自适应变工况压缩天然气加气子站的系统设计原理及其优越性简介 - LNG汽车

自适应变工况压缩天然气加气子站的系统设计原理及其优越性简介(三)

责任编辑：cnlng 浏览：25016次时间： 2008-08-03 10:38:34

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摘要: 4 几种常见的CNG加气子站系统　　由于CNG加气子站运行工况的这些特殊性，不同的CNG设备制造厂家为适应这种运行工况，结合自身的压缩机系列，推出了不同的系统设计。根据我们所进行的调研和资料检索显示，目前在市场上可见的采用压缩机来增压的有如下几种常见的CNG..

关键词：自适应变工况压缩天然气加气子站系统设计原理优越性简介

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4 几种常见的CNG加气子站系统
　　由于CNG加气子站运行工况的这些特殊性，不同的CNG设备制造厂家为适应这种运行工况，结合自身的压缩机系列，推出了不同的系统设计。根据我们所进行的调研和资料检索显示，目前在市场上可见的采用压缩机来增压的有如下几种常见的CNG加气子站系统。

4．1 单级压缩系统
　　该系统设计简单，压缩机的进气可以直接与拖车气瓶连接，如图3所示。这样的系统设计没有造成不必要的能源浪费，而且单级压缩可适应一定范围的进气压力变化。但其致命缺点是拖车气瓶的取气率太低。假设其压力比可高达到4．5(主要受排气温度限制)，则拖车气瓶的取气率只有约73％，也即拖车经常性地、无效地载运23％的天然气往返于子站与母站之间，这样即增加了承载行车带来的额外开支，同时也增加了拖车往返于子站与母站之间的次数。

图3 单级压缩加气子站系统示意图
4．2 节流降压后再压缩系统
　　由于如前所述CNG加气子站运行工况的特殊性，压缩系统的设计确有一定的难度，目前在市场上所营运的子站有不少是采用节流降压后再经子站多级压缩机加压的系统。这种子站系统在拖车气瓶与压缩系统之间加入一个节流降压系统，如图4所示，可将拖车气瓶内的气体降1～2MPa。这样压缩系统本身的运行和正常的标准站一样。
　　该系统设计的优点是：
　　 ●压缩机运行于比较稳定的工况，输气量也相对稳定；
　　 ●压缩系统本身的设计及控制也和正常的标准站一样；
　　 ●如果有管道供气，且供气压力合适，那么该压缩系统同时也可以切换用于从管道吸气，变为一个标准站。这对于所选站址，如计划将来投建供气管道，或已有供气管道，但供气不足，需要用天然气拖车来补充等情况，该方案不失为一种合理的选择；
　　 ●如采用三级压缩系统，这种子站能将气瓶内的气体压力抽吸至1MPa。其取气率可高达94％。

图4 多级压缩加气子站系统示意
　　然而从节约能源、系统造价和系统维护角度来讲，这样的系统很不合理，有其让人难以接受的缺点：
　　 ●节流降压系统是多级节流调压系统，由3～4个节流调压阀，多个安全阀以及多级加热换热器等组成。再加之，压缩系统为三级压缩，系统的易损件增多，而且管道流程复杂，造价较高；
　　 ●由于入口压力低，压缩机的输气量较低，而相对功率消耗较高，即比功率较高，系统所用的驱动机功率较大；
　　 ●由于节流降压后天然气的温度急剧下降，为确保系统能正常运行，需设置多级加热系统；
　　 ●更为人难以接受的是节流降压势必造成能源的极大浪费。简单地讲，在母站压缩充罐拖车气瓶所消耗的功率，被节流降压全部浪费掉。子站压缩系统需要重新消耗相当大的功率，将降压后的低压气体压缩至25MPa。

4．3 单双级可切换旁通的两级压缩系统
　　图5是一单双级可切换旁通的两级压缩加气子站系统。该系统设计在很大程度上克服了以上两种系统的一些不足，比如拖车气瓶内的气体可以其当前的压力直接进入压缩系统，不需节流降压，节约了能量，取气率也可达88％。但其缺点是管线流程及控制系统较为复杂。气缸的利用率也低，约有75％的气体是经过旁通一级，直接由第二级气缸压缩输送，第一级气缸活塞在空载运转。

图5 单双级可切换旁通的两级压缩子站系统示意
4．4 IMW两级压缩全自适应系统
　　集多年设计生产制造CNG加气站，特别是生产制造以上所述的第二、第三种加气站子站的经验，在分析比较几种CNG加气子站系统以及分析子站系统运行工况特征的基础上，IMW工业公司于2003年设计推出了一种全新的自适应变工况的CNG加气子站压缩系统，如图6所示。该系统采用优化的压缩机结构配置和合理的管道系统流程设计，可使拖车气瓶内的气体以其当前的压力直接进入压缩系统，不需节流降压，节约了能量。也不需单双级可切换旁通，大大简化了其操作控制系统。系统本身能自适应运行于很宽的变工况入口压力范围，而且其操作运行及控制系统与母站和标准站很相似。