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压缩天然气供应压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa（表压）的气态天然气称为压缩天然气(CompressedNaturalGas简称CNG压缩天然气在25MPa压力下体积约为标准状态下同质量天然气体积的1/250．一般充装到高压容器中储存和运输。压缩天然气能储密度低于液化石油气和液化天然气．但由于生产工艺、技术设备较为简单且运输装卸方便，广泛用于汽车替代燃料或作为缺乏优质燃料的城镇、小区的气源。压缩天然气的各项技术指标见表12—1。压缩天然气供应系统泛指以符合国家标准的二类天然气作为气源．在环境温度为－40～50℃时，经加压站净化、脱水、压缩至不大于25MPa的条件下．充装入气瓶转运车的高压储气瓶组，再由气瓶转运车送至城镇CNG汽车加气站，供汽车发动机作为燃料．或送至CNG供应站(CNG储配站或减压站)，供人居民、商业、工业企业生活和生产的燃料系统．压缩天然气的生产、运输供应系统流程见图12-1。城镇压缩天然气供应系统的优势在于：在长输天然气管道尚未敷设的区域，运输距离一般在200km左右的范围内．较适合采用压缩天然气作为气源实现城镇气化，并可节省大量建设投资；以天然气替代车用汽油，减少汽车尾气排放量，收善城区大气环境质量，利于环境保护；以天然气代替车用汽油，由于价格相对便宜，可以节省交通运输费和公交车、出租车等的运营成本。第一节压缩天然气加气母站加气母站是指通过气瓶转运车向汽车加气子站或压缩天然气储配站供应压缩天然气的加气站，此外，母站还可根据需要与CNG汽车加气站合建，具有直接给天然气汽车加气的功能。进入加气母站的天然气一般来自天然气长输管线或城镇燃气主干管道，因此母站多选择建设在长输管线、城镇燃气干线附近或与城市门站合建。压缩天然气加气母站一般由天然气管道、调压、计量、压缩、脱水、储存、加气等主要生产工艺系统及控制系统构成。一、加气母站的工艺流程来自城镇高、中压燃气管道的天然气，首先进行过滤、计量、调压，经缓冲罐进入压缩机将压力提高至20～25MPa，然后进入高压脱水装置，脱除天然气中多余的水分。加气母站与CNG汽车加气站合建的典型工艺流程见图12-2。1-天然气进气管（0.2-0.4MPa）；2-球阀；4-流量计；5-调压器；6-安全放散阀；7-缓冲罐；8-压缩机；10-压缩机出气管（25MPa）；11-再生气回收管；12-冷却水给水、回水管；13-高压脱水装置；14-干燥器再生调压器；15-回收罐；16-加气控制盘；17-高压起充储气瓶组；18-中压起充储气瓶组；19-低压起充储气瓶组；20-加气机加气管；21-加气机；22-加气软管；23-CNG气瓶转运车加气管线；24-单向阀经过处理的压缩天然气在压力、质量等条件满足加气要求时，通过顺序控制盘完成储气或加气作业。一般加气母站在顺序控制盘的控制下可完成以下三种作业：(1)通过加气柱为气瓶转运车的高压储气瓶组加气。(2)将压缩天然气充入站内储气瓶组（或储气井）。为便于运行操作，降低压缩费用，储气瓶组（或储气井）一般按起充压力分为高、中、低三组，充气时按照先高后低的原则对三组气瓶分别充气。(3)为天然气汽车加气。有两种方式：一是直接经压缩机为天然气汽车加气；二是利用储气瓶组（或储气井）内的压缩天然气为天然气汽车加气。若加气母站仅作为城镇气源向气瓶转运车加气，而后由其将CNG运输至CNG储配站，则可不设控制盘、储气瓶组（或储气井）和加气机，只需设置压缩机和加气柱等主要工艺设备。加气母站压缩机的进气压力根据进站天然气压力确定，并经调压器稳压。压缩机排气压力一般设定为25MPa，当只为气瓶转运车加气时，压缩机出口压力可设定为20MPa。二、加气母站的主要工艺设备对于仅向气瓶转运车加气的CNG母站，由于功能相对单一，其主要工艺设备也较天然气汽车加气站简单。一般可包括以下几部分：1．调压计量装置对于气源来自城镇燃气主干管道的加气母站，其进口压力取决于天然气进气压力。由于城镇燃气主干管道在运行中压力是波动的，为保证压缩机进口处天然气的压力稳定，需在压缩机前设置调压装置，调压装置出口压力根据压缩机要求确定。天然气进入加气站后需设置计量装置，一般采用具有一定计量精度的涡轮流量计。2．天然气净化装置(1)脱硫当进入加气站的天然气含硫量高于车用天然气的要求时，应在站内设置脱硫装置，以避免硫化氢对站内管线、设备和车载高压储气瓶组产生腐蚀而引起破坏事故，保证设备的使用寿命。(2)除尘进入压缩机的天然气含尘量不应大于5mg/m3，微尘直径应小于5μm。当天然气含尘量超过规定值时，应设除尘净化装置。（3）脱水在汽车驾驶的特定区域内，设备在最高操作压力下，天然气露点不应高于－13℃；当最低气温低于-8℃时，天然气露点应比最低气温低5℃。因此，当天然气含水量超过该规定时，站内必须设脱水装置，以减轻二氧化碳、硫化氢水溶物对系统的腐蚀，以及防止压缩天然气在减压膨胀降温过程中供气系统出现冰堵现象。天然气脱水是设备正常运行的最关键环节之一。根据设置位置的不同，天然气脱水装置可分为低压脱水、中压脱水和高压脱水三种。低压脱水装置位于压缩机进口之前，由前置过滤器、干燥吸附塔和后置过滤器组成脱水系统；由加热器、循环风机和冷却器组成再生系统。图12-3为低压脱水装置流程图。图示箭头方向袭示干燥塔A工作、塔B再生时气体的流动方向，阀门2、3、5、8关闭，阀门1、4、6、7打开，当干燥塔B工作、塔A再生时，各阀门开关状态相反。低压脱水装置为闭式循环再生方式，占地面积较大，投资费用高，能耗大；但维修费用较低，对压缩机具有一定保护作用。一般国外进口压缩机在运行中限制凝水量，常选用低压脱水装置。高压脱水装置位于压缩机之后，由前置过滤器、分离器、干燥吸附塔和后置过滤器组成脱水系统；由调压器、加热器和冷却器组成再生系统。再生气来自压缩后的成品气，经调压器减压后依次进入加热器、再生塔，带走再生塔中解析的水分，进入冷却器将水冷凝，再生气回压缩机进口或进入燃气管网。图12-4为中、高压脱水装置流程图。图示箭头方向表示干燥塔A工作、塔B再生时气体的流动方向，阀门2、3、5、8关闭，阀门1、4、6、7打开；干燥塔B工作、塔A再生时，阀门开关状态相反。高压脱水装置结构紧凑，占地面积小，投资费用低，能耗小，脱水效果好，是较为常用的脱水方式。中压脱水装置位手压缩机中间级出水口与下一级进口的管路中，压力在4.0MPa左右。其工作流程与高压脱水装置流程相同。该装置投资费用较低，能耗和维修费用较高。压缩天然气加气站脱水装置采用的吸附剂多为4A分子筛。在处理含水量较高的天然气时，也可用硅胶脱除部分水分，再利用分子筛进一步脱水，以降低脱水成本。天然气经脱水装置后，需采用在线露点仪或便携式露点仪检测脱水后的天然气露点是否达到要求。3．天然气压缩系统天然气压缩系统主要由进气缓冲罐、压缩机、润滑系统、冷却系统、控制系统及附件等组成。(1)压缩机压缩机是加气站最重要的设备，其性能好坏直接影响加气站运行的可靠性和经济性。CNG加气站使用的压缩机排气压力高、排气量小，一般采用往复活塞式压缩机，按结构形式可分为立式、卧式、角度式和对称平衡式压缩机总排气量与加气站工功能、规模、储气容积、充装速度以及工作时间等因素有关，一般可根据各类用途的平均日用气量总和与压缩机每日工作的小时数（一般10～12h）；并考虑储气设施可能补充的气量确定压缩机总排气量。由于CNG汽车车载气瓶承压的规定所限，压缩机排气压力不应大于25MPa（表压），出口温度不应大干40℃，多台并联运行的压缩机机单台排气量，应按公称容积流量的的80%-85%计。(2)润滑系统根据气缸与活塞之间润滑方式又可将缩机分为有油润滑与无油润滑两种。压缩机一般使用润滑油泵将集油池中的润滑油强制输送到各润滑点，润滑点经循环油路进行过滤、冷却后返回集油池，如此循环往复。当采用有油润滑压缩机时，润滑油可能被带入压缩天然气中，因此压缩机各级级间、级未及高压脱水装置前应设置油气分离器或除油过滤器。无油润滑是指活塞环具有自润滑功能。国外进口压缩机多为无油润滑方式。(3)冷却系统跟据冷却方式式一般可将压缩机冷却系统分为风冷和水冷两种形式。水冷系统由冷塔、水池或水箱、循环泵、压缩机级间、级后冷却器及气缸夹套等组成。冷却循环水升温后，送至冷却塔、水池进行冷却，然后再通过水泵循环使用。风冷压缩机的气缸一般设置散热翅片，排出的高温气体进入冷却器的散热管束后，经风扇吹风冷却，风冷压缩机噪声较大，需采取隔声措施。压缩机的冷却除包括气缸、压缩天然气的冷却外，还包插润滑油的冷却等。(4)压缩机的控制系统及附件压缩机的控制系统包括进气、排气压力越限报警、连锁；排气温度越限报警、连锁；水压、油压越限报警、连锁等保护装置。压缩机附件包括各级安全阀、油水分离器等。为保证吸气压力稳定，压缩机入口前一般没有缓冲罐。此外，为回收压缩机排污、卸载释放的天然气，还应设有收集罐，也可利用缓冲罐回收释放的天然气。三、加气母站的平面布置加气母站多选择建设在长输管线、城镇燃气干线附近或与城市门站合建，具备适宜的交通、供电、给水排水、通信及工程地质条件。压缩天然气加气母站的总平面应分区布置，即分为生产区和辅助区，压缩天然气工艺设施与站内外建、构筑物应具有安全的防火间距。加气母站总平面布置示例如图12-5所示。第二节压缩天然气的运输压缩天然气通常采用气瓶转运车运输，也可采用船载运输。目前较为常用、技术相成熟的为气瓶转运车公路运输方式。一、公路运输压缩天然气主要采用公路运输方式，即将压缩天然气用装载有大容积无缝钢瓶的气瓶转运车（国外一般称长管拖车）运输到汽车加气子站或城镇小型CNG储配站。该种运输方式机动灵活，运输成本较低，风险小，见效快，适用于短途压缩天然气的转运。常用的压缩天然气气瓶转运车多采用集装管束的形式，即由牵引车、拖车、框架式储气瓶束构成，整车如图12－6所示。储气瓶束一般为8管、15管等大容积无缝锻造压力钢瓶组，总几何容积为10～20m3。我国目前常用的压缩天然气气瓶转运车型号及主要技术规格见表12-2。1．行走机构压缩天然气气瓶转运车的牵引车和拖车既是运输部件又是主要的承载部件，合称为行走机构。行走机构要求既能承受载气瓶和介质的压力又应具有运输平稳特性。行走机构多采用骨架式结构，车架为16Mn高强度贯穿梁及鹅颈加强型设计，并加装ABS防抱死制动系统以提高车辆运行的安全性。行走机构的重心尽量降低，以提高车辆的侧向稳定性。2．集装管束装管束由框架、端板、大容积无缝钢瓶，安全仓、操作仓几部分组成。框架尺寸执行国家集装箱标准。安全仓设置在拖车前端，由瓶组安全阀、爆破片、排污管道组成。为便于操作，操作仓设置在拖车尾端．由高压管道将各气瓶汇集在一起，进行加气和卸气作业，并设有温度、压力仪表及安全阀、加气卸气快装接头等。二、水路运输压缩天然气的水路运输，是采用专门的设备CNG运输船实现水上短途的CNG转运。在接收端，天然气可直接利用，而不必像液化天然气那样还需将液态转换为气态，节省了高昂的建设投资。由于CNG船在短途运输的经济性优于LNG船，因此，有望成为水上短途运输天然气的主要交通工具。第三节压缩天然气储配站压缩天然气储配站的功能是接收压缩天然气气瓶转运车从加气母站运输来的压缩天然气，经卸气、加热、调压、储存、计量、加臭后送入城镇燃气输配管道供用户使用。对于距离燃气长输管线较远，建设天然气高压支线不经济的校城镇或距现有城镇燃气管网较远的小城镇或区域，适和采用压缩天然气供应。一、压缩天然气储配站的工艺的工艺流程采用压缩天然气供气的城镇，一般规模较小，且燃气输配管网多采用中、低压系统。因此，高压的压缩天然气在进入城镇燃气管网前需经调压器分级减压。压缩天然气储配站的工艺流程见图12—7。压缩天然气气瓶转运车进入CNG.储配站后，通过卸气柱及高压天然气管路将天然气送人一级换热器和一级调压器进行换热和调压，将压力降至约6.0MPa：再进入二级换热器和