浅谈大庆地区CNG加气站工程建设

浅谈大庆地区CNG加气站工程建设摘要：通过对上海、成都两地CNG加气站建设情况，以及相关CNG压缩机厂家进行调研，对大庆地区CNG加气站建设在建站形式、压缩机选型、压缩机设计排量、子站选型、高压管材选择和管道连接方式、高压管道敷设方式、管路半热处理方案等几方面提出几点建议。关键词：CNG，加气站，大庆1前言大庆地区现建有加气站子站11座，母站1座。各站加气规模均为2x104m3/d。加气站子站中1号、3号、4号、5号站为压缩机子站，其余均为液压子站。据统计，大庆市拥有公交汽车2096辆，各类通勤汽车约2000辆。近年来，大庆市公交汽车每年以10％的速度增长。据大庆市公安局交警支队统计数据表明，出租车数量以不规则速率增长，到2020年内出租车数量控制在6000辆左右。据大庆燃气公司压缩天然气分公司的统计数据，出租车日消耗天然气40m3/d，公交车消耗天然气80m3/d，汽车加气需求量预测见表1。表1大庆市汽车加气用气量预测表在大庆地区CNG加气站的建设刚刚起步时期，本人有幸参与代表性城市上海、成都两地CNG加气汽车及加气站建设情况的调研，从而为大庆地区CNG加气站的未来建设提出几点建议。2CNG汽车加气站项目情况调研通过对国内和大庆地区CNG加气站的建设和发展现况的了解，挑选代表性城市成都、上海作为考察CNG加气站设计情况的调研城市，并对相关CNG压缩机厂家及液压子站设备厂家进行了调研。成都是国内CNG发展起步比较早，也是发展情况较好的地区。本次主要对九眼桥CNG加气站进行了调研。九眼桥CNG加气站位于成都市市中心，加气站类型为CNG压缩机标准站，主要为出租车售气，每日售气需求较大。成都市范围内燃气管网敷设覆盖已比较全面，当地建设的CNG加气站均为标准站。上海在2002年成立了上海九环汽车天然气发展有限公司，以公交车天然气供应为主业，进行天然气加气站的规划、建设和经营。2004年全市有杨高路、成山路、市光路和莘庄4处天然气加气站，日加气能力可达800辆至1000辆，据了解情况，杨高路加气站已停止营业，在上海白鹤西气东输末站附近已新建成一座白鹤CNG加气母站。本次主要对白鹤CNG加气母站进行了调研。以上两座加气站的具体情况见表2。3调研情况总结、分析和建议通过对成都地区不同地理位置、不同建设年代的CNG加气站和上海新建CNG加气母站进行的调研，及与站内运行管理人员的沟通，对比大庆地区CNG加气站建设的情况，发现有以下一些特点和问题:(1)关于建站形式的选择。调研城市建设的CNG加气站以标准站居多，而且加气供应形式全部采用压缩机增压方式供应，主要原因是城市燃气管网敷设已经很完善，为CNG加气站直接提供了气源，减少了子站转运车运输的环节和成本。大庆地区由于燃气管网敷设还不完善，并且现状气源气质成份复杂，杂质较多，因此现在应优先考虑CNG加气子站的建站形式，在CNG母站利用子站拖车进行转运。建议随着大庆燃气管网建设和管网气质情况的进一步完善，CNG汽车在大庆的进一步普及，大庆地区还是应该建设CNG加气标准站，既可以减少成本，也可以保证加气气源的供应。（2）关于压缩机选型的分析。调研城市建设的CNG加气站所采用的压缩机均为水冷式有润滑油式CNG压缩机，除上海白鹤母站采用压缩机集成橇体放置在室外，其余均单独建设了压缩机间。主要原因是南方地区夏季炎热多雨水，冬季环境温度也不是太低，因此采用水冷式的压缩机对工况温度冷却效果更好。大庆地区地处北方，夏季没有南方炎热，冬季室外温度远远低于南方，因此在压缩机的选型上建议选择风冷式的无油（少油）压缩机，减少了水冷系统相关设备投资，更为经济合理。（3）关于压缩机设计排量的确定。成都地区建成的CNG加气标准站的设计供气能力一般为15000Nm3/d，但场站运行实际上的售气量一般都超出此设计能力，达到20000Nm3/d以上。压缩机实际运行时间基本上都超出12个小时，有的甚至全天满负荷运行，超出在CNG加气站设计供气能力确定后通常按日10小时运行时间进行压缩机选型的设计标准。调研组与CNG场站运行管理人员和压缩机厂家进行了沟通和交流。相关技术人员认为现有压缩机设备的技术已比较完善，可以满足全天满负荷运行的使用要求，只需在不供气的间隙做很短时间的维护即可，对于设备自身的运行稳定性方面不需要有太多顾虑。大庆地区现有CNG加气站数量较少，站址分布距离较远，加气车辆较多，要求保证单车加气速度。针对这类情况，在进行压缩机选型时，可考虑适当增大压缩机排量，设计供气能力至少应大于15000Nm3/d，采用压缩机直供的方式来满足连续快速加注的表2成都九眼桥CNG汽车加气站和上海白鹤CNG加气母站具体情况要求，储气瓶（井）预先储存的高压天然气只是为了满足平时零星加气的要求。待大庆地区CNG加气站建设比较完善后，可适当降低压缩机排量，以储气瓶（井）的方式作为主要供气方式。（4）关于液压子站和压缩机子站的比较。通过对成都城市燃气公司CNG分公司的调研及中石油西南设计院设计人员的沟通，成都市及成都周边城市加气子站全部采用压缩机子站供气的方式。通过走访四川金星压缩机有限公司及廊坊安瑞科能源装备控股有限公司，对子站压缩机及子站液压装置的优缺点进行了初步比较，见表3。表3子站压缩机与液压置换子站装置对比表通过表3中对液压子站和压缩机子站的优缺点的比较，可以看出两种方式各有优缺点，应根据地区实际情况加以选择。（5）关于CNG加气站内高压部分的管材选择和管道连接方式的选择。在以上调研的四个CNG加气站中，除成都建材路CNG加气站管材采用1Cr18Ni9(SUS303)外，其他均采用0Cr18Ni9(SUS304)。在调研过程中，站内运行管理人员及设计单位均建议CNG高压管材采用0Cr18Ni9(SUS304)材质。1Cr18Ni9(SUS303)材质管材在四川省已下文件不建议在CNG上使用，且价格已和0Cr18Ni9(SUS304)接近，而0Cr17Ni12Mo2(SUS316)主要应用在海水用设备、化学、染料等生产设备、照相、食品工业、沿海设施方面，耐腐蚀性好，价格较高。同时，现有相关CNG设备接口材质基本均为SUS304，对于管道连接、焊接均可保证材质上的统一。在管材和管件连接上，除设备连接和阀门连接采用卡套或双卡套连接外，其余均应采用焊接连接；减少泄露的可能性，保证系统的安全。（6）关于CNG加气站内高压管道敷设方式的分析。本次调研参观的所有CNG加气站均采用管沟敷设，沟内管道管架支撑，沟内填砂。管沟敷设相比直埋敷设，便于发现问题，直接打开盖板即可进行操作；如管道阀门问题，直埋敷设需开挖路面，查找泄漏点，并且很难保证回填土的夯实度和土壤沉降问题。因此大庆地区CNG加气站的高压管道敷设建议采用管沟敷设的方式。（7）关于管路伴热处理方案的分析。本次调研中所有站内CNG管路上均未增加伴热装置,但是对于大庆地区冬季比较寒冷的情况，在CNG管路上通常加设缠绕式电伴热带。由于CNG高压管路压力较高，受温度影响较大，因此加热温度及加热时间控制上应引起充分重视，尤其是在不供气情况下对管路持续加热，可能会引起管路超压爆裂或压力过高顶坏设备的情况。对于这种情况，建议采用两种方式避免以上情况：方案一、在管路上设置与电加热装置联锁的压力变送器，将信号传入压缩机或液压撬的PLC系统，一旦管道内气体受热膨胀压力接近管路最高设计压力，马上自动切断电加热设备，这个方案需要对厂家定型PLC控制系统和软件编程进行改造，改造起来比较麻烦；方案二、在受加热的CNG管路上增加超压放散管路，一旦超压及时进行泄放，同时站内管理人员马上停止电加热装置，这个方案需要建设单独放散装置，站内管理人员及时掌握放散情况，需要列进站内管理条例。4结束语通过对以上地区的调研和交流，对各地CNG加气站的建设和设计中的相关细节的认识、比较和分析，结合大庆地区的实际情况，提出了相应的解决方案，希望对今后大庆地区CNG加气站工程建设有一定帮助。