CNG加气站工作人员技术培训教材Word格式文档下载.docx

1、1. 1 天然气的物理特性天然气是产生于油气田的一种可燃气体。 其主要组分是甲烷, 大 约占8099%,其次还含有乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷、以及二氧 化碳、一氧化碳、硫化氢、总硫和水分等。由于天然气的组成绝大部分为甲烷,因而其特性可用甲烷特性来表示。相对分子质量 16.063,是无色无臭的可燃气体。在101.325kPa绝压下沸点161.52C,标准状态下,气体甲烷（理想气体）对干空气的相对密度为 0.5539,密度 0.6785kg/m3。1. 2天然气的主要用途天然气和煤、石油（及其副产品）等物质一样,都是重要的的工 业原料和燃料,其主要用途有以下诸方面。1电厂、热能、供暖、空调等工业企

2、业的主要燃料;2餐饮业和民用的主要燃料；3化工工业的主要原料, 可合成或提炼甲醇等多种工业原料和半 成品;4作为符合环保要求的机动车辆的洁净燃料， 汽、柴油的理想替 代物，这是近年来国内外迅速发展起来的一项新技术。 目前暂时用于 汽车，但随着液化天然气技术的进一步发展，必将用于轮船、火车甚 至飞机上。1. 3 复习题1天然气作为一种燃料，和汽油、柴油有什么不同，其主要物理 特性有哪些？2天然气用作汽车的燃料， 你知道吗？有关这方面的知识， 你都 掌握哪些？2.1我国为什么要发展天然气汽车天然气作为汽车燃料可显著减小大气污染，改善环境。在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经 济

3、可行 ,而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。汽车使用天然气作为动力燃料， 与汽油相比， 其尾气排放中不含 铅和基本不含硫化物，一氧化碳减少 97%，碳氢化合物减少 72%，氮氧化物减少 30%，二氧化硫减少 90%，苯、铅粉尘减少 100%，噪音降低 40%。因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。 天然气汽车产业对国家能源结构的调整起到巨大的支持作用。发展天然气汽车产业既是保护环境的需要， 也是调整我国能源结 构、缓解石油成品不足的重要战略措施。 今后我国石油产量虽会增长， 但是远远满足不了国民经济的需求。 然而我国在天然气的勘探和开采 方面

4、却取得了引人注目的进展。陆上现已基本形成四川、陕甘宁、青 海和新疆四个大气田。以陕甘宁气田为例，已探明储量达 2300 亿立 方米，还有 5000 亿立方米以上的储量有待勘探查明。这些都为天然 气汽车的发展提供了充足的资源保证。 因此大力推广和使用天然气汽 车将对我国未来的燃料结构产生重大影响。汽车使用天然气作为燃料可显著提高经济效益1节约大量燃油： 一辆中型车如果改烧天然气， 一年可以节约汽 油 8-10 吨，如果有 10 万辆汽车改用天然气做燃料，一年就可节约汽 油 80-100 万吨。21/3-2/3。节省燃料费用： 天然气作为汽车燃料， 每立方米天然气约相当 于 1.1 升汽油，而 1

5、 立方米天然气的价格只有一升汽油的3降低维修费用： 使用天然气可延长发动机各部件的寿命， 减少 维修保养次数，年平均降低维修成本 50%以上。2. 2天然气汽车燃料CNG （压缩天然气）甲烷的临界温度（TC）为一82.5C，因而在高于一82.5C的温度 条件下，无论加多大的压力，甲烷都不会液化。为了在大气温度条件 下多储气或减少储气容器的尺寸， 只能进行压缩，这就是压缩天然气， 即CNG。当前，国际上通行的车用储气瓶的压力都是 20Mpa。LPG （液化石油气）LPG 是丙烷和丁烷，或者丙烷、丙烯、 和丁烷、丁烯为主的烃类 混合物。在标准状态下，可在低于 1.6Mpa 的压力下液化，因而，储

6、装容器的压力等级低、重量轻、便于各种方式的储运。使用时降压便 可气化，十分方便。油气田天然气处理工厂生产的不含烯烃的 LPG,即工业用液化气，燃烧性能介于甲烷和汽、柴油之间，仍属比较好的；而石油炼制 厂生产的含烯烃LPG,燃烧性能相应差些。因此，烯烃（尤其是丁二 烯）含量高的 LPG 并不是理想的车用燃料。有些专家为了便于比较， 喜欢在广义上将 LPG 也归于天然气， 实际它不是天然气，严格讲应属于燃气范畴。LNG （液化天然气）LNG是液体甲烷。由于甲烷临界温度为825C （常压下的沸点为-1615C）,其储存和分散系统也就处于低温条件下， 容器和管路只 能用不锈钢、铜、 或铝合金等低温材料

7、制作。呈液态的天然气储存在专用的容器中作为燃料，其密度是标准状态下天然气密度的 625 倍， 绝热容器的承压为0.050.5Mpa。LNG的分子量和H/C均与CNG 相同，只是 LNG 通过深冷前的预处理，几乎除尽了天然气中的全部 杂质，使 LNG 成为天然气汽车燃料中质量最好的燃料。为了便于学员们掌握天然气的的性质， 我们将以上三种燃料与汽油和柴油的性质作了比较，请详见表 1。参数燃料LNGCNGLPG汽油柴油状态液态气态储存压力（MPa）0-1.120-250.8-1.1储存温度（C）-160 -120常温常温密度（kg/L）0.42-0.460.16-0.20.50-0.530.72-0

8、.750.85热值（MJ/L）22.9-23.78.5-10.825-5632.6-34.835.7-37.6爆炸极限（%）5-152.4-9.1.0-7.60.5-4.1着火点C）650466427260点火能（KJ）0.290.270.24表1:车用燃料的性能比较2.3汽车用天然气的质量要求为了保证天然气压缩系统的生产安全，提高汽车发动机中天然气 的燃烧性能，必须对天然气进行净化，尽可能的除去其中的有害杂质, 所以各国都对汽车用天然气的质量提出了严格要求。根据我国行业标准SY/T7546-1996汽车用天然气可知硫化氢含量： 20mg/m3总硫含量： 270 mg/m3二氧化碳含量： 3%

9、水含量： 用露点表示， 必须低于最高操作压力下最低环境温度2.4 天然气汽车及其分类广义的天然气汽车，包括分别以 CNG、LPG、LNG为燃料的汽车；两用燃料汽车， 是指既可烧气油也可烧天然气的汽车， 也就是 说，这种汽车有两个燃料供给系统， 有天然气的时候用天然气作燃料， 没有天然气时仍可烧汽油；双燃料汽车， 是指两种燃料同时燃烧的汽车。 目前特指柴油车 改为天然气汽车时， 发动机工作时必须用柴油引燃天然气， 即先将柴 油压缩到点火温度时， 再喷入天然气燃烧做工， 其中柴油大约占燃料 的1520%;单燃料天然气汽车， 即该汽车只有一套燃料系统， 其发动机只 能用天然气或 LPG 作燃料，不能

10、再烧汽油或柴油。3.5 天然气汽车的燃料供给系统为了便于从事加气站工作的学员对天然气汽车有所了解， 图 1 展 示了一台典型的天然气 /汽油两用燃料汽车的燃料供给系统。从图中可以清楚地看出， 它的两套燃料供给系统是完全独立的。 一条是燃烧 天然气，另一条是燃烧汽油，互不干扰。图 1 天然气 /汽油两用燃料汽车系统结构示意图2.6 CNG 汽车和汽油车的比较优势可降低空气污染，使有害气体大幅度减少。 CO排放量是汽油的 1/5，HC 排放量是汽油的 1/5，而且无铅排放，没有苯和芳香烃等致癌物质，改善了司乘人员的工作环境。经权威机构测试，新车改装CO降低了 6372%, HC降低了 1418%,

11、 NO降低了 23%;旧车改装， CO 降低了 98%， NO 降低了 25%,在汽车满负荷情况下，效果更明显。天然气净化处理标准高, 预防了汽车许多故障。 净化处理主要 进行 三脱”即脱去天然气中的水分，使水分含量 18mg/m3,以防止 CNG 在减压膨胀降温过程中,使供气系统造成冰堵;脱去天然 气中的重烃，使乙烷及重烃含量达到 3%以防止发动机点火燃烧不正常；脱去天然气中的硫化氢等酸性气体，使其分压 0.35 Mpa （或 8000小时工作寿命15年功率100 500HP额定转速1500转/分电机分类1类1区D组电机软启动器上海环宇汽车燃气设备有限公司橇装箱体7300X2600X2850

12、压缩站的控制系统每台压缩站配置一套自动控制系统，其中安装控制单元的电子控子标准（NFPA70）的防爆要求。控制系统具有以下主要功能特点:计算机控制系统通过一套完善的通用控制软件,对系统运行的全过程进行控制，包括售气机的顺序控制给汽车充气等,完全按一定的时序自动进行，无须人工干预。将压缩机输出的天然气分流减压后用于驱动各个气动阀门， 使气 路控制系统结构大大简化，工作更加可靠。其他厂商则采用一个独立的空压机系统作为仪表风气源，且必须安装在橇装以外，结构复杂，成本增加。3优先顺序控制系统通过优先顺序控制系统和储气瓶组的分组联接， 可提高气瓶组的利用率和加气速度。优先顺序控制的工作过程是这样的。 无

13、论系统处于何种工作状态充气或停机），都可以保证优先给汽车加气，这就是所谓的优先控制。 顺序控制则指， PLC 监测储气瓶组的压力，并通过顺序充气阀控制给储气瓶组充气的顺序， 当高压储气瓶组的压力降至预先设定压力时，压缩机将自动启动向高压气瓶组充气。 当高压气瓶组达到预先设定压力时，气体将转向中压气瓶组充气。最后给低压气瓶组充气。当三组均达到它们的预先设定压力时， 压缩机同时给三组气瓶充气直到 25Mpa 后压缩机关闭。4现场实时监控 控制系统安装有计算机接口， PLC 通过控制软件 CTCMON 可对压缩机组及其整个系统运行状态实施现场实时监控， 可及时在计算机显示器上显示各个环节的压力、温度

14、、速度等运行参数，还可以显示各个阀门、开关的运行状态，并记录了最近十次故障信息，便于查询诊断。同时，通过计算机可以设置、修改和显示所有输入信号的设置值。系统通过 PLC 控制器控制压缩机运行的过程中，当某个故障产生时，系统可以自动检测、显示故障代码，同时关闭压缩机。远程通讯与监制 远程通讯功能可使管理人员通过 MODEM （调制解调器）和电话线进行远距离监控，便于用户在公司总部可同时对各地多台加气站进行实时集中控制管理，包括实时监测、故障诊断和排除；传呼功能可使身带传呼机的维修人员无论在何地方，都能及时知道哪一个加气站出现故障，必须立即前去处理。专家系统 采用专家系统可对压缩机站的运行情况进行

15、智能化的实时监测、故障诊断和信息显示，多次故障的历史纪录，能帮助工作人员分析判断，进行故障排除和设备维修。安全保护系统能都由控制系统来完成。如果某一个传感器的信号检测不到，或某个环节出现故障，控制系统都将自动关闭机组，并切断气源和电源,确保设备和人员安全。橇装式压缩机站控制系统的主要功能和监控参数详见表 2。表2 控制系统的监控功能项目内容1状 态压缩机油压过低过高控中间级温度最终排气温度驱动马达启动失灵制关闭原因和故障显示运行平稳运行不稳安全释放阀动作系启动次数4次/小时压缩机油温压缩机油位统汽缸润滑油不流动中间级压力回收罐液位回收罐压力仪表显示显示方式集中显示润滑油压高压储罐压力中压储罐压

16、力低压储罐压力润滑油温中间级进气温度中间级排气温度优先顺序控制电子控制高、中、低3级直接给汽车加气净化脱水干燥系统采用低压前置脱水方式,配置一台国产双塔可再生式干燥器（全自动或半自动），和压缩站相配套，也可依据用户要求提供在线露点测量装置。1低压前置干燥器的工作原理 图 8 双塔可再生干燥器如图 9 所示，低压前置干燥器采用双塔可再生全自动运行方式， 双干燥塔交替工作或再生，以保证脱水干燥系统的不停顿连续运行。其中的加热器不放在干燥塔内， 而单独设立， 便于维修和更换电加热 元器件。具体的控制操作如下。图 9 低压前置脱水干燥器的工作原理图控制方式全自动控制操作人员仅需按下电源开关， 其余一切

17、动作由系统自动完成。 即 工作塔吸附，输出干燥气体；再生塔脱附，循环风机自动开始工作， 加热器自动控制加热温度，当再生结束时，加热器自动停止加热，循 环风机继续余热再生， 余热再生结束后， 循环风机自动停止并进入待 机状态。当控制器发出指令时，两塔自动切换，交替工作。此外，还 可配置在线露点监测、 显示、报警和控制。 当采用全自动控制方式时， 阀门采用气动控制阀， 控制气源采用压缩空气， 需另配微型空气压缩 机。 半自动控制除两塔切换时需人工操作阀门，控制两塔工作和再生外，其余完 全同上。即加热器、循环风机、冷却器自动工作。当再生结束时，控 制器声光报警，提示操作人员切换阀门。2主要技术参数干燥器的主要技术参数详见表 5.表5低压前置脱水干燥器的主要技术参数设备参 数干燥器生产厂家国产工作压力0.152.5 MPa设计压力0.3 4.0 MPa设计温度250 C再生温度 2203 巧 C进气湿度1600ppm进口温度