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1、CNG 加气站设备系统工作原理及技术CNG 汽车站装备五大系统，了解加气站装备各系统的作用和关键技术所在，对优化加气站的设计建设，把握初始投资、降低运行本钱和修理本钱、安全、高效地治理加气站具有重要的意义。典型的 CNG 加气站的工艺流程简图，从图中我们可以大至了解到加气站工艺流程。CNG 加气站的工艺流程图1、脱硫设备 2、调压器含进气过滤气 3、前处理设备 4、进气缓冲罐 5、压缩机 6、后处理设备备选择容器 7、挨次把握盘 8、储气罐 9、售气机注；前处理或后处理设备点选择。CNG 加气站成套设备系统流程图加气站共有五大系统；自然气净化和枯燥含调压把握即；调压门站自然气压缩自然气储存储气
2、罐把握自动保护、停机及挨次、充气等CNG 售气即加气机CNG 要合理的而经济的建站，首先我们要了解加气站装备的各个系统的作用及其关键技术的所在，下面我们分别表达五个系统装备的作用及根本技术要点。自然气的净化和枯燥含调压把握系统：1. 车用自然气技术要求、从地下开采的自然气由于含有水、烯烃、硫化氢的杂质，是不能直接用于汽车燃料的。美国协会NFPA 关于压缩自然气CNG 规定。CNG 气质要求如下：HS 和可溶牲硫化物分压0.00035Mpa水蒸气16mg / m3 CO2 分压0.048MpaO20.5%体积面分比注：当进入气瓶的气体的露点低于最高储存压力下的最低储存温度时，上述条件不适用。工程
3、质量指标试验方法高位发热量(MJ/M3)31.4CB/T11062硫化氢(H S)含量(MG/M3)220GB/T11060.1总硫(以硫计)含量(MG/M3)270GB/T11060.1二氧化碳(CO )含量(V/V)23.0SY/T7506依据我国石油自然气行业标准(SY/7546-1996)， 满足CNG 汽车用自然气的技术要求，见于表；水露点车用自然气的主要净化措施低于最高操作压力下最低环境温度 5SY/T7507由于CNG 从高压气瓶到发动机的过程中要经过几次减压，减压过程中会消灭局部低温，因而对于作为汽车燃料的自然气需要比管道自然气更严格的气质标准，以避开自然气的高压、低温或腐蚀造
4、成水和烃类的聚拢，使材料失效或管道堵塞而影响正常工作。这就要求对进入加气站的自然气在压缩前和压缩机后进展净化和枯燥处理。这一过程可以概括为“三脱”：即脱硫、脱烃、脱水。1） 脱硫、当自然气中含有的硫化氢过量时，会严峻腐蚀高压气瓶。由于通常状况下，在高压气瓶的底部总是积存有确定量的水，假设 CNG 中硫化氢含量超过 20 mg/m3，硫化氢与金属铁发生氧化一复原反响，其反响方程式为：H S + fe H + feS22上述反响的发生，不仅使设备被腐烂，而反响会产生的氢气不能从金属中逸出，就会造成金属开裂，也就是所谓的氢脆现象。所以自然气中的硫化氢确定要严格加以把握。自然气必需先脱硫，即脱除其中的
5、硫化氢H S 等酸性气体，使其分压0.35 Mpa 以防止设备管线腐蚀和钢质气瓶2发生“氢脆现象”。脱硫分为化学法和物理法：化学法原来是利用Fe 034与 H S 之间的不行逆的化学反响，即2Fe0.Fe2O3+4H2S=FeS.FeS+4H2O所需设备为加湿器、脱硫塔、脱硫剂。物理法：承受多孔吸附剂，其优点是可进展再生、循环使用。化学法应用广泛、无法再生使用，生成物将会污染环境、后续处理不便；物理法技术；较颖、可再生、循环使用。2） 脱烃；通常表示自然气中可分散烃含量大小是用烃露点，既在确定压力 下、自然气析出第一批液烃时的温度、单位为。当自然气中含有确定量的C3 的重烃时、在充气站对自然气
6、进展压缩过程中、由于压力变化较大，就会导致烃露点上升，使得这些C3 的重烃在自然气中分散成液体。由于这些液体不能被准时汽化，在储气瓶中越积越多，会降低储气瓶的有效体积。为此、在自然气压缩前，应除去重烃，既脱去自然气中有高压下易液化气的重烃，使乙烷及重烷含量3%，以防止发动机点火燃烧不正常。不过只要在自然气压缩前所用管网气的净化较为彻底，充气站一般不考虑除去这些液体烃。3） 脱水自然气中含有水分，对自然气的燃烧尤其是用作车用燃料格外有 害。依据国际公认的管道输气标准，在0，0.1Mpa 压力下，自然气的湿度为 112Vppm，相当于水露点为 42.78，但是假设将管网气加压到25Mpa也既是 C
7、NG 压力，水露点上升为11.67。事实上，在管网气中，自然气的湿度比 112Vppm 要高，也就是说水露点远大于 11.67， 在 2030。此时假设直接用管网压缩后作为车用燃料，就将存在三个方面的危害；（1） 生成水合物，造成管道、储气瓶嘴、充气嘴等的堵塞；在确定的温度与压力下，假设自然气中含水处于过饱和时，当体系温度小于一临界温度时自然气水化合物的临界生成温度，液态的水就会与自然气分子生成一种固体物质自然气水化合物。在 CNG 压缩时的压力 25Mpa 下，形成自然气水合物的温度为 18.88。那么当水露点越大时，就会产生更多的液态水，因而会生成更多的自然气水合物。假设管网气真正能将湿度
8、把握在 112Vppm，应当说不会生成水合物。但是实际中自然气的湿度远大于 112Vppm，水露点在 2030，在压缩过程中很简洁生成自然气水的。自然气水的是一种象冰一样的固体，它在管线、钢瓶外表沉积，不仅降低了有效容积，阻碍了自然气的流淌， 严峻时会堵塞气嘴。（2） 加速自然气中酸性气体对金属设备的腐蚀。在自然气中，总是含有少量的酸性气体，如硫化氢、二氧化碳等， 这些气体在水中会电离质子的存在会腐蚀金属设备，严峻时还会造成金属开裂。（3） 当环境温度 0时，会消灭结冰。由于实际管网气的水露点在 2030，也既是说，在充气站对自然气进展压缩的过程中，由于压力上升至 25Mpa，就会有液态水析出
9、， 假设环境低于 0例如北方冬季时，这些液态的水分散成冰、造成管道、储气嘴、充气嘴等的堵塞。因此，自然气中的含水量必需严格把握，以防止这些危害的发生。其方法就是对自然气进展脱水。CNG 加气站一般承受的分子筛吸附法脱水。3.13 吸附枯燥的根本原理和过程吸附作用一般分为化学吸附和物理吸附。压缩气体吸附剂枯燥过程属于物理吸附。当压缩气体与多孔的固体吸附剂相接触时，吸附质被去除的物质遇到固体吸附剂的外表后被吸附，气体进入吸附塔后。吸附质被吸附剂吸取。在吸附过程中在吸附塔中存在一个有效区，通过有效吸附区的压缩气体中的吸附质完全被吸附，其后的吸附剂不再起吸附作用吸附状态见图不断的通入气体。当吸附剂的吸
10、附容量到达饱和时， 不再具有吸附作用，此时原有的吸附剂区就不能完全吸附质了，在有效吸附区后部的吸附剂开头产生作用开头吸附质、此刻的有效吸附区比原有的有效吸附区后退了一步吸附状态 2 图，这个持续吸附变化就好象是有效吸附区在向后不断的移动。当有效吸附区移动至吸附塔的出口时，此时不再有的吸附剂投入吸附吸附状态 3 图，假设连续使用就会致使出口气体吸附质含量上升露点上升、H S 含量下降，因此，2必需对吸附剂进展再生，吸附剂的吸附容量与吸附时的温度有极大的关系，吸附温度上升时吸附容量降低，反之吸附容量提高，加热再生法利用吸附剂的这一特性进展了压缩气体再生，吸附剂再生温度越高吸附剂的再生越完全，剩余的
11、吸附质含量越少，有利于增大下次枯燥吸附时吸附容量，但温度过高会使吸附剂性能下降。在实际操作过程中一般使用的再生温度为；硅胶 150200 ；活性氧化铝 250300；分子筛300350 ， 但对于自然气从安全性考虑， 故将再生温度把握在210230。3.1.4 自然气双塔脱水流程有效吸附区变化示意图自然气脱水流程可分单塔和双塔两类，单塔脱水容量较小，只能用于每天充气少于 10 辆车的家用站等埸合。对 CNG 加气站一般承受双塔式枯燥器脱水。一塔脱水时，另一塔再生，循环脱水、再生，保证脱水连续进展。见双塔脱水图，是压缩自然气站双塔式中压脱水流程，按脱水装置在 CNG 加气站工艺流程中的位置可分为
12、低压，中压和高压脱水三种，见图。这三种方式都能从确定程度上到达 CNG 的脱水要求。但各有优缺点。加气站双塔式中压脱水流程图表三种脱水塔方式的比较对CNG 而言序号工程低压脱水中压脱水高压脱水1设备简洁程度、工艺难度低、简洁较高、较简洁简洁设备外形尺寸大大约为中压的 8小约为中2小占地面积倍约为高压的15 倍中中 压 的5060%3设备组合形式分体现场安装工作量大整体撬装整体撬装小型4设备压力等级低压中压高压5脱水量10.1050.036 脱水效果7 枯燥剂用量8 可操作性可达低于-65比高压约多 9 倍简洁低于-65低于-65 效少少比高压简洁效难9 制造工艺A. 二类压力容A. 一类压力容
13、器 器B. 低压阀件B. 阀件相对有A. 三类容器B 高温高压阀件C 密封件尚难易程度10 一次投资费用11 操作费用12 修理费用用于再生的产13 品气比率能耗电热炉14 功率KW15C.配件简洁解决约为中压的1.5 倍凹凸0高为高压的 2.0 倍定型产品C.配件易解决D.制造要稍低1.0中 较低6%稍高高压的 2.5 倍无定型产品D 制造难度相对较大 约为中压的 2.0 倍低高2%小注：上表所列数据基准为：压缩机入口压力为 0.3Mpa，25Mpa 压力下CNG 的水露点一样，枯燥剂为分子筛。由表中可以看出，低、中、高压脱水各有优缺点，高压脱水法假设能在配件、阀件质量和气分别装置的设计、制
14、造等方面解决好相关的技术工艺质量，是比较好的脱水方案，从 CNG 加气站的工艺设计而言，也是比较抱负的工艺流通程方案。国外大多是承受高压枯燥器。鉴于目前国内配套工艺水平，中压脱水方案的综合性能和效果也是比较抱负。中压脱水，枯燥器设置在压缩机一级进口前，一般脱水压力把握在4.0Mpa 左右。此时投资费用和修理费用较低，过程相对简洁，设备压力等级不高。3.1.5 油水分别经过压缩后的自然气因压力上升和在冷却器中降温后发生水和烃 类的分散，加之在压缩过程中润滑油也会混入自然气，因此应设置油气分别器对压缩自然气进展脱油处理。经过液气分别的压缩自然气可能仍未到达 CNG 汽车使用的气质要求，所以在其后还要设置过滤器，枯燥器和后过滤器，进一步对 CNG 进展净化和枯燥。自然气进展净化和枯燥前方可对加气站的储气瓶充气储存、直接售气或给CNG 汽车瓶充气。除了直接售气CNG 不进入加气的储气瓶而直接进入售气机给汽车充气之外，为了保证从储气瓶中进入售气机的 CNG 质量，防止由于气瓶缘由产生的气质下降和因此而可能对售气机造成的损害，在储气瓶与售气机之间也应设置周密过滤器对 CNG 进展过滤。除此以外，净化和枯燥系统必需在压缩机进气管线设置进气滤网以防止管道自然气中 颗粒
