吴祖阔+张智

重庆中梁山渝能燃气有限公司

【摘 要】在中国现代化进程中，随着发展速度不断加快，城市气化建设的发展也日新月异，城市发展也朝着环保、节能的方向前进， CNG加气站被各大城市纳入重点建设对象之一。本文重点研究了CNG加气站工艺流程的优化措施，希望能够对加气站的发展和普及有所帮助！

【关键词】CNG；加气站；工艺流程；优化设计

前言

为了满足城市可持续发展的需要，各大城市不得不寻找安全、清洁、环保、实惠的能源，压缩天然气（CNG）能满足这些特点，作为汽车能源被广泛使用再好不过。近年来，我国政府在逐步扩大CNG加气站建设，特别在西部地区，因为地理位置原因，CNG能源得到大力发展。在建设过程中也逐渐的暴露一些问题，如在工艺流程方面安全系数相对不高，在开发过程中，可能会因为窜井和地下储气井松动，造成事故发生，因此对CNG加气站工艺流程的改进和优化工作迫在眉睫，只有提高安全系数，才能加快建设CNG加气站。

1.CNG加气站工艺流程优化

1.1CNG加气站工艺流程现状

CNG加气站常规的工艺操作流程：第一步，将气体由外接输气管线接入加气站后，进入缓冲罐；第二步，先压缩机中增大气体的压强，在高压状态下将放置到橇装脱水装置进行干燥处理。第三步，经过干燥处理过的气体放置顺序控制盘，通过在顺序控制盘设定，进行气体调序后，CNG操作成功。选择直接给汽车冲气或输入地下储气井内进行储存均可。

在输气管线布线方式的选择上，可以把地下储气井-1、2并联在一起，这样一来，进出气集中在一条输气管线进行，优点显而易见，节约材料降低成本，但缺点也是很致命的，当其中一口地下储气井发生泄漏导致井内压力大幅度降低，迫使另一口地下储气井内的天然气向泄露的地下储气井内流入，继而导致天然气窜井事故。高压天然气泄漏产生的危害不可估量，可能导致地下储气井管松动，更有甚者导致连接管线破裂或拉断，连接接箍松动，继而发生爆管升空的大事故。

要对气站进行一个全面的评估，基于现实，当加气站加气的车辆达到饱和的时候，加气站压缩机出现供压不足的情况，为了保证加气需求得到满足，只能由地下储气井来进行压力的补充，当压力满足需求时，切换直充。经由现场测试，经过压缩机加压后的天然气温度至少在70摄氏度以上，把温度那么高的天然气输入汽车油箱，后果就是计量误差值过大，在高温高压状态下的天然气还会影响载体钢瓶的使用寿命。

1.2CNG加气站工艺流程优化

为了改良优化CNG加气站工艺流程存在的问题，提出了以下建议：

（1）选择把地下储气井-1、2并联的方式，但不共用一条管道，而是再增加一条管道，并增加两个阀门及压力表，两个管道最后再汇合，给予供气。

（2）优化地下储气井结构，防止高溫的天然气直接流入钢瓶，多一环冷却装置。

（3）优化地下储气井出口处装置，可以在上面安装上单向阀，降低天然气窜井导致的事故的发生率。

将CNG加气站工艺流程加以优化改造后，流程如下：第一步，将气体由外接输气管线接入都加气站后，进入缓冲罐；第二步，先压缩机中增大气体的压强，在高压状态下将放置到橇装脱水装置进行干燥处理。第三步，经过干燥处理过的气体放置顺序控制盘，通过在顺序控制盘设定，进行气体调序后，CNG操作成功。不直接给汽车冲气或输入地下储气井内进行储存，多一环冷却环节。

2.地下储气井结构优化

2.1地下储气井结构现状

CNG加气站要稳定、安全的储存天然气，其中最关键的设备便是CNG地下储气井，该设备的性能是否稳定，关系到整个气站是否能正常运转。

CNG地下储气井实际上就是一个容器，由于各种因素限制，比如该容器不能接触明火，选择存放的位置要求成本相对较低、又不占用地面空间、还要能恒温保存等，该容器只能深埋（垂直距离大概为80～200m）于地下。这个做法也是国内比较主流的CNG加气站的储气系统。

理论在实践中的应用还需要时间，目前国内大部分CNG加气站还是采用单管道的进出气方式。

2.2地下储气井结构优化

高温状态下的天然气不利于使用计量，也容易损坏载装气体的钢罐，地下储气井可以利用环境优势对天然气进行降温处理，但降温过程中必须遵循SY-T6535-2002《高压气地下储气井》对地下储气井的要求。基于实际情况与要求规范，增加输气管道，使得进出气体各占一个管道是最为合适的做法。经过压缩后的天然气，温度很高，在流入地下储气井时，流入时间过短，气体无法散热大量高温气体涌入地下储气井，不利于降温把管道适当延长，高温气体流入储气井的时间增长，散热效果更为理想。经过实验证明，长度为2m的套管可达到降温效果，降温过后的高压天然气温度在30摄氏度左右。

地下储气井经过优化之后，在压力方面能满足气站的需求，还能是改装的降温器，避免高温天然气直接充入汽车造成气瓶被破坏。

3.加气枪的放空回收

3.1加注流程

通过加气站内的加气枪进行加注，是为天然气汽车加注的主要方式。加注操作过程如下：

（1）将加气枪头部分插入（或套入）车载气瓶加气口连接，同时打开汽车进气阀门和车载气瓶阀门（一般情况车载气瓶阀门是打开的，只需打开汽车进气阀门）。

（2）操作加气枪阀柄转至“开”档状态，枪管与加气口连通，加气机电磁阀打开，高压天然气通过压差向车载气瓶加气，直到所需压力。

（3）待到载气瓶内部的压力上升至规定值，将进气球阀关闭。此时，加气枪两位控制阀门顶端400mm长的枪头部分在进气球阀被切断的情况下压力仍然可以达到20MPa左右。

（4）将阀柄转至“排”档状态，加气口管路与放散口连通大气，放散掉该段管路压力后将阀柄转动至“关”档。

（5）汽车天然气加注过程完成，并且拔下加气枪的枪头部分。

3.2CNG加气枪排空天然气的回收与利用

3.2.1基本思路。

要满足加注过程中“零排放”的需求，需要转换一下思路，主要排放量在于回收加气枪，注意排放的残留天然气的收集是“零排放”的关键。

高压天然气由于在高压状态下，一些操作比较难进行，在回收与利用上的操作难度大，因此，把高温状态下的天然气做降压处理，由高压状态转变为低压状态，就可以实现以上操作难度大的问题，二次使用资源，基本思路如下：

（1）安装控制阀门，主要用于控制加气枪天然气注入压力的大小。

（2）安装增设收集排空天然气的装置。

（3）收集装置中排空天然气，进行二次使用。

3.2.2回收利用方式。

3.2.2.1三位控制阀门

不同于我们日常生活中所能见到的阀门，为了更好的回收排空天然气，把普通阀门的核心部分进行了改造，主要是进行了加位处理，把两位控制阀门变更为三位控制阀门。究其原理，与二位控制阀门差别不大，但是在位数多了一位，在外形上依然同两位控制阀门。

非加注状态：待机状态下，同两位控制阀门原理一致，3个通道全部关闭，但加气枪枪头不做关阀操作依旧同大气联通。加注状态：加注状态中，高压天然气由于要进行加注，占用了加气通道，关闭剩下2个通道，通过加气通道把天然气注入到车载气瓶中。过渡状态：在过渡状态下，三個通道中仅开启回收通道，余下的天然气在其他通道关闭的状态下选择回收通道把剩余的气体送回储存装置。

完成一次加注，设备自动把三位控制阀还原到初始状态，继而检测回收通道是否关闭，确认关闭之后，打开排空通道。与二位阀门控制器有所差别的是，三位控制阀门是将进行了一个剩余气体的回收与利用。

3.2.2.2余气回收通道

三位控制阀门同二位阀门比较，增加的部分为余气回收通道，顾名思义，是用于收集、降压及隔离回收天然气的管道。为了达到回收和降温的效果，可以在余气回收通道上设计一个止回阀，通过该装置，可以起到降压隔离作用，用来避免天然气倒灌，防止将管道直接接到储气瓶组，或者进入中压管道，造成泄露事故。

4.结语

压缩天然气（CNG）是一种新型的加工能源，其被视为理想的汽车燃料，原因有四，第一具有环保、无污染的特点，第二具有节能特点，第三安全性相对高，第四价格经济实惠，综合以上四点，满足了城市可持续性发展的要求，故受追捧。但此项能源在我国的推广存在一定的障碍，主要为流程设计与建设方面不符合标准化建设，再者由于建设不当引起的安全问题，要想在我国推广CNG加气站，改革势在必行，不断优化和完善我们的技术，才能为CNG加气站创造一个良好的、安全的发展情境。

参考文献：

[1]舒浩纹；刘苏；吴晓南；黄坤；宋欢欢.CNG加气站工艺流程优化设计探讨[J].天然气与石油，2014（03）.

[2]于海欢.CNG加气站工艺流程优化设计探讨[J].石化技术，2016（09）.