加气站无储气井瓶组建站解决方案.docx

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加气站无储气井瓶组建站解决方案

建

站

方

案

方案名称：

加气站无储气井（或瓶组）建站解决方案

承担单位：

技术中心

方案编号：

QDK201102

武汉齐达康环保科技有限公司

WUHANQIDAKANGEnvironmentalProtectionTechnologyCo.,Ltd

前言

第一章加气站无储气井（或瓶组）现状分析

1、技术条件

2、目前无储气井（或瓶组）子站建站存在的问题

3、液压平推子站压缩系统的弊端

第二章无储气井（或瓶组）解决方案

1、解决方案基本介绍

2、加气工艺流程

3、建站主要工艺设备简介

4、液压活塞式子站压缩机技术介绍

5、解决方案要点

第三章解决方案与现行液压平推设备方案的比较分析

1、无储气井（或瓶组）建站竞争优势

2、YZ型天然气液压压缩机的优势

3、几种建站方案建站投资对比

第四章方案实施与后续策略

附录方案所参考和依据的标准及规范简介

前言

CNG汽车加气运用经过十几年的发展，已走过了推广期，即将进入快速发展期。

公交车和出租车已基本油改气，由于燃气车辆费用较燃油车辆低很多，而且安全、环保、政府鼓励，促进了私家车、运输运营车等社会车辆更加推动了压缩天然气（CNG）行业的发展。

中小加气站以其占地小、投资少、见效快、服务灵活等特点，普遍为商家看好，发展更为迅速，目前已遍布全国大小城镇。

 虽然天然气汽车的发展，对汽车用户和加气站都具有一定的经济效益，但是在汽车加气站的发展过程中存在许多问题。

土地资源紧张是汽车加气站建设中碰到的一个难题。

从各省市近年来规划CNG加气站来看，建成的的数量不到通过审批的加气站数量的三分子一。

市场火爆，而加气站却迟迟不能建成，土地是限制加气站建设的一个难题。

而充分利用有限的土地资源，简化设备工艺流程是解决用地问题的一个很好的办法。

所以研究无储气井（或瓶组）成为满足市场需求的一种必然选择。

第一章无储气井（或瓶组）建站现状分析

1、技术条件

采取适当的安全措施，加气站建设无储气井（或瓶组）是可以做到安全可靠的。

国内燃气汽车发展普遍采用液压平推设备系统方式。

经过数年的运行，积累了许多经验。

我国参照成熟国家的经验，发布了《汽车加油加气站设计与施工验收规范》、《汽车用压缩天然气加气站设计规范》给无储气井（或瓶组）提供了技术上的支持和规范。

2、目前无储气井（或瓶组）建站存在的问题

我国加气站建站已经发展成一定的规模，目前已经建成的无储气井或瓶组建站（主要是油气合建站）按国家颁布标准GB50156-2006《汽车加气站设计与施工规范》的时间为分界线，主要采用的是液压平推设备系统。

在标准颁布以前国家没有对加气子站储气设施总容积做具体规定。

所以标准颁布以前建成的加气站有用4m³~8m³储气井或高压瓶组作为储气设施，压缩设备使用传统机械式或液压压缩机。

也有不用储气井或高压瓶组的子站，设备是液压平推子站系统。

但在标准颁布后，标准明确规定油气合建站的加气子站储气设施总容积≤18m³，而我国子站所用天然气槽车的容积一般为18m³，这就等于限制了油气合建站不能增车另外的储气设施。

也就限制了油气合建站压缩设备的选择范围，只能用液压平推子站系统。

但是液压平推子站系统存在很多的弊端和问题。

所以研究油气合建站和加气站一种新的建站工艺流程要求既能使用液压压缩机和传统机械式压缩机作为子站压缩设备，又能符合国标规定，增加业主的选择性是满足市场需求的一种必要。

3、液压平推子站设备系统的弊端

当前国内天然气子站建设中，许多选用的是液压平推式子站设备系统，由专用槽车、液压工作橇、售气机等组成。

其工作原理是：

液压工作橇提供高压油，通过一系列控制阀逐次注入专用槽车的每只长管钢瓶内，将长管钢瓶内的天然气以20MPA的恒定压力推出来，从而通过售气机给汽车加气。

由于其设计原理的特点决定了以下弊端：

（1）选用电机功率一般为30kW或60kW。

但液压系统油泵工作压力较高，使槽车气瓶长期在高于其额定工作压力状态下工作。

（2）液压平推子站系统使用专用槽车，（与普通槽车不通用），投资较高。

（3）液压油中含有专用添加剂，液压油成本较高。

由于添加剂对多烷比较敏感，与多烷易反应结成颗粒。

对气质的要求较高，在甲烷含量高于95%以上使用效果较好。

通常高压天然气与高压油的直接接触，排出的天然气含油量很大，对下游精密阀件、售气机等设备有较大影响，特别是CNG汽车影响更大。

（4）排气量恒定，单线加气，适应加气站加气高峰能力较差。

（5）由于液压平推没有冷却系统，其排出的气体温度相对要高一些。

（6）系统运行时会产生次声波，噪音较大，易发生扰民投诉。

（7）漏油现象比较严重，由于快装接头较多，接口在高压状态时常漏油，甚至喷油。

液压平推式子站设备系统相比于传统机械式压缩机有优势，但相对于天然气液压压缩机而言就存在诸多缺点。

所以一般CNG加气子站建站更趋向于选用天然气液压压缩机作为子站压缩设备。

第二章加气站无储气井或瓶组解决方案

1、解决方案基本介绍

1.1基本概况介绍

在CNG汽车加气站产业的发展过程中，以一座母站带动若干子站的建站方式近年来在国内很多大、中城市已经成为一个主流方向。

它以不受管网制约、不受管网压力和供气能力限制、站址选择灵活、占地少、投资少而成为投资人的首选。

CNG子站的气源由高压气体运输车自母站运来的20MPa的高压天然气为气源，适合建在距离母站150km范围内为宜。

油气合建站的CNG子站CNG子站一般设计日供气量8000-15000Nm3，延长加气时间也可以达到20000Nm3。

1.2基本条件和工程设施

a、介质：

压缩天然气

b、吸气压力：

2—20.0MPa

c、吸气温度：

一级≤45℃

d、电源条件：

380V/50Hz

e、天然气气质的要求：

常压露点：

≤-55℃

微尘含量：

≤5mg/m3

硫化氢含量：

≤20mg/m3

油份含量：

≤5ppm

1.3设计供气规模：

日供气量：

8000-15000Nm3/d和20000-30000Nm3/d

平均流量：

700Nm3/h和1400Nm3/h

充气方式：

快充

CNG子站内配套较大流量的压缩机和卸气、加气装置，运用顺序控制盘控制，实现顺序加气。

子站槽车当中的6个气瓶充当“低压储气井”，压缩机自带一立方容积高压缓冲气瓶组和槽车另外2个气瓶充当“高压储气井”。

2、油气合建站加气工艺流程

2.1加气流程示意图

此加气站工艺流程简单，省去储气井和回收罐，利用槽车气瓶作为储气设备，大大降低建站或改建投资。

槽车来后将槽车一根高压软管与卸气柱相连接（也可省去卸气柱直接与压缩机进气管相接），将槽车另一根缓冲高压软管与压缩机高压输出管道相连接，槽车卸气给压缩机，压缩机将天然气压缩成高压天然气后输送到槽车指定的气瓶内，经过槽车指定气瓶缓冲后，由管道输送到售气机给用户加气。

整个流程简单，压力损失小，能量损失小，更节能、投资小。

该方案设计的工艺设备流程就是在常规子站设备流程做了三点改变，具体如下：

（1）将普通型天然气槽车加装两个DN25的手动球阀作为缓冲球阀，这两个球阀分别控制相对应槽车气瓶的缓冲功能和售气功能转换。

球阀打开时，槽车上指定的气瓶作为整个工艺系统的缓冲瓶使用，当需要指定的瓶组售气时，关闭球阀。

（2）加装一根缓冲用高压软管。

该高压软管作用是连接槽车缓冲接口与压缩机高压输出接口。

该高压软管可以选用与卸车软管一样的规格型号。

长度由建站方案决定。

（3）省去储气井或瓶组。

由于利用槽车气瓶作为缓冲储气设备和国标规定油气合建站储气设施总容积≤18m³，子站所有储气设备都省去。

2.2工艺流程图

流程操作如下：

1.槽车是改装的普通槽车，将普通槽车的两个长瓶换为25MPa气瓶（此瓶组作为压缩机的高压缓冲储气瓶），且将此组瓶增加一个球阀出口，使槽车有两个快装出口；

2.压缩机自带两根软管，其中一个软管为卸气口，另一个软管为高压缓冲瓶接口）；

3.槽车卸气过程简介：

1）关闭两只25MPa售气用球阀，将6个20MPa气瓶的售气球阀打开、缓冲球阀打开，这时只用六只20MPa气瓶组对外售气；

2）当六只20MPa气瓶组的压力降为4MPa时，关闭六只20MPa气瓶组的售气用球阀、同时关闭25MPa气瓶的缓冲用球阀、打开两只25MPa气瓶售气用球阀。

这时将两只25MPa气瓶对外售气。

当其压力降到4MPa时，再打开另外六只20MPa气瓶组的球阀，直到压力降到2.5MPa或用户期望的压力值为止，卸完一槽车气。

4.由于压缩机基本没有泄漏，卸气口无需计量，可以省去了卸气柱。

3、建站主要工艺设备简介

主要设备明细如下表：

设备名称

数量

运输槽车

2台/站

卸气柱

1台/站（可省去）

橇装液压活塞式压缩机组

1台套/站

售气机

3台六枪

高压卸车软管

1根

高压缓冲软管

1根

4、液压活塞式子站压缩机技术介绍

液压活塞式子站压缩机克服了液压平推式压缩机和传统机械式压缩机的不足，接受了其工艺流程简单、节能的优点，更具有适应性、经济环保性，是CNG建站天然气压缩机很好的选择，随着液压活塞式子站压缩机技术的不断完善，将会被越来越多的业主广泛关注。

4.1液压活塞式子站压缩机技术参数

序号

名称

量纲

参数值

备注

1

压缩介质

天然气

2

型号和名称

2YZ1000-44/2.5-25天然气子站压缩机

3

型式

全风冷撬装式

4

驱动方式

液压驱动

5

平均流量

Nm3/h

1000Nm3/h

6

日供气量

Nm3/d

10000~15000Nm3/d

525Nm3/h@6.0MPa

950Nm3/h@10.0MPa

1885Nm3/h@15.0MPa

3580Nm3/h@20.0MPa

7

排气量

Nm3/h

285~2085

8

进气压力

MPa

2.5-20.0

9

排气压力

MPa

25.0（进压<5Mpa时为22MPa）

10

吸气温度

℃

30（-40~40）

11

排气温度

℃

<50

12

压缩级数

二级

13

冷却方式

风冷

14

撬装机组外形尺寸

mm

4012×2260×2560（L×W×H）

15

撬装机组重量

kg

10000

16

噪声

dB（A）

≤70

17

电机功率

kW

22x2（两台）

整机功率

KW

50

额定电压

V

380

防护等级

IP54

防爆等级

dⅡBT4

4.2液压活塞子站压缩机主要设备零件明细

序号

材料名称

说明

单位

数量

1

隔音罩（房体）

座

1

2

底座

座

1

3

排风隔音罩

个

1

4

液压站

台

1

5

风冷器

台

1

6

风机

台

1

7

一级缸体

套

1

8

二级缸体

套

1

9

除尘过滤器

个

3

10

除油过滤器

个

1

11

防爆排风扇

套

1

12

隔爆型防爆荧光灯

盏

1

13

工艺气管道

304不锈钢

米

14

PLC控制柜

台

1

15

可燃性气体浓度感应器

个

1

16

减压阀、安全阀、球阀等

进口件

批

1

5、解决方案要点

该方案采用成熟的工艺和设备，流程简单，系统可靠性和安全性较高。

该方案设计创新之处在于合理利用槽车气瓶，减化了设备工艺流程，将槽车气瓶作为子站储气设备，不仅避免加气站使用储气设备的与国家建站规范的矛盾，而且满足了子站设备工艺储气的要求，在建站投资上可以节省一大笔资金，避免了加气站无储气井或瓶组建站必须选用液压平推式压缩机而带来的许多问题。

该方案设备装置、工艺流程为燃气经营企业提供了一个市场范围更广、调节能力更强的设备系统解决方案，并且由于该方案工艺流程简单，设备占地面积小、建站规划布置更容易，更适合于占地面积小的油气合建站或加气站。

实现了天然气子站更高效、更环保的主题，为业主带来更加丰厚的经济效益。

第三章新的解决方案与液压平推方案的比较分析

1、竞争优势

1、在土地利用上更节省。

由于加气站服务对象和服务有限，在城市中为满足燃气汽车的需要，要尽量少用地，过多的占用城市建设用地，在规划上难以保证。

2、在建设模式上更灵活。

新工艺流程建站既可以根据城市规划进行新建，也可以在原有加油站的基础上进行改建，建设用地上更容易落实。

突出了减少投资和运行成本，提高经济效益的优势。

3、在设备运行管理上更安全。

减少了加气站高压井或瓶组，对周边环境具有一定的安全影响，免去了高压储气设备年检的费用，减少了城市中危险品场所数量。

同时由于经营效益改善，建设单位也会在安全设施的投资和安全管理上更用心。

4、在服务对象上更广泛。

油气合建站的服务对象包括CNG单燃料汽车、CNG双燃料汽车和燃油汽车。

对于双燃料汽车来说，加油或加气尤其方便。

5、在建站投资上更节约。

将加气站和加油站一些基础设施统一建设、统一调配，使资源更有效利用。

6、在经济效益上更理想。

由于加油和加气两种业务，收入来源多样化。

在气源供应紧张或加气市场较小的时候可以增加售油业务，在油品供应紧张或油价高涨的时候可多倚重售气业务。

7、在市场培育上更容易。

CNG汽车和CNG加气站互相依存。

只有加气站建设上能跟上，在经营上有规模效益，才会有更多的车辆愿意改装成燃气汽车或购买燃气汽车。

2、天然气液压活塞式压缩机的优势

1、节能效果好。

一般选用22KW双电机，进气高时为单电机工作，低时为双电机工作。

下图是槽车压力各压力点的排量与功率曲线：

2、结构简单。

气缸和油缸双缸一体结构，液压油每运行一个行程，都会将气缸壁冷却一次，因此气体和气缸壁的温度较低，不需水套缸冷却；一组气缸只有一级压缩，要想两级压缩需用两组气缸；轴向尺寸相对较短，大于两倍行程，可以立式安装；各支承环和液压活塞环不存在偏磨现象；

3、油泵工作压力较低。

经过受力分析，所需油压=（排气压力-进气压力）/2；额定压力为31Mpa的油泵工作范围始终在16Mpa以下。

4、噪声低。

实测噪声不高于70分贝。

5、几乎无泄露量。

设计上回避了填料等结构设计，系统几乎没有泄露点。

6、耗油量极小。

油附着在缸壁上形成极薄油膜，使输出气体内含极少量油

7、易损件少。

只有活塞环、O形圈等少量易损件。

综上所述，液压活塞式压缩机结构简单，流程适应性强，节能性最好，泄露量小，运行维护成本低，是子站天然气压缩机很好的选择对象。

3、几种建站方案建站投资对比

现行的液压子站设备与新型设备工艺流程进行比较，投资如下表：

现行液压加气子站设备工艺流程

无储气设备新工艺流程

液压活塞式

液压平推式

运输槽车

2台/站

普通型（80万/台）

专用型（110万/台）

普通型（85万/台

卸气柱

1台/站

有,约6万/台（可无）

无

无

压缩机组

1台套/站

橇装液压活塞式压缩机组（85-98万/台）

橇装液压泵机组（90-120万/台）

橇装液压活塞式压缩机组（85-98万/台）

储气井或瓶组

有（5万－7万/1方水容积）

无

无

售气机

3台/站

3台六枪

共39万

3台六枪

共39万

3台六枪

共39万

废气回收系统

无

无

无

主电机功率（kW）

22Kw双电机

30Kw双电机

22Kw双电机

泄漏率

0.03%

0.05%

0.03%

油料

普通液压油,每桶1800元,无损耗.

专用油,每桶4800元,有损耗.

普通液压油,每桶1800元,无损耗.

设备总投资

约320万

约410万

约290万

第四章新方案实施后续策略

针对GB50156-2006《汽车加气站设计与施工规范》中对油气合建站的压缩天然气储气设施总容积规定为≤18m³等规范问题，我国相关部门单位已经着手对标准的更改完善工作，由中国石油化工集团公司主编的GB50156-2010《汽车加油加气站设计与施工规范》征求意见稿正在国家相关部门审核过程中。

该标准征求意见稿中将加油和压缩天然气合建站的压缩天然气储气设施总容积规定为≤24m³。

国标在更改完善后，油气合建站就可以有选择性的增加子站储气设备来提高子站的加气调峰能力。

附录

新工艺流程解决方案中相关标准如下：

●GB50156-2006《汽车加油加气站设计与施工规范》

●GB150—1998《钢制压力容器》

●GB3836．1—1983《爆炸式环境用防爆电器设备：

通用要求》

●GB50058—1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

●GB50058—1992《爆炸性气体环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”》

●GB755—1987《电机基本要求》

●GB/T3835—1998《容积式压缩机验收试验》

●GB/T4980—1985《容积式压缩机噪声声功率级的测定—工程法》

●GB/T7022—1986《容积式压缩机噪声声功率级的测定—简易法》

●GB14976—2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》

●GB10892—1989《固定的空气压缩机安全规则和规程》

●GB/T15487—1995《容积式压缩机流量测量方法》

●GB/T5330—1985《工业用金属丝编织方孔筛网》

●GB/T7777—1987《天然气压缩机机械振动测量与评价》

●SY0092－1998《汽车用压缩天然气加气站设计规范》

●CJJ84－2000《汽车用燃气加气站技术规范》

●JB/T6441—1992《压缩机用安全阀》

●JB/T2589—1999《容积式压缩机型号编制方法》

●JB/T7663．1—1995《容积式压缩机包装技术条件》

●JB8935—1999《工艺流程用压缩机安全要求》

●GB50316-2000《工业金属管道设计规范》