20MPaoCNG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，

調(diào)壓計(jì)量裝置與站內(nèi)建、構(gòu)筑物的防火間距/m表8-5

名稱防火間距

明火或散發(fā)火花地點(diǎn)、室外變電站30

民用建筑25

熱水鍋爐房20

站內(nèi)道路5

一、二級(jí)10

其他建筑耐火等級(jí)

三、四級(jí)15

站區(qū)圍墻10

不影響觀察操作，并在開(kāi)箱門(mén)作業(yè)時(shí)不影響CNG氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)

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(duì)于采用中、次高壓儲(chǔ)氣

的輸配系統(tǒng)設(shè)三級(jí)調(diào)壓流程的專用調(diào)壓箱，選取第二級(jí)調(diào)壓

出口聯(lián)通儲(chǔ)罐，且按儲(chǔ)氣工藝要求在儲(chǔ)氣罐出口設(shè)置調(diào)壓

器。在其一級(jí)、二級(jí)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(guò)程焦耳-湯姆遜效應(yīng)補(bǔ)償

熱功率計(jì)算，熱源采用天然氣鍋爐的循環(huán)熱水。在每級(jí)調(diào)壓

器前、后必須設(shè)相應(yīng)的壓力表、溫度計(jì)。CNG專用調(diào)壓箱的

通過(guò)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(shí)不小于2次，并設(shè)泄漏報(bào)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5mo

供應(yīng)站內(nèi)設(shè)置在壓力小于1.6MPa的管線上的計(jì)量?jī)x表,

計(jì)量精度不低于1.0級(jí)，以n?為單位顯示，最小分度值為

1.0m3,計(jì)量時(shí)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(yùn)車的數(shù)

量和運(yùn)輸距離等因素確定，但不少于兩個(gè)卸氣柱及相應(yīng)的汽

車轉(zhuǎn)運(yùn)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(wú)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(zhǎng)度為2.5?5.0m,

軟管總成能耐壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的2倍以上，并配置與氣瓶轉(zhuǎn)

運(yùn)車充、卸接口相應(yīng)的快裝卡套加氣嘴接頭。

次高壓儲(chǔ)罐的選型，要根據(jù)城鎮(zhèn)輸配系統(tǒng)所需儲(chǔ)氣總?cè)?/p>

積、輸配管網(wǎng)壓力和儲(chǔ)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(chǔ)罐的設(shè)計(jì)制造按現(xiàn)行國(guó)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(chǔ)罐工藝安裝設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)

燃?xì)庠O(shè)計(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)

范》GB50052中的“二級(jí)負(fù)荷”進(jìn)行設(shè)計(jì)。生產(chǎn)區(qū)的防爆等

級(jí)按《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中的“1區(qū)”

的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。

進(jìn)入CNG供應(yīng)站的氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車應(yīng)滿足《機(jī)動(dòng)車安全技

術(shù)條件》GB7258的驗(yàn)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(guò)能力4000m3/h)和調(diào)峰儲(chǔ)罐(700n?水容積)。

720000

6500

2000

3160

3000.

小:，：，1

圖8TlCNG供應(yīng)站平面布置圖

1一球罐(400m5),i2一臥罐(3X100m3)i3一謂壓裝置(4000m3/h)?4—卸氣臺(tái)；

5一消防水池；6—消防水裂房；7—辦公用房，8—警衛(wèi)室j9一庠房；10—配電柜

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(yùn)車對(duì)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(jí)換熱

器、調(diào)壓器、一和二級(jí)放散閥組成；

3）流量計(jì)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(tái)）；

6）加熱系統(tǒng)（燃?xì)忮仩t、熱水泵等）；

7）調(diào)峰儲(chǔ)罐系統(tǒng)。

按三級(jí)調(diào)壓的CNG供應(yīng)站工藝流程見(jiàn)圖8-12.

上述系統(tǒng)之2）、3）、4）及其在線儀表和儲(chǔ)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(guó)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(jí)調(diào)壓工藝流程和三

級(jí)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(jí)調(diào)壓）工藝流程見(jiàn)圖8-13,其要

點(diǎn)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(yùn)車裝卸主控閥連接好，20MPa的CNG通過(guò)進(jìn)口

球閥和高壓切斷閥進(jìn)入一級(jí)換熱器。在一級(jí)換熱器內(nèi)以循環(huán)

熱水對(duì)氣體進(jìn)行加熱后經(jīng)一級(jí)調(diào)壓器壓力減到3.0?

7.5MPa；再經(jīng)二級(jí)換熱器加熱和二級(jí)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(chǔ)氣系統(tǒng)，在用氣

高峰時(shí)儲(chǔ)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(guò)三級(jí)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(duì)天然氣進(jìn)行計(jì)量和加臭后，便可輸配到城鎮(zhèn)中壓管網(wǎng)。調(diào)

峰儲(chǔ)氣罐有三種功能：一是高峰時(shí)補(bǔ)充三級(jí)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(shí)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(wú)氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車卸

氣時(shí)保持不間斷供氣。值得注意的是，

圖8-12CNG供應(yīng)站工藝流程圖

1一球?(400m3)|2—臥罐(3X100ms)i3一調(diào)壓裝置UOOOmVh),

4一卸氣臺(tái)，5—渦輪流量計(jì)；6一加臭機(jī),7一循環(huán)熱水鍋爐

圖873CNG專用調(diào)壓箱《三級(jí)調(diào)壓)工藝流程圖

1一控制臺(tái)；2.29—高壓球閥；3—自動(dòng)切斷閥?4一過(guò)渡器；5—溫度傳感器；6-排污閥；7一—

級(jí)調(diào)壓器；8.2】一溫度計(jì)，9—一級(jí)放散閥，】0—截止閥；11一二級(jí)調(diào)壓器,】2-三級(jí)調(diào)壓器；

13-蝶閥；14一三級(jí)自動(dòng)切換閥，】5—儲(chǔ)氣系統(tǒng)出口調(diào)壓器；16-二級(jí)出口球閥；17—二級(jí)放散閥；

18一壓力表；19一溫度傳感器，20—壓力變送器；22—三級(jí)放散閥；23—Y型過(guò)濾器；24—旁通閥,

25一計(jì)量表；26一加臭機(jī)；27-燃?xì)鈭?bào)警器；28一熱水鍋爐前調(diào)壓器

儲(chǔ)氣罐出口管道應(yīng)接在三級(jí)調(diào)壓器之前。

與專用調(diào)壓箱配套的中央控制臺(tái)可對(duì)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(jí)和二級(jí)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(jí)和二級(jí)

換熱器回水溫度；一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)調(diào)壓器出口壓力；入口

高壓切斷閥啟閉；流量計(jì)參數(shù)；燃?xì)鉂舛葓?bào)警和加臭機(jī)劑量

等。

各種設(shè)計(jì)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(jí)調(diào)壓前兩級(jí)

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?20c范圍內(nèi)。

3、氣體絕熱節(jié)流膨脹過(guò)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(mén)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(huì)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(huì)出現(xiàn)溫度變化，其大小和方向

同當(dāng)時(shí)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(yàn)區(qū)段內(nèi)不做外功，節(jié)流過(guò)程只是一個(gè)

穩(wěn)定流動(dòng)初、終態(tài)燧值相等的降壓過(guò)程，情形見(jiàn)圖8-14和圖

8-15o

用914節(jié)流過(guò)程圖8-15理想氣體絕熱節(jié)流過(guò)程

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(jì)算

Q=q￡p(△PdT/dP+△T)

(8-1)

式中Q——熱功率，kJ/h；

3

qn——標(biāo)準(zhǔn)體積流量，m/h;

3

Cp——?dú)怏w容積定壓熱熔，kJ/(m?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/MPao

上式中，若d!7dP作為常數(shù)來(lái)計(jì)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(CHD的狀態(tài)圖來(lái)確定。在其初態(tài)參數(shù)Pi、Ti已知

時(shí)，可確定初狀態(tài)點(diǎn)的熔值％。按焦耳-湯姆遜系數(shù)(Mj)

的定義：絕熱節(jié)流其焰不變。這樣，由終狀態(tài)的焰h2=h］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^AT/AP=(「f)/(Pif)

(8-2)

在工程界，一般把微分的溫度降都近似取為常數(shù)來(lái)確定

天然氣的焦耳-湯姆遜系數(shù)平均值。例如，在高壓長(zhǎng)輸系統(tǒng)中,

對(duì)于CH,含量大于85%的天然氣，其M］平均值可按下式計(jì)

算

Mj=1(0.98X1Q6-1.5)

(8-3)

CpTav

Cp=A]+A?Tav__A3

3

Tav

(8-4)

式中Tav——計(jì)算平均溫度，K；

Cp——天然氣的質(zhì)量定壓熱熔，kJ/(kg?K)；

Ai------常數(shù)1.695；

A2——常數(shù)1.838XI。"

6

A3——1.96X10(Pav-0.1)

Pav——計(jì)算平均壓力，MPa.

為了估算方便可取Mj值為4℃/MPao

這樣根據(jù)天然氣流的參數(shù)可確定計(jì)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。

【例8-1］有一通過(guò)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(jí)換熱所需的熱功率。設(shè)定

CNG參數(shù)：第一級(jí)調(diào)壓參數(shù)為Pi=20MPa,P2=75MPa；

第二級(jí)調(diào)壓參數(shù)為Pi=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(jí)降壓附加溫差取5K計(jì)算。

解：根據(jù)計(jì)算公式(8-1)計(jì)算。

(1)第一級(jí)換熱器所需的熱功率Q1

Qi=qnCp(APdT+AT)

dP

=4000X1.65X[(20-7.5)X4+5]

=4000X1.65X55

=363000(kJ/h)

(2)第二級(jí)換熱器所需的熱功率Q2

Q2=qnCp(APdT+AT)

dP

=4000X1.65X[(7.5-1.6)X4+5]

M000X1.65X28.6

=188760(kJ/h)

(3)理論總熱功率Q

Q=Qi+Q2=363000+188760=551760(kJ/h)

2)CNG壓能的回收問(wèn)題

CNG的露點(diǎn)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(guò)程的冷效應(yīng)問(wèn)題不會(huì)對(duì)膨脹機(jī)帶來(lái)

許多麻煩，這是對(duì)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-『G|

計(jì)算透平發(fā)電機(jī)出力J——二

計(jì)算公式如下J____[7

L=GAHjr)Tr)G圖ST，透平發(fā)電機(jī)熱力系統(tǒng)絕熱常降計(jì)算圖

(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焙降，

kJ/kg；

r)T——透平機(jī)效率，取0.82；

gG——發(fā)電機(jī)效率，取0.95；

(2)絕熱熔降的計(jì)算絕熱蠟降按下式計(jì)算

(K-l)

△HkCpT/l—(Pi/P2)(8-6)

式中Cp-----天然氣質(zhì)量定壓熱容，kJ/(kg,K)

「——天然氣入口溫度，K

Pi——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(jì)算透平機(jī)出口天然

氣溫度由下式熱焙計(jì)算

Hi2=Hi'-3600L(8-7)

式中Hi1,Hi2——天然氣入口(1)、出口(2)狀

態(tài)下的熱焰，kJ/(kg?K)；

L——透平機(jī)對(duì)外做功量，kW；

3600——熱工當(dāng)量，lkW-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(shí)基準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.75kg/n?；

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=L3。從理論上，估算透平

發(fā)電機(jī)輸出功率。

解：由公式(8-6)得

△HFCpTttl-(PI/PZ^KT'"]

=2.2X293X[1-(2/20)(k3-1)/L3]

=265(kJ/kg)

由公式(8-5)的

L=GAHj獷9G

=(4000X0.75/3600)X265X0.82X0.95

172(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(guó)的大氣污染情況相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)國(guó)家環(huán)保局的數(shù)據(jù)，全國(guó)

660各大、中城市的大氣環(huán)境檢測(cè)結(jié)果顯示，大氣環(huán)境質(zhì)量

達(dá)到國(guó)家一級(jí)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(shì)的一個(gè)有效的途徑。1998年1月，全國(guó)燃?xì)?/p>

汽車協(xié)調(diào)小組提出了我國(guó)發(fā)展燃?xì)馄嚨墓ぷ髟O(shè)想和實(shí)施

建議；同年7月，選出了北京、上海、重慶等12個(gè)城市作

為推廣天然氣汽車（NGV）的實(shí)驗(yàn)示范城市。從趨勢(shì)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(guó)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(yíng)效益等要素。一般情況下，對(duì)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(guó)外經(jīng)營(yíng)CNG汽車加氣站的經(jīng)驗(yàn)表明，采取子、母站運(yùn)營(yíng)

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(dú)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(duì)擬設(shè)點(diǎn)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(dú)設(shè)置或與加油站合建的CNG加氣站，氣源由氣

瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車供應(yīng)；

2）合建站根據(jù)儲(chǔ)油、儲(chǔ)氣容器的容積按表8-6劃分等級(jí);

合建站的等級(jí)劃分

表8-6

油品儲(chǔ)罐容積/n?壓縮天然氣瓶總?cè)?/p>

級(jí)別

總?cè)莘e單罐容積積/n?

一級(jí)61.1〈50

<12

二級(jí)<60W30

注：表中油品總?cè)莘e系汽油儲(chǔ)罐容積，柴油儲(chǔ)罐容積乘系數(shù)

0.5后計(jì)入總?cè)莘e。

3）城鎮(zhèn)建成區(qū)內(nèi)不宜建一級(jí)合建站；

4）對(duì)重要公共建筑和涉及國(guó)計(jì)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(jì)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(shí)間確定；

7）加氣機(jī)的額定工作壓力為20Mpa；

8）加氣機(jī)的計(jì)量精度不低于1.0級(jí)，計(jì)量單位可用m3

或kg,最小分度值0.In?或0.1kg；

9）加氣速度不大于0.25m'/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(jì)與CNG供應(yīng)站的要求相同。

單獨(dú)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。

油罐、加油機(jī)和通氣管管口與站外建、構(gòu)筑物防火距離/m___________表8-7

一■—?jiǎng)e直埋地下臥式油■及旁通管

項(xiàng)目'J-----------------通氣管管口加油機(jī)

一級(jí)站二級(jí)站

重要公共建筑物50505050

明火或散發(fā)火花地點(diǎn)30251818

一類保護(hù)物25201616

民用建筑物保護(hù)類

二類保護(hù)物20161212

別

三類保護(hù)物16121010

站外甲、乙類物品生產(chǎn)廠房及庫(kù)房和甲、乙

25221818

類液體儲(chǔ)罐

其他類物品生產(chǎn)廠房、庫(kù)房和丙類液體儲(chǔ)罐

18161515

以及容積不大于50m3的埋地甲、乙類液體儲(chǔ)罐

室外變配電站25221818

鐵路22222222

快速路、主干路10886

城市道路

次干路、支路8665

國(guó)家一、二級(jí)1.5倍桿高1?0倍桿高不應(yīng)跨越加油站

架空通信線

一般不應(yīng)跨越加油站不應(yīng)跨越加油站不應(yīng)跨建加油站

架空電力線路】?5倍桿高1.0倍桿高不應(yīng)跨越加油站

注：1.對(duì)柴油■及其通氣管和柴油加油機(jī)，本表距離可成少50%.

2.對(duì)汽油■及其通氣管?若設(shè)有卸油油氣回收系統(tǒng)，本衰距離可減少20%；若同時(shí)設(shè)有卸油和加油油氣回收系統(tǒng)，

本衰距離可減少30%,但均不得小于5m.

3.油罐、加油機(jī)與站外小于或等于1000kV-A箱式變壓器、桿裝變壓器的防火距離,可按上表的室外變配電站防火

距離減少20%.

4.油?、加油機(jī)與郊區(qū)公路的防火距離按照城市道路確定；高速、I、U級(jí)公路按照城市快速路、主干路確定j

01、IV級(jí)公路按照城市次干路、支路確定.''-

對(duì)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(chǔ)氣裝置之間，同時(shí)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(jì)

加氣站宜由CNG的接受、儲(chǔ)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(chǔ)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?/p>

術(shù)規(guī)范》CJJ84—2000的相關(guān)要求進(jìn)行布置。

加氣站內(nèi)CNG儲(chǔ)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。

壓縮天然氣儲(chǔ)氣裝置與站內(nèi)設(shè)施的防火間距/m表8-8

~―---------站級(jí)別CNG儲(chǔ)氣裝置

項(xiàng)目JJ---------------

一級(jí)站二級(jí)站

地下汽、柴油罐—6

地下罐通氣管管口—8

壓縮機(jī)間44

調(diào)壓器間44

燃?xì)鉄崴疇t間1816

加氣機(jī)（加油機(jī)）86

站房86

道路54

圍墻3

注：地下油罐的通氣管管口宜布置在CNG儲(chǔ)氣裝置及其放散管管口的上風(fēng)側(cè)，距地面不應(yīng)小于4.0m?且應(yīng)比站內(nèi)

天然氣放散管管口低1.0m以上.

加氣站、合建站內(nèi)設(shè)施之間的防火間距/m衰8-9

~―-_____名稱調(diào)壓器間、壓

燃?xì)鉄崴疇t間加氣機(jī)放散管管口車載氣瓶

項(xiàng)~~------------縮機(jī)間

地下油罐68664

地下罐通氣管管口612664

站房4—464

車載氣瓶31243—

加氣機(jī)（加油機(jī)）6124.564

燃?xì)鉄崴疇t間12—162016

消防泵房、水池吸水匚8—6——

道路22一2一

圉墻22—3—

壓縮機(jī)間、調(diào)壓器間4106一3

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(shí)體圍墻；面向車輛進(jìn)、出口道路的一

側(cè)宜敞開(kāi)，也可建造非實(shí)體圍墻、柵欄；車輛進(jìn)、出口要分

開(kāi)設(shè)置。

加氣站、合建站內(nèi)的停車場(chǎng)和道路設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)诬嚨缹?/p>

度不小于3.5m,雙車道寬度不小于6.5m；氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)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(chǎng)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(shí)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(yùn)車額定壓力為20MPa）,也不需要對(duì)天然氣再進(jìn)

行預(yù)處理。對(duì)負(fù)荷不均勻的快充加氣系統(tǒng)，除了和配置容量

和級(jí)數(shù)較少的多級(jí)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(jiǎn)

圖。

60000

氣

公

瓶

交

轉(zhuǎn)

車

運(yùn)

隊(duì)

0車

0

0用

8

-房

編號(hào)建設(shè)項(xiàng)目名稱建筑面積/n?

①營(yíng)業(yè)辦公用房72

②設(shè)備區(qū)143

③加氣機(jī)罩棚150

說(shuō)明：本站主體設(shè)旅占地面積為5000小

建筑面積為365m）車隊(duì)用房面積為360m2

編號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量

1加氣機(jī)（單槍）2套

2撬裝壓縮機(jī)1套

3循環(huán)冷水機(jī)組1組

4儲(chǔ)氣瓶組（3個(gè)）1組

5卸氣柱（單槍）2個(gè)

圖8T7加氣站主體設(shè)施平面布置圖（單位：mm）

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(yùn)車的卸氣主控閥接好。經(jīng)優(yōu)先/順序控制盤(pán)選擇

啟動(dòng)順序控制閥，在壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣裝置和加氣機(jī)之間形成以

下四種流程：

1）氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車一加氣機(jī)（計(jì)量）一充裝載氣瓶；

2）氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車一壓縮機(jī)一加氣機(jī)（計(jì)量）一充裝車載

氣瓶；

3）儲(chǔ)氣裝置一加氣機(jī)（計(jì)量）一充裝載氣瓶；

4）氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車一壓縮機(jī)-＞儲(chǔ)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(guò)一系列

氣動(dòng)閥或電動(dòng)閥不斷的切換，控制著儲(chǔ)氣裝置瓶組的取氣順

序和壓縮機(jī)的自動(dòng)啟閉。隨著CNG汽車車載氣瓶一輛接一

輛地取氣，站上儲(chǔ)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(shí)則按充氣順序原則把車載氣瓶切換

到更高一級(jí)的瓶組取氣，依次逐級(jí)階式起充轉(zhuǎn)移儲(chǔ)氣裝置中

各瓶組的氣體。當(dāng)加氣負(fù)荷很大且儲(chǔ)氣裝置無(wú)法滿足車載氣

瓶取氣時(shí)，可以啟動(dòng)壓縮機(jī)直接向車載氣瓶補(bǔ)氣直至定級(jí)壓

力。這樣，以低、中、高壓瓶組順序取氣優(yōu)先級(jí)和壓縮機(jī)補(bǔ)

氣為最優(yōu)先級(jí)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(dòng)。

儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)出儲(chǔ)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。

【8-3】設(shè)有6個(gè)水容積為In?氣瓶所組成的儲(chǔ)氣裝置，

設(shè)定最高儲(chǔ)氣壓力為25MPa0汽車CNG氣瓶取氣時(shí)使儲(chǔ)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(yùn)行，試分析計(jì)算其容積利用率（為簡(jiǎn)

單計(jì)，不考慮壓縮因子）。

解：［方案1）設(shè)上述6個(gè)氣瓶不分組，直接用于為氣瓶

充氣到壓力20MPa,則全部6個(gè)氣瓶可供利用的壓差5MPa,

其容積利用計(jì)算如下

儲(chǔ)氣裝置容積利用率=儲(chǔ)氣裝置可供出氣量

最高儲(chǔ)氣壓力下儲(chǔ)氣裝置的總

氣量

二（250—200）X6=300二20%

250X61500

（方案2）將儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)算如下

儲(chǔ)氣裝置容積利用率=各區(qū)瓶組可供出氣量之和

最高儲(chǔ)氣壓力下儲(chǔ)氣裝置的總氣量

二3義（250—131）+2義（250—182）

+（250—200）=36.2%

250X6

通過(guò)上述兩種儲(chǔ)氣裝置利用方案的比較可見(jiàn)，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(chǔ)氣

裝置的容積利用率。

表8-10所示為某CNG加氣站的儲(chǔ)氣裝置瓶組（二區(qū)三

線和三區(qū)四線）容積利用率測(cè)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(lái)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(lái)自低壓

瓶組、中壓瓶組、高壓瓶組和壓縮機(jī)四條線路。

某CNG加氣站儲(chǔ)氣裝置瓶組容積利用率?8-10

項(xiàng)目目標(biāo)充氣時(shí)間快速2min中速4min慢速6min

低壓瓶組起充壓力MPa/容積比%17.5/7015/7010/70

中壓瓶組起充壓力MPa/容積比%20/3017.5/3015/30

儲(chǔ)氣裝置的容積利用率/%273754

低壓悲組起充壓力MPa/容積比%15/5010/507.5/50

中壓瓶組起充壓力MPa/容積比%17.5/3015/3012.5/30

高壓瓶組起充壓力MPa/容積比％20/2017.5/2015/20

的氣裝置的容積利用率/%334858

注，1.以壓縮機(jī)出口壓力20MPa充人儲(chǔ)氣裝置和車載氣瓶時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)總?cè)莘e為100%作基準(zhǔn).

2.在三區(qū)四線流程中，儲(chǔ)氣裝置的低、中、高壓瓶組的幾何容積分別占總?cè)莘e的比例為50%、30%和20%.

3.在二區(qū)三線流程中，儲(chǔ)氣裝置的低、中壓瓶組的幾何容積分別占總?cè)莘e的比例為70%和30%.

現(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(chǔ)氣瓶數(shù)量的

比值,見(jiàn)表8-11。

各瓶組內(nèi)天然氣補(bǔ)，起充壓力和信氣瓶數(shù)量的比值__________________表，8Tl

項(xiàng)目低壓瓶組中壓瓶組高壓瓶組

瓶組內(nèi)天然氣補(bǔ)氣起充壓力/MPa12.018.022.0

瓶組之間儲(chǔ)氣瓶數(shù)量的比值2.5~3.01.5-2.01.0

站上儲(chǔ)氣裝置的設(shè)置容積大小，取決于加氣負(fù)荷、加氣

時(shí)間（壓縮機(jī)供氣份額）和儲(chǔ)氣容積分區(qū)比例等因素，容積

設(shè)置得稍大一些實(shí)際上可以減少壓縮機(jī)的啟動(dòng)時(shí)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(jí)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(jí)數(shù)；

3）級(jí)數(shù)少和各級(jí)效率平衡的壓縮機(jī)較廉價(jià)和節(jié)能；

4）壓縮比小，多級(jí)中間冷卻的壓縮機(jī)，一般n?/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(jí)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(jí)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(guò)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(rùn)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(chǔ)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(yùn)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(chǔ)存量的20%計(jì)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(jì)、壓力-溫度補(bǔ)償系統(tǒng)和微型計(jì)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(hào)，加氣開(kāi)

始，經(jīng)從儲(chǔ)氣裝置順序取氣依次傳送輸氣參數(shù)設(shè)定值，在延

時(shí)時(shí)間內(nèi)維持不變；直至“最終充氣壓力”，加氣過(guò)程結(jié)束

音響信號(hào)為止，即可卸搶和靜電卡，完成一次充氣的全過(guò)程。

和加油機(jī)一樣，加氣機(jī)顯示板上可讀出加氣量、單價(jià)和總價(jià)。

單獨(dú)加滿CNG氣瓶所需時(shí)間根據(jù)車型大小而不同，一般為

3?lOmin。

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

用819不同環(huán)境?皮下充氣凡力校正關(guān)系曲線

調(diào)整充氣結(jié)束時(shí)的加氣壓力，?或w.壓力為

20Mp.的氣體壓力--度關(guān)線??岐2一?度林

■91體戊狀$<2or)II力力25Mp.的r,體壓

以防只向車載氣瓶過(guò)量充裝，力-■友關(guān)系?城

其原因是天然氣和其它氣體一樣，會(huì)隨溫度的變化而膨脹和

收縮，導(dǎo)致氣瓶?jī)?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。

現(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(jì)算公式軟件并設(shè)

置壓力-溫度傳感器，以便計(jì)算出正確的最終壓力。同時(shí)，它

也可解決由于壓縮過(guò)程發(fā)熱造成計(jì)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題

加氣站收費(fèi)的依據(jù)是加氣機(jī)給汽車車載氣瓶加氣時(shí)所

顯示的計(jì)量值，計(jì)量表采用質(zhì)量流量計(jì)將測(cè)出的氣體流速反

映到數(shù)字顯示器上。該流量計(jì)工作時(shí)需要外接電源，其傳感

器對(duì)流體的溫度和流速有廣泛的適用范圍。

加氣機(jī)包括過(guò)濾器、流量計(jì)、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(mén)。加氣程序采用計(jì)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。

圖8-20三區(qū)三線加氣機(jī)構(gòu)造圖（單位：mm）

1一切斷閥,2—三通閥?3—顯示盤(pán),4一壓力表,5—由儲(chǔ)氣裝置低壓瓶姐取氣管線鬲入口,

6一由儲(chǔ)氣裝置中壓瓶組取氣管線的人口?7—由儲(chǔ)氣裝置高壓瓶組取氣管線的人口

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(jí)站6?8臺(tái)、二級(jí)站2?6

臺(tái)設(shè)置。汽車加氣時(shí)間可按4?6min/車次來(lái)計(jì)算。加氣系統(tǒng)

設(shè)計(jì)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(shí)的單槍加氣速度不大于0.25m3/mino

3、CNG加氣站初步設(shè)計(jì)實(shí)例

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)75L空的車載氣瓶可在2min內(nèi)充

至20MPa,而且可認(rèn)為壓縮過(guò)程氣體終狀態(tài)的溫升與壓縮機(jī)

或儲(chǔ)氣裝置來(lái)氣初狀態(tài)的溫度無(wú)關(guān)。若環(huán)境溫度為15℃,初

態(tài)瓶?jī)?nèi)氣溫為15℃、表壓為OMPa,充氣量為On?；終態(tài)瓶

內(nèi)氣溫為50℃、表壓為20MPa,此時(shí)應(yīng)用狀態(tài)方程可求出充

氣量為IZIn?。經(jīng)一段時(shí)間，最終瓶?jī)?nèi)氣溫與環(huán)境溫度

（15℃）趨于平衡，瓶?jī)?nèi)表壓為14MPa,充氣量仍為17.1m3o

由此可以估測(cè)，按每輛車由儲(chǔ)氣裝置快充2min為基準(zhǔn)，那

么一臺(tái)200m3/h排氣量的壓縮機(jī)每小時(shí)充裝10輛車是不成問(wèn)

題的。實(shí)際情況下車載氣瓶會(huì)有剩余氣，假設(shè)實(shí)際充氣量平

均為氣瓶?jī)?chǔ)氣能力的90%,即等于15.4nA

對(duì)于快充加氣站，一般平均每輛車充氣過(guò)程用時(shí)6mino

其中Imin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(jì)加氣系統(tǒng)需要評(píng)估如下可變因素：

1）壓縮機(jī)大小及臺(tái)數(shù)。

2）儲(chǔ)氣規(guī)模及儲(chǔ)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(jì)應(yīng)考慮以下步驟：

1）確定一日中和高峰小時(shí)欲充裝的汽車類型和數(shù)量。

2）建立逐時(shí)加氣車輛數(shù)變化表，平均充裝量可按15.4

n?/輛計(jì)算。

3）選定充裝用時(shí)（快、中和慢速），CNG需要在高峰小

時(shí)內(nèi)每個(gè)加氣搶按充裝10輛車計(jì)。

4）確定優(yōu)先/順序系統(tǒng)及其儲(chǔ)氣容積利用率（％）,參考

表8-10.

5）設(shè)定壓縮機(jī)型號(hào)及其所推薦的儲(chǔ)氣裝置瓶組大小，

對(duì)較大型加氣站可參考如下壓縮機(jī)容量（n?/h）與儲(chǔ)氣水容

積（m3）相對(duì)比例關(guān)系

壓縮機(jī)200m3/h——儲(chǔ)2m3；

壓縮機(jī)400m3/h-----儲(chǔ)4m3；

壓縮機(jī)800m3/h——儲(chǔ)8m3；

6）做出逐時(shí)供需氣量平衡表。

7）調(diào)整所需壓縮機(jī)或儲(chǔ)氣裝置瓶組，滿足加氣要求即

告完成計(jì)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(shí)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(dòng)機(jī)，相對(duì)于柴油

機(jī)的改裝要簡(jiǎn)單容易得多，因?yàn)槠蜋C(jī)是奧托電火花點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)機(jī)，則需

將狄塞爾機(jī)改成奧托機(jī)，采用火花點(diǎn)火。天然氣燃點(diǎn)高，即

使在高壓縮比（￡）之下也不易點(diǎn)著，若￡過(guò)高還易引發(fā)爆

震，因此發(fā)動(dòng)機(jī)需作較大的改動(dòng)，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(dòng)力性不降

低。

改裝后的汽油或柴油車輛，由于要增加CNG氣