加氣站的基本類型及其特點

縱觀國內外CNG加氣站，基本上分兩大類。一類是開放式結構，一類是橇裝式結構。
　　所謂開放式結構，是指將加氣站所有設備分別安裝在廠房內，并按工藝流程及高低壓管道和各種閥門將這些設備聯系起來，形成一個開環工藝系統。用國產設備建成的加氣站。基本都是這種形式。它的設備空間較大，便于維修保養，但自動化程度低，基本上是手動操作或半自動運行運行。由于投資低，所以能在國內得到廣泛應用。
　　所謂橇裝式結構，是指將加氣站主要設備，如凈化，壓縮，冷卻，控制，儲氣等都是盡可能的集成在一個稱為橇裝的底座上，形成一個可式球控制的整體設備，可在工廠內完成全部制造調試工作，便于運輸和露天安裝，大大減少了現場安裝調試工作量，只要通上電，接通氣路就可工作，進口加氣站基本都是這種形式。
　　如表1所示，這兩種加氣站都各有優點，可根據用的條件擇優選擇
　　另外值得一提的是，橇裝式加氣站也有兩種變異形式。一種是不封閉型，即橇裝上沒有安裝封閉的箱體，所有設備都暴露在外面，適用在室內或棚下安裝。另一種是全封閉型結構，即橇裝上安裝有一個類似集裝箱那樣的全封閉型箱體，具有密封。防雨。防爆，保溫，降噪等功能，適于露天安裝。
　　2加氣站的系統組成和基本配置
CNG加氣站一般由此可見個子系統組成
2．2 凈化干燥系統
　　凈化干燥系統，主要包括除塵，脫硫，脫油，脫水干燥等工序，可分為前置處理兩類形式。嚴格講，壓縮系統中每級壓縮前后的冷凝除油過程也可歸于凈化系統。
　　所謂前置處理，即在壓縮前對天然氣的干燥和凈化，目的是保護壓縮機的正常運行；而所謂后置處理，即在壓縮后對壓縮天然氣的凈化和干燥，其目的是保證所售氣質的純凈，不但確保在發動機中燃燒良好，不會對發動機產生任何危害，同時也可避免可能出現的對售氣系統的損害。
　　這兩種凈化干燥處理方式，即可同時應用，也可只采用其中一種。從目前國內外實際應用來看，基本上都有采用一種，而且近年來前置處理的方式逐步成為一種趨勢，這樣可保護加氣站的核心設備---壓縮機不會受到腐蝕和損壞。
　　脫水干燥的方式還可按脫水裝置在CNG加氣站工藝流程中的位置，分為低壓，中壓和高壓脫水三種。這三種脫水方式都能達到車用CNG的脫水要求。
（1） 低壓脫水 。
　　脫水裝置在壓縮機的進口處，由于被干燥氣體壓力低。水含量高，因此，這種類型脫水工藝的特點是，干燥劑的再生采用閉式循環回路，整個脫水裝置包括2臺充填分子篩干燥劑的干燥器。1臺循環風機，1臺冷卻器，1臺分離器和1臺加熱器。分子篩干燥劑的再生系統通過風機反復循環一定量的氣體來完成。這種方式的脫水裝置。由于受再生條件的制約，要達到低于-60攝氏度（標準狀態下）有一定的困難。
（2） 中壓脫水
　　脫水裝置放置在壓縮機的中間級出口處，根據壓縮機入口壓力的高低，確定放置在一級還是二級出口。國內機組的入口壓力為0。3Mpa，宜放置在二級出口。一般來說，脫水壓力控制在內。4。0Mpa左右比較有利。這樣既可將氣體中所含水的大部分在4。0Mpa左右的壓力下分離掉，又能使設備和管，閥件的壓力等級控制在內。4。0Mpa這一公稱壓力級上。在內。4。0MPa壓力下，氣體的飽和水含量約為常壓下飽和水含量的3%，約為0。3Mpa壓力下飽和水含量的確良10。5%。中壓脫水的干燥劑也為分子篩。
（3） 高壓脫水
　　脫水裝置放置在壓縮機末級出口，通常壓力為25MPA。由于氣體中所含水的絕大部分已在壓縮機的逐級壓縮一分離中出去，所以，在25MPA壓力下氣相中的飽和水含量已非常少，僅相當于常壓下飽和水含量的0.91%，約為0.3MPA壓力下飽和水含量的3%。高壓脫水仍需要加熱再生，因此，也需要加熱器、冷卻器和分離器，其工藝原理流程與中壓脫水相同，只是設備尺寸和壓力等級不同而已。
　　另外，再高壓脫水場合，在冬季最低氣溫不低于-7攝氏度的地區，干燥劑可選用硅膠，以降低再生操作溫度。但對冬季最低溫度低于-7攝氏度的地區，則必須用分子篩干燥劑。
　　表2給出了3種脫水方式優缺點的比較
　　從表2中可見，低、中、高壓脫水各有優缺點，尤其在需要深度脫水時高壓方式更有其優勢。但由于高、中壓脫水無法對壓縮新進行必要的保護，至使壓縮機由于天然氣中的含水量大而導致嚴重故障的現象時有發生。因而，今年來國內外都趨向于采用低壓脫水方式。
　　凈化干燥系統的設備配置情況，主要依據當地氣質來確定，所以對不同地區來說，凈化和干燥系統的差異可能很大，而只要達到行業標準SY/T7546-96《汽車用壓縮天然氣》規定的氣質要求即可。設計和選用這一系統設備的依據是，保證經過凈化和干燥系統處理的CNG氣體質量達到標準要求，不必盲目追求進口設備或者設備的配套齊全。
　　2.3壓縮系統
　　這是CNG加氣站的核心部分，主要包括：加氣緩沖和逆氣回收罐；
　　壓縮機組潤滑系統；壓縮機和天然氣的冷卻系統；除油凈化系統；控制系統等6部分。其中控制部分比較復雜，我們將把它作為一個單獨的子系統，預以講述。
（１） 進氣緩沖和氣咖啡因收罐、
　　進氣緩沖罐，嚴格講應包括壓縮機每一級進氣緩沖，其目的是減小壓縮機工作時的氣流壓力脈動以及由此引起的機組的振動。
　　廢氣回收罐，主要是將每一級壓后的天然氣經新華通訊社卻分離后，隨冷凝油一排出的一部分廢氣；壓縮機停機后，留在系統中的天然氣；各種氣動閥門的回流氣體等先回收起來，并通過一個調壓減壓閥，返回到壓縮機入口。當罐中壓力超過其上的安全閥壓力時，將自動集中排放。同時，凝結分離出來的重烴油也可定其從回收罐底部排出。
　　實際上有的廠商在保證使壓力脈動足夠小的前抻下，取消了緩沖罐，或以進氣分離罐代替緩沖罐的作用，還有的將進氣緩沖罐和廢氣回收罐合二為一，具有雙重作用。
（２） 壓縮機組
　　壓縮機組包括壓縮機和驅動機。壓縮機是壓縮系統，也是整個加氣站的心臟。不同廠商生產的壓縮機結構形式都不一樣。用于天然氣的壓縮機壓比較大，基本上都是活塞往復式壓縮機。其結構形式有臥式對稱平衡式，有立式，有角度式（V型、雙V型、W型、倒T型等）。國內生產的壓縮機主要有V型和L型兩種類型。
　　表3顯示了國外幾家著名壓縮機公司的不同結構形式的產品特點。
　　壓縮機組的兩類，一是電機，用的最多，最方便；二是天然氣發動機，主要用于偏遠缺電地區，或氣田附近，可降低加氣站的運營成本。
（３） 壓縮機潤滑系統
　　壓縮機潤滑系統，包括曲軸、氣缸、活塞桿、連桿軸套，以及十字頭等處的潤滑。該系統由預潤滑泵、扦環泵、分配器、油壓表、油溫表、傳感器、油冷卻器、油各處室、過濾器、油箱（曲軸箱）、廢油收集器等部件組成。
　　其中氣缸潤滑方式可分為有油潤滑，無油潤滑和少油潤滑三種。
　　A、 有油潤滑
　　優點：對氣缸和活塞要求不高；可利用氣缸潤滑油帶走部分磨擦熱量，保證壓縮機工作在可靠程度范圍內；有油潤滑技術難度小，安全可靠，同時可以減少磨擦功耗。
　　缺點：必須在排氣口安裝昂貴的油分離器；機組體積較大，成本上升；潤滑系統復雜、維修工作量大；耗油量大；從氣缸帶出的潤滑油可能使后置處理的干燥物質污染失效。
　　B、 無油潤滑
　　優點：不需要安裝昂貴的油分離器；節省了費用和機器空間；耗油量低；潤滑系統簡化；維護工作量降低。
　　缺點：對氣缸特別是活塞材質要求極高，成本上升。
　　C、 少油潤滑
　　少油潤滑的優點介于有油和無油潤滑之間。它是通過一個專門機構，定時定量地將潤滑油供給每一個氣缸。即能保證氣缸潤滑需要，又可將潤滑油消耗量控制到最小。美國艾里爾公司（ARIEL）生產的壓縮機就采用了這種潤滑方式。
　　（４） 壓縮機和壓縮天然氣冷卻系統
　　壓縮機和壓縮天然氣冷卻系統可分為水冷和風冷兩大類。水冷又分為開式循環和閉式循環兩種。風冷也分為兩種，一種是氣缸帶有散熱翅片的，多用于結構緊湊的角度式，另一種是氣缸不帶散熱翅片的，用于結構分散的對稱平衡式。
　　開式循環的水冷卻方式由于要求建有專門的冷卻水池，屬于落后技術，國內還有廠家采用。而另外還有3種方式的應用更為合理，技術也比較成熟。下面我們將這3種冷卻方式的優缺點予以比較。
　　A， 閉式循環水冷方式
　　優點：冷卻效果好，氣缸壁工作溫度低；降低了壓縮機對高溫環境的敏感度，確保高可靠性，高效率；減輕冷卻器的熱負荷，減少其體積。
　　缺點：氣缸結構復雜；需要定期更換冷卻液；增加一套冷卻水循環系統，使得整機系統變復雜。
　　B．氣缸無散熱翅片的風冷方式
　　優點：氣缸結構簡單；不需要對氣缸套清洗水垢；不需冷卻水循環系統；冷卻風扇可以同時對壓縮機和冷卻器進行　　冷卻，冷卻效果好。
　　缺點：氣缸工作溫度高，對材料要求高；冷卻效果好壞完全取決與冷卻器；同樣排氣條件下冷卻器體積****。
　　C．氣缸設置散熱翅片的風冷方式
　　優點：氣缸結構比較簡單；冷卻風扇可以同時對壓縮機和冷卻器進行冷卻，冷卻效果好。
　　缺點：氣缸散熱翅片使得鑄造工藝復雜。
2．4壓縮天然氣的儲存系統壓縮天然氣的儲存方式前有4咎形式：
　　 一是每個氣瓶容光煥發積在500L以上的大氣瓶組，每丫3個-6個，在國外應用得最多。
　　 二是每個氣瓶容積在40-80L，的小氣瓶組成每站在40個-200個，國內外，尤其是國內基本上是這種形式；
　　 三是單個高壓容器，容光煥發積在2M3以上，國內現僅有一具生產廠應用；
　　 四是氣井存儲，每井可存氣500M3，這是我國石油行業的創造。在四川等地應用很多。
　　 合理的儲氣瓶組的容量，不但能提高的氣瓶組的利用率和加氣速度，而且可以減少壓縮機的啟動次數，延長使用壽命。根據經驗，通過編組方法，可提高加氣效率，即將儲氣組分為高，中，低壓三組，瓶數比例以1：2：3較好，當壓縮機向儲氣瓶組充氣時，應按高，中 ，低壓的順序進行，百當儲缺陷瓶組向汽車加氣時，則恰恰相反，就按低，中，高壓的順序進行。
　　 就常用的兩面三刀種形式，大氣瓶和小報導瓶相比較可知，大乞瓶一次性投資較高，。而小氣瓶相對較小；當儲氣容積相同，大氣瓶所用的數量很少，第年的維護量小，費用較低。而小氣瓶所用數量很大，第年的維護量很大，費用也高；大氣瓶一般都有設有排污孔，便函于定期排出瓶內油污，小氣瓶收沒有排污孔，每年清除油污很費用勁，；大氣瓶上的氣閥和管件很少，可靠性較高，面小氣瓶數量多，氣閥和管件必然很多。漏氣和不安全檢查因素大大嗇，災最需要我們在建站時以衡利綜合考慮。表4將常用的3種儲氣方式的優缺點進2行了簡要的對比，。供用戶選用時參考。
2.5控制系統
　　 完整的加氣站控制系統對于加氣站的正常運行非常重要。一個自動化程度高，功能完善的控制系統可以極大地提高加氣站的工作效率，保證加氣站安全、可靠地運行。
　　 加氣站的基本控制系統可分為6個部分：
　　 （１） 電源控制；
　　 （２） 壓縮機組運行控制；
　　 （３） 儲氣控制（含優先順序控制）；
　　 （４） 凈化干燥控制；
　　 （５） 系統安全控制；
　　 （６） 售氣控制（含順序加氣控制和自動收款系統）。
　　 這幾方面的控制一般都通過微機和氣動閥件來完成。較先進的加氣站，還可以通過調制解調器（ＭＯＤＥＮ）和電話線，對各地多臺加氣站，實現遠距離實時集中控制管理，包括實時監測、故障診斷和排除。先進的加氣站設計必須依賴于先進的控制，所以控制系統占了加氣站投資的相當比例。
　　 售氣系統
　　售氣系統包括高壓管路子，閥門，加氣裝置，計量，計價以及控制部分。最簡單的售氣系統。除了高壓路外，僅有一個非常簡易的加氣裝置和一個手動閥門。先進的售氣系統，不僅由微控制，還具有優順序加氣控制，環境溫度補償，過壓保護，軟管斷裂保護等功能。有的還增加了自動收款系統和計算經營管理系統等