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中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册0目录第一部分城镇CNG供气技术的应用一、城镇CNG供气技术介绍-------------------------------------1二、城镇CNG供气技术适用性分析-------------------------------5三、总结-----------------------------------------------------9第二部分天然气加气站介绍一、天然气汽车的优越性---------------------------------------10二、天然气汽车加气站分类-------------------------------------11三、天然气加气站设计参数-------------------------------------11四、建站过程中及建站设备需执行的技术标准----------------------13五、加气母站工艺---------------------------------------------14六、加气母站系统设备配置-------------------------------------15七、加气母站设备及特点说明------------------------------------16八、加气母站投资估算-----------------------------------------19九、加气子站工艺---------------------------------------------20十、加气子站系统设备配置-------------------------------------20十一、加气子站工艺特点---------------------------------------21十二、加气子站工艺设备---------------------------------------22十三、加气子站投资估算---------------------------------------24十四、加气站系统运行方案及拖车投资---------------------------24十五、标准站工艺---------------------------------------------25十六、标准站系统配置-----------------------------------------26十七、标准站系统设备及特点说明--------------------------------27十八、标准站投资估算-----------------------------------------33第三部分CNG运输车及减压站介绍1.HGJ9360GG型高压气体运输半挂车-----------------------------342.撬装压缩天然气调压站---------------------------------------38中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册1第一部分城镇CNG供气技术的应用在二十世纪，由于环境污染及温室效应日益严重，人们逐渐把目光转向了被誉为清洁能源的天然气。天然气一直是我国大力发展的城市气源，特别是“西气东输”等项目的开展更将其推向高潮。由于气源条件和地理条件的限制，许多距离气源或输气干线较远，而用气量不大的中小城市，因铺设长输管线投资较大，而无法采用管输供气。因此，许多中小城市采用了非管输供气做为过渡气源或永久气源。综合起来，我国主要采用的非管输供气技术主要有下列三种：CNG供气技术、LNG供气技术及LPG混空气供气技术。CNG供气技术相对于管输供气、LNG供气、LPG混空气供气技术，在一定适用条件下有着明显的优越性。在国内，新奥集团股份有限公司是应用城镇CNG供气技术最多的单位，同时对其他三种供气技术也有应用。因此此部分以新奥集团的实践工作为基础，综合介绍城镇CNG供气技术，并对其适用性进行分析。一、城镇CNG供气技术介绍城镇CNG供气技术是一种非管输供气技术，将天然气通过公路等运输方式运到用气地，为提高单趟运输量并降低运输成本，在气源地将较低压力的天然气压缩至20.0MPa或25.0MPa的高压（目前我公司生产运行压力分别为20.0MPa和25.0MPa的两种CNG运输车）。主要有三个环节：A、CNG生产：将天然气净化并压缩到20.0MPa或25.0MPa；B、CNG运输：将CNG输入CNG运输车中并运输到用气地；C、CNG减压：将高压的CNG减压到城市管网压力，然后计量、加臭送入管网。1、CNG生产新奥集团目前已建成并成功运营了廊坊站和山东站两个CNG加气站，分别负责京津大区和山东大区的非管输天然气供应，盐城站业已建成并准备对江浙地区供应非管输天然气。CNG加气站主要生产工艺系统由过滤、计量、压缩、脱水、储存等组成。下面介中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册2绍主要的工艺及相关的参数。a压缩压缩工艺是CNG生产技术的核心。气源的压力一般较低，需要经压缩机压缩至20.0MPa。新奥集团采用了水冷活塞式压缩机，四级压缩流程。以廊坊加气站为例,CNG生产能力为2500Nm3/h，采用了排量为500Nm3/h的天然气压缩机5台，如图1所示。气源压力为0.3MPa，经压缩机一级气缸增至0.98～1.08MPa，然后进入一级冷却器进行冷却，再进入一级油水分离装置进行油水分离；然后进入二级气缸，压力被增至2.98～3.29MPa，再进入二级冷却器冷却；然后经三级气缸增至9.5～10.7MPa，再进入三级图1廊坊CNG加气站压缩机冷却器进行冷却；然后经四级气缸增至20.0MPa，再进入四级冷却器进行冷却，高压气体经四级油水分离装置进行油水分离后，经单向阀进入高压脱水装置。b脱水天然气在高压状态下容易析出水分和形成水化物。水和二氧化碳、硫化氢结合，会对钢类容器造成腐蚀；水化物在聚集状态下类似冰或致密的雪，会缩小管道流通截面，堵塞管路、阀件和设备。因此为保证生产设备的安全，尤其是用于运输的高压钢瓶的安全，按照美国DOT—E8009标准要求，出站天然气所含水分应少于7.8mg/m3。通常采用的脱水方式有两种：高压脱水和低压脱水。当采用无油润滑式压缩机时，应采用低压脱水方式；当采用有油润滑压缩机时，一般采用高压脱水方式。新奥集团中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册3由于采用的是有油润滑压缩机，因此采用了固体吸附高压脱水装置，用分子筛做吸附剂。吸附剂吸水饱和后，采用电加热天然气来再生吸附剂。如图2所示。2、CNG运输（以运行压力20.0MPa运输车为例）经过大量调研，新奥集团确定采用瓶组式拖车做为CNG运输车。单车瓶组由8只筒形钢瓶组成，每只钢瓶水容积为2.25m3，单车运输气量为4550Nm3。由于CNG运输车必须耐高压，且处于运动状态，因此对安全性要求高，美国标准DOT-E8009对此有明确的规定。如何在保证安全性的前提下，尽量提高单车运输量？这与钢瓶的参数、材质、组装工艺、牵引车性能、公路等都有关。其中，钢瓶参数与天然气储量的关系如表1所示。由表中数据可知，设计压力对钢瓶的直径、最小壁厚有很大影响，从而影响了单瓶的储气量，新奥集团通过调研，选择了设计压力为20.0MPa、直径为559mm的钢瓶。新奥集团自己生产的CNG运输车如图3所示。表1钢瓶参数与运输量的关系设计压力MPa直径mm最小壁厚mm长度m平均重量kg公称水容积m3天然气储量Nm316.655913.610.9722932.311493.120.055916.410.9727472.254568.826.645717.910.9724241.441446.3图3新奥CNG运输车3、CNG减压供气CNG经运输车运输进站后，卸车进入调压间，经三级或二级调压减至0.3～0.4MPa，然后经计量、加臭后进入城市管网。下面介绍CNG减压供气的主要工艺及相关参数。CNG减压的过程可近似地看作绝热过程，伴随着温度降低现象，由于压降较大，减压后的天然气温度会降到零下几十度。为避免低温对调压器等装置造成损伤，增加减压稳定性，并充分利用CNG的压力进行储气，通常采用三级减压。对于较小流量的减压装置，若不考虑储气，也可采用二级减压方式。以平谷的CNG减压站为例。来自运输车的CNG先进入一级紧急切断阀，然后进入一级换热器进行加热（换热器采用管壳换热器，气体走管程，热水走壳程），升温后的气体进入一级调压器进行减压，压力减至7.0MPa；再进入二级换热器进行加热，然后中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册4进入二级调压器（内装紧急切断阀）进行减压，压力减至1.6MPa后；如果储罐需要储气，则调节相应阀门向储罐充气，否则燃气进入三级调压器，将压力减至0.3MPa；然后经计量和加臭工序输往城市管网。新奥集团自己生产的减压装置如图4所示。图4新奥CNG减压设备二、城镇CNG供气技术适用性分析管输供气、CNG供气、LNG供气及LPG混空气技术各有自己的适用条件。新奥集团在不同的城市分别应用了这四种技术。下面结合实践，通过CNG供气方案与其他方案的比较及实例，来分析城镇供气技术的适用性。1、CNG供气方案与管输供气方案的比较目前新奥集团共有三个城市采用管线供气方案，这三个城市皆临近天然气长输管线且用气量较大。实践证明，管线供气具有供气稳定可靠、便于运行管理的优点，并且在距离较近的条件下，其经济性也较好。不过，管输供气方案在某些情况不宜使用。例如，诸城现状人口有17万，远期的用气量较大，附近并无气源，铺设几百公里的长输管线来供气显然是不经济的。但采用CNG供气方案，则具有投资省、工期短、见效快、运营成本较低的优点。CNG供气与管线供气方案的选择主要取决于供气规模和气源距离，如图5所示,其中，CNG供气方案中包括了CNG加气站、运输车、减压站、管网；管输供气方案包括长输管道、门站、管网[1]。天然气原料价格取1.2元/m3。结合大量的实践，可得出如下结论：a供气规模相同的情况下，随着运距的加大，CNG输送和管线输送的投资及成本均呈现增长趋势，其中管线方案的增幅较大；b当供气规模较小时（2万户），当运距超过一定距离时（80km）CNG供气方案优于管线供气方案，距离越大，CNG供气方案的优势越明显；随着供气规模的增大（5万户），CNG供气方案优于管线方案的运距也增大（300km）。中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册51.522.533.544.50100200300400500600A、管输供气方案（2万户）的燃气成本；B、管输供气方案（5万户）的燃气成本；C、CNG供气方案（2万户）的燃气成本；D、CNG供气方案（5万户）的燃气成本图5CNG与管输供气成本比较因此，CNG供气方案相对于管线供气方案，更适于向气源相对较远、用气规模不大的中小城镇供气。2、CNG供气方案与LPG混空气供气方案的比较许多城镇采用LPG混空气做为主要气源，但新奥集团仅将该方案作为备用气源。例如葫芦岛分公司采用管输气为主气源，而将LPG混空气做为管线检修时的备用气源；黄岛分公司采用CNG为主气源，将LPG混空气做为备用或调峰用气源。这主要是从燃料综合成本上来考虑的。LPG混空气方案的燃料成本如下表所示。表2LPG混空气方案燃料成本热值MJ/m3原料成本元/m3其他成本元/m3综合成本元/m3售价元/m3盈亏元/m3比价元/100MJ453.31.04.33.8-0.58.3CNG供气方案中，气源价格取为1.2元/Nm3,热值为40MJ/Nm3，经加气站核算压缩加气成本为0.3元/Nm3，假设城市日用气量为40000m3。我们分别对100km和500km的运输距离进行测算，燃料成本如下表所示。表3CNG供气方案燃料成本ABCD运输距离km价格元/Nm3中海油河南诚源有限公司加气站技术普及手册6距离kmCNG运输车（辆）运输成本元/Nm3其他成本元/m3综合成本元/Nm3售价元/m3盈亏元/m3比价元/100MJ10050.250.42.152.50.