加气站的基本类型及其特点.doc

1、1加气站的基本类型及其特点纵观国内外 CNG 加气站，基本上分两大类。一 类是开放式结构，一 类是橇装式结构。所谓开放式结构，是指将加气站所有设备分别安装在厂房内，并按工艺流程及高低压管道和各种阀门将这些设备联系起来，形成一个开环工艺系统。用国产设备建成的加气站。基本都是 这种形式。它的 设备空 间较大，便于 维修保养，但自动化程度低，基本上是手 动操作或半自动运行。由于投资低，所以能在国内得到广泛应用。所谓橇装式结构，是指将加气站主要设备，如 净 化， 压缩，冷却，控制， 储气等都尽可能的集成在一个称为橇装的底座上，形成一个可控制的整体设备，可在工厂内完成全部制造调试工作，便于运输和露天安装

2、，大大减少了现场安装调试工作量，只要通上电，接通气路就可工作， 进口加气站基本都是 这种形式。 另外值得一提的是，橇装式加气站也有两种变异形式。一种是不封闭型，即橇装上没有安装封闭的箱体，所有设备都暴露在外面，适用在室内或棚下安装。另一种是全封闭型结构，即橇装上安装有一个类似集装箱那样的全封闭型箱体，具有密封、防雨、防爆、保温、降噪等功能，适于露天安装。2 加气站的系统组成和基本配置CNG 加气站一般由此可见个子系统组成22 净 化干燥系统净化干燥系统，主要包括除尘，脱硫，脱油，脱水干燥等工序，可分为前置 H和后置处理两类形式。严格 讲， 压缩系统中每级压缩 前后的冷凝除油过程也可归于净化系统

3、。所谓前置处理，即在压缩 前对天然气的干燥和净化，目的是保护压缩机的正常运行；而所谓后置处理，即在压缩后对压缩天然气的净化和干燥，其目的是保证所售气质的纯净，不但确保在发动机中燃烧良好，不会对发动机产生任何危害，同时也可避免可能出现的对售气系统的损害。这两种净化干燥处理方式，即可同时应用，也可只采用其中一种。从目前国内外实际应用来看，基本上都有采用一种，而且近年来前置处理的方式逐步成为一种趋势， 这样可保护加气站的核心设备-压缩机不会受到腐蚀和损坏。脱水干燥的方式还可按脱水装置在 CNG 加气站工艺流程中的位置，分为低压，中压 和高压脱水三种。这三种脱水方式都能达到 车用 CNG 的脱水要求。

4、（1） 低压脱水 。脱水装置在压缩机的进口处，由于被干燥气体压力低。水含量高，因此，这种类型脱水工艺的特点是，干燥 剂的再生采用闭式循环回路，整个脱水装置包括 2台充填分子筛干燥剂的干燥器。1 台循环风机， 1 台冷却器，1 台分离器和 1 台加热器。分子筛干燥剂的再生系 统通过风机反复循环一定量的气体来完成。这种方式的脱水装置。由于受再生条件的制约，要达到低于-60 摄氏度（标准状态下）有一定的困难。（2） 中压脱水脱水装置放置在压缩机的中间级出口处，根据压缩机入口压力的高低，确定放置在一级还是二级出口。国内机组的入口压力为 0。3Mpa，宜放置在二 级出口。一般来说，脱水压力控制在内。4。

5、0Mpa 左右比较有利。这样既可将气体中所含水的大部分在 4。0Mpa 左右的压力下分离掉，又能使设备和管， 阀件的压力等级控制在内。4。0Mpa 这一公称 压力级上。在内。 4。0MPa 压力下，气体的 饱和水含量约为常压下饱和水含量的 3%，约为 0。3Mpa 压力下饱和水含量的确良10。5%。中 压脱水的干燥剂 也为分子筛。（3） 高压脱水2脱水装置放置在压缩机末级出口，通常压力为 25MPA。由于气体中所含水的绝大部分已在压缩机的逐级压缩一分离中出去，所以，在 25MPA 压力下气相中的饱和水含量已非常少，仅相当于常压下饱和水含量的 0.91%，约为 0.3MPA 压力下饱和水含量的

6、3%。高压脱水仍需要加热再生，因此，也需要加热器、冷却器和分离器，其工艺原理流程与中压脱水相同，只是 设备尺寸和压力等级不同而已。另外，再高压脱水场合，在冬季最低气温不低于-7 摄氏度的地区，干燥 剂可选用硅胶，以降低再生操作温度。但对冬季最低温度低于-7 摄氏度的地区， 则必须用分子筛干燥剂。表 2 给出了 3 种脱水方式优缺点的比较 从表 2 中可见，低、中、高压脱水各有优缺点，尤其在需要深度脱水时高压方式更有其优势。但由于高、中压脱水无法对压缩新进行必要的保护，至使 压缩机由于天然气中的含水量大而导致严重故障的现象时有发生。因而，今年来国内外都趋向于采用低压脱水方式。净化干燥系统的设备配

7、置情况，主要依据当地气质来确定，所以对不同地区来说，净化和干燥系统的差异可能很大，而只要达到行业标准 SY/T7546-96汽车用压缩天然气规定的气质要求即可。设计和选用这一系统设备的依据是，保证经过净化和干燥系统处理的 CNG 气体质量达到标准要求，不必盲目追求进口设备或者设备的配套齐全。 2.3 压缩系统这是 CNG 加气站的核心部分，主要包括：加气 缓 冲和逆气回收罐；压缩机组润滑系统；压缩机和天然气的冷却系统；除油净化系统；控制系统等6 部分。其中控制部分比较复杂，我 们将把它作为一个单独的子系统， 预以讲述。（） 进气缓冲和气咖啡因收罐、进气缓冲罐，严格讲应包括压缩机每一级进气缓冲，

8、其目的是减小压缩机工作时的气流压力脉动以及由此引起的机组的振动。废气回收罐，主要是将每一级压后的天然气经新华通讯社却分离后，随冷凝油一排出的一部分废气；压缩机停机后，留在系统中的天然气；各种气动阀门的回流气体等先回收起来，并通过一个调压减压阀，返回到压缩机入口。当罐中 压力超过其上的安全阀压力时，将自动集中排放。同 时，凝 结分离出来的重烃油也可定其从回收罐底部排出。实际上有的厂商在保证使压力脉动足够小的前抻下，取消了缓冲罐，或以进气分离罐代替缓冲罐的作用，还有的将进气缓冲罐和废气回收罐合二为一，具有双重作用。（） 压缩机组压缩机组包括压缩机和驱动机。压缩机是压缩系统，也是整个加气站的心脏。不

9、同厂商生产的压缩机结构形式都不一样。用于天然气的压缩机压比较大，基本上都是活塞往复式压缩机。其结构形式有卧式对称平衡式，有立式，有角度式（ V型、双 V 型、W 型、倒 T 型等）。国内生产的压缩机主要有 V 型和 L 型两种类型。表 3 显示了国外几家著名压缩机公司的不同结构形式的产品特点。压缩机组的两类，一是电机，用的最多，最方便；二是天然气发动机，主要用于偏远缺电地区，或气田附近，可降低加气站的运营成本。（） 压缩机润滑系统压缩机润滑系统，包括曲轴、气缸、活塞杆、连杆轴套，以及十字头等处的润滑。该系统由预润滑泵、扦环泵、分配器、油压表、油温表、传感器、油冷却器、油各处室、过滤器、油箱（曲

10、轴箱）、废油收集器等部件 组成。其中气缸润滑方式可分为有油润滑，无油润滑和少油润滑三种。 A、 有油润滑优点：对气缸和活塞要求不高；可利用气缸润滑油带走部分磨擦热量，保证压缩机工作在可靠程度范围内；有油润滑技术难度小，安全可靠，同时可以减少磨擦功耗。缺点：必须在排气口安装昂贵的油分离器；机组体积较大，成本上升；润滑系3统复杂、维修工作量大；耗油量大；从气缸带出的润滑油可能使后置处理的干燥物质污染失效。B、 无油润滑优点：不需要安装昂贵的油分离器；节省了费用和机器空间；耗油量低；润滑系统简化；维护工作量降低。缺点：对气缸特别是活塞材质要求极高，成本上升。C、 少油润滑少油润滑的优点介于有油和无油

11、润滑之间。它是通过一个专门机构，定时定量地将润滑油供给每一个气缸。即能保证气缸润滑需要，又可将润滑油消耗量控制到最小。美国艾里尔公司（ARIEL）生产的压缩机就采用了 这种润滑方式。（） 压缩机和压缩天然气冷却系统压缩机和压缩天然气冷却系统可分为水冷和风冷两大类。水冷又分为开式循环和闭式循环两种。风冷也分为两种，一种是气缸 带有散热翅片的，多用于 结构紧凑的角度式，另一种是气缸不带散热翅片的，用于结构分散的对称平衡式。开式循环的水冷却方式由于要求建有专门的冷却水池，属于落后技术，国内还有厂家采用。而另外还有 3 种方式的应用更为合理，技术也比较成熟。下面我们将这 3 种冷却方式的优缺点予以比较

12、。A， 闭式循环水冷方式优点：冷却效果好，气缸壁工作温度低；降低了压缩机对高温环境的敏感度，确保高可靠性，高效率；减轻冷却器的热负荷，减少其体积。缺点：气缸结构复杂；需要定期更换冷却液；增加一套冷却水循环系统，使得整机系统变复杂。B气缸无散 热翅片的 风冷方式优点：气缸结构简单；不需要对气缸套清洗水垢；不需冷却水循环系统；冷却风扇可以同时对压缩机和冷却器进行 冷却，冷却效果好。 缺点：气缸工作温度高，对材料要求高；冷却效果好坏完全取决与冷却器；同样排气条件下冷却器体积最大。C气缸设置散热翅片的 风冷方式优点：气缸结构比较简单；冷却风扇可以同时对压缩机和冷却器进行冷却，冷却效果好。缺点：气缸散热

13、翅片使得铸造工艺复杂。24 压缩天然气的储存系统压缩天然气的储存方式前有 4 咎形式：一是每个气瓶容光焕发积在 500L 以上的大气瓶组，每丫 3 个-6 个，在国外应用得最多。二是每个气瓶容积在 40-80L，的小气瓶 组成每站在 40 个-200 个，国内外，尤其是国内基本上是这种形式；三是单个高压容器，容光焕发积在 2M3 以上，国内现仅有一具生产厂应用；四是气井存储，每井可存气 500M3，这是我国石油行业的创造。在四川等地应用很多。合理的储气瓶组的容量，不但能提高的气瓶组的利用率和加气速度，而且可以减少压缩机的启动次数，延长使用寿命。根据 经验，通 过编组方法，可提高加气效率，即将储

14、气组分为高，中，低压三组，瓶数比例以 1：2：3 较好，当压缩机向储气瓶组充气时，应按高，中 ，低压的顺序进行，百当储缺陷瓶组向汽车加气时，则恰恰相反，就按低，中，高压的顺序进行。就常用的两面三刀种形式，大气瓶和小报导瓶相比较可知，大乞瓶一次性投资较高，。而小气瓶相对较小；当储气容积相同，大气瓶所用的数量很少，第年的维护量小，费用较低。而小气瓶所用数量很大，第年的维护量很大，费用也高；大气瓶一般都有设有排污孔，便函于定期排出瓶内油污，小气瓶收没有排污孔，每年清除油污很费用劲，；大气瓶上的气阀和管件很少，可靠性较高，面小气瓶数量多，气阀和管件必然很多。漏气和不安全 检查因素大大啬，灾最需要我 们

15、在建站时以衡利综合考虑。表 4 将常用的 3 种储气方式的优缺点进 2 行了简要的对比，。供用户选用时参考。42.5 控制系统完整的加气站控制系统对于加气站的正常运行非常重要。一个自动化程度高，功能完善的控制系统可以极大地提高加气站的工作效率，保证加气站安全、可靠地运行。 加气站的基本控制系统可分为 6 个部分：（） 电源控制；（） 压缩机组运行控制；（） 储气控制（含优先顺序控制）；（） 净化干燥控制；（） 系统安全控制；（） 售气控制（含顺序加气控制和自动收款系统）。这几方面的控制一般都通过微机和气动阀件来完成。较先进的加气站，还可以通过调制解调器（）和电话线， 对各地多台加气站，实现远距

16、离实时集中控制管理，包括实时监测、故障 诊断和排除。先 进 的加气站设计必须依赖于先进的控制，所以控制系统占了加气站投资的相当比例。 售气系统 售气系统包括高压管路子，阀门，加气 枪，计量，计价以及控制部分。最简单的售气系统。除了高压路外，仅有一个非常简易的加气枪和一个手动阀门。先 进的售气系统，不仅由微控制，还具有优顺序加气控制，环境温度补偿，过压保护，软管断裂保护等功能。有的还增加了自动收款系统和计算经营管理系统等。根据不同的加气要求选配不同的 CNG 加气站设备上海燃气设计院（200070） 孙永康摘要：分别针对不同加气要求而进行 CNG 加气站不同设备的选型比较，提出了相应建站的建议。

17、我国天然气汽车的发展已近 10 年，作为有利于大气环境，调整能源结构， 实现可持续发展的有效途径，天然气汽车已受到国内各界的广泛关注。2000 年，上海市首座 CNG 加气站在浦东建成运行，2001 年浦西南北 2 座 CNG 汽车加气站也将建成。天然气汽车加气站与天然气汽车之间是辩证统一的关系。CNG 加气站的建设是发展天然气汽车的前提，而 CNG 加气站的建站规模直接与天然气汽车加气要求相关联。针对不同的加气要求应该灵活采取加气设备配置，同时采取不同的加气工艺流程。 1 CNG 加气站简介1.1 CNG 加气站系统配置CNG 加气站由 6 大系统组成：天然气调量计量；天然气净化系统；天然气

18、压缩系统；天然气储气系统；CNG 售气系统；控制系统（自动保护、停机及顺序充气）。1.3 加气方式根据不同的加气负荷特点，可以采用快速加气、慢速加气、混合式加气、子母站加气等方式。在加气站系统内可由压缩机直接向钢瓶注气，亦可 设置压缩 机和一批高压储存钢瓶以加快加气速度，一般日加注能力 100 辆200 辆。另外，采取子母站形式，可以充分 发挥压缩、灌充装置的利用效率。1. 4 主要工艺设备1.4.1 母站 （1） 分子筛（2）压缩机（3）储气钢瓶（4）加气机1.4.2 子站（1） 转运拖车（2）储气钢瓶（置于拖车上）（3）增压器（4）加气机所有设备中，压缩机主机是最主要的 设备，也是整个加气

19、站占投资比例最大的设备，是整个加气站的核心。2 CNG 加气站设备选型优化 组合2.1 当加气负荷不均匀分布时加气负荷集中在几个时间段，对加气时间要求比较苛刻。这类情况一般发生在以下几种5情况：a) 母站给拖车加气；b)因气源管网 压力限制、用 电峰值限制、车辆运行特点限制等特殊原因，汽车加气只能集中在部分 时间段内；c)城市天然气汽车发展初期，现有加气站数量较少，汽车加气机动性较差。 针对这类情况，在进行设备选型时， 应优先考虑增大压缩机排量，相应储气瓶容积可以减小，通过压缩机直供来满足连续 快速加注的要求， 储气瓶预 先储存的高压天然气只是为了满足平时零星加气的要求。通过压缩 机直供时，若

20、 选用压缩机排量偏小，加注管道中的气体流量相应偏低，加气速度就跟不上使用要求，会造成汽车加气排队或者拖车脱节子站断气等现象，将影响加气站的正常运行。若压缩机动性的排量和加气机的额定流量汇总量相当时，就能满足连续快速加气要求。在满足这种类型加气要求的基础上而进行的设备选型，可以满足连续快速加注天然气汽车的要求，但设备的能力末能充分 发挥，建站投 资比较大且 压缩机频繁启动，影响压缩机使用寿命。 设计实例设计条件：（1）日加气车辆为 150 辆，每 辆加气量为 100 立方米，日总需求量为 15000 立方米；（2）加气负荷不均匀分布；（3）要求连续加注，双 枪同时加注，单辆汽车加气时间不超过 4

21、 分钟，每小时保证加气车辆 30 辆 。为了满足连续高速加注要求， 应通过压缩机直供来完成。两把枪同时加注，每辆车净加气时间在 4 分钟之内，则压缩机设计计 算排量 v=(100*2/4)*60=3000 立方米每小时。可以考 虑选用 2 台 1500 立方米每小时的压缩机。另外，储气瓶容积可以减小，储气瓶容积可以选择 ASME 储气钢瓶（CPI 公司生产）6 个单元（采用三级储气方式，高中低储 气单元数比例为 1：2：3），总 水容积为 7.836 立方米，换算成标准状态下为 2322 立方米，按照此 储气加气系统取气，最高取气率可达 42%45%，则通过储气瓶给车辆加注约为 1000 立方

22、米天然气，也就是 说可以注 满 10 辆天然气汽车。 储气瓶先储存的高压天然气只是为了满足平时零星加气的要求。2.2 当加气负荷均匀分布时日加气总量一定，且加气车辆均匀分布在各时间段内。这类情况一般发生在固定车源的专用加气站（例如公交停车场），并留有一定的机 动备用车辆 ，通 过对固定加气车辆进行合理调度，优化车辆加气顺序，避免车辆连续集中加气；或者是加气站的数量达到一定 规模，汽车可以到不同的加气站进行加气。另外，对于同一辆车，每次加注并不一定注满汽车钢瓶，也就是每日可以累积多次加气，每天 总加气量基本不变， 这部分加注量在各 时间段均匀消化。 针对这类情况，在进行设备选 型时，相 应压缩机

23、排量可以降低，适当增大储气瓶容积。利用预先储存加压气体弥补压缩机排量不足的办法，使加气系统具有比压缩机最大排量大得多的加气能力。另外，对于这种加气要求，加气方案可以采取快加气和慢加气组合加气。在原有加气管线上增加敷设慢加气布管。 采用慢加气一般是在每天晚上对停车场的汽车利用整夜的时间用压缩机直接加气，压缩机将气送入通往每辆汽车分配气管中，再 经加气机进入汽车钢 瓶。典型的慢加气系 统的售气机或加气岗位是无人值守的。该 系统主要由充气阀、 压力表、软管和能自动控制加气使其不超过规定值，且可避开白昼用电 高峰。在这种类型的加气要求基础上而进行的设备选型可以避免 压缩机频繁启动，且可以最大限度的发挥

24、设备的能力，建站效益也比 较明显。设计实例设计条件：（1）日加气车辆为 150 辆，每 辆加气量为 100 立方米，日总需求量为 15000 立方米；（2）加气负荷均匀分布，可以根据加气站的加注能力进行调 度；（3）加气站每日操作时间为 16小时；（4）按照二级加气站设计。根据这个加气要求，储气瓶容 积可以选择 ASME 储气钢 瓶（CPI 公司生产）9 个单元（采用三级储气方式，高中低储气单元数比例 为 2：3：4），总水容积为 11.754 立方米，换算成标准状态下为 3483 立方米，按照此储气加气系 统取气，最高取气率可达 42%45%，则通过储气瓶给车辆加注射 1567 立方米天然气

25、，也就是 说可以注满 15 辆 天然气汽车。按照 单枪加气时间为 4 分钟每辆，采用 2 台单枪 加气机同时加注， 则 30 分钟 内可以完成加注射 15 辆汽车。下面根据 PLC 控制流程不同按照 2 种情况分别进行分析计算。（1） 全部通过储气瓶加气，压缩 机不直供。对天然气汽车而言，要求所有加气必 须通过储气瓶作为加注平台，由储气瓶来完成快速加气。6当高压储气瓶压力下降到一设定值时，停止 给汽车加气， 压缩 机启动给储气瓶补气， 当储气瓶压力达到 25.0Mpa 时，又重新开始给汽车加气，假定每一轮回补气结束与再加气之间的间隔时间为 0.1 小时。则压缩机 设计计算排量 v=1500 立

26、方米每小 时。 150 辆天然气汽车通过10 个轮回完成，每一轮回 15 辆汽车的操作时间为 1.6 小时 ，其中 压缩机给储气瓶充气时间为 1 小时；钢瓶给汽车加气时间为 0.5 小时；操作间隙为 0.1 小时。这种操作工况优点是可以避免压缩机频繁启动，充分发挥储 气瓶的储气功能来完成 对汽车的快速加气， 单元加气速度能够得以保证，车辆在保证足 够操作时间的情况下可以选 用较小排量的压缩机。缺点是 对加气车辆调度要求较高，加气灵活性 较差。（2） 采用储气瓶和压缩机联合供气， 压缩机可以直供。先通过储气瓶加气，当高压储 气瓶不能满足加气要求时，通过 PLC 控制，启动高压旁通管路，采用压缩机

27、直接给汽车加气，当 车辆停止加气时，通 过 PLC 控制，由压缩机给储气瓶补气。在此操作工况中，系统优先权 是给加气车辆，也就是 说当存在加气 车辆时，总是先“ 加气后补气“ 。假定每一轮回通过压缩机直接给汽车加气的数量平均为 10 辆，则整个 150 辆汽车加气需通过 6 个轮回来完成，每个 轮回为 16/6 小时。则压缩机的设计计算排量 v=(1000+1500)*6/16=938 立方米每小 时，压缩机直供加气速度为 6.4 分钟。这种操作工况的优点是对加气车辆调度的要求不高，加气灵活性好，可以选用较小排量压缩机，比较经济。缺点是压缩机启动较频繁，单元加气速度有限制。3 结论及建议对于加

28、气负荷不均匀分布、对加气速度要求较高的情况，在建站时可以选取用较大流量的压缩机，选用较小容积的储 气钢瓶；对于加气负荷均匀分布、对加气速度无苛刻要求的情况，在建站时可以选用较小流量的 压缩机， 选用较大容积的 储气钢瓶。 通常，在天然气汽车发展初期，由于天然气汽车加气站数量末达到一定规模，加气负荷一般难以均匀分布，对加气速度要求 较高，加气灵活性 较差，故造成设备选型时容量一般偏大，运行时不能充分发挥设备的运行能力。参考国外天然气汽 车发展以及建站经验，建 议在进一步发展天然气汽车时，利用原 设有大排量压缩机的加气站 进行改建，增 设加气柱，建成母站，另外新建投资较小的子站，这样 可以利用母站

29、的加气间隙 时间给拖车加气，充分 发挥母站设备的运行能力。当天然气汽车 和加气站发展达到一定规模 时，加气 负荷均匀分布，新建加气站时可以降低对压缩机排量的要求，另外若 场地允许， 应考 虑增加慢加气方式。 摘要：分别针对不同加气要求而进行 CNG 加气站不同设备的选型比较，提出了相应建站的建议。我国天然气汽车的发展已近 10 年，作 为有利于大气环境，调整能源结构，实现可持续发展的有效途径，天然气汽车已受到国内各界的广泛关注。 2000 年，上海市首座 CNG 加气站在浦东建成运行，2001 年浦西南北 2 座 CNG 汽车加气站也将建成。天然气汽车加气站与天然气汽车之间是辩证统一的关系。

30、CNG 加气站的建设是发展天然气汽车的前提，而 CNG 加气站的建站规模直接与天然气汽车加气要求相关联。针对不同的加气要求 应该灵活采取加气设备配置，同时采取不同的加气工 艺流程。 1 CNG 加气站简介1.1 CNG 加气站系统配置CNG 加气站由 6 大系统组成：天然气调量计量；天然气净化系统；天然气压缩系统；天然气储气系统；CNG 售气系统；控制系统（自动保护、停机及顺序充气）。1.2 CNG 加气站工艺流程见图 11.3 加气方式根据不同的加气负荷特点，可以采用快速加气、慢速加气、混合式加气、子母站加气等方式。在加气站系统内可由压缩机直接向钢瓶注气，亦可 设置压缩 机和一批高压储存钢瓶

31、以加快加气速度，一般日加注能力 100 辆200 辆。另外，采取子母站形式，可以充分 发挥压缩、灌充装置的利用效率。1. 4 主要工艺设备1.4.1 母站 （1） 分子筛（2）压缩机（3）储气钢瓶（4）加气机1.4.2 子站（1） 转运拖车（2）储气钢瓶（置于拖车上）（3）增压器（4）加气机所有设备中，压缩机主机是最主要的 设备，也是整个加气站占投资比例最大的设备，是整个加气站的核心。72 CNG 加气站设备选型优化 组合2.1 当加气负荷不均匀分布时加气负荷集中在几个时间段，对加气时间要求比较苛刻。这类情况一般发生在以下几种情况：a) 母站给拖车加气；b)因气源管网 压力限制、用 电峰值限制

32、、车辆运行特点限制等特殊原因，汽车加气只能集中在部分 时间段内；c)城市天然气汽车发展初期，现有加气站数量较少，汽车加气机动性较差。 针对这类情况，在进行设备选 型时， 应优先考虑增大压缩机排量，相应储气瓶容积可以减小，通过压缩机直供来满足连续快速加注的要求， 储气瓶预先 储存的高压天然气只是为了满足平时零星加气的要求。通过压缩 机直供时，若 选用压缩机排量偏小，加注管道中的气体流量相应偏低，加气速度就跟不上使用要求，会造成汽车加气排队或者拖车脱节子站断气等现象，将影响加气站的正常运行。若压缩机动性的排量和加气机的 额定流量汇总量相当时，就能 满足连续快速加气要求。在满足这种类型加气要求的基础

33、上而进行的设备选型，可以满足连续快速加注天然气汽车的要求，但设备的能力末能充分 发挥，建站投 资比较大且 压缩机频繁启动，影响压缩机使用寿命。 设计实例设计条件：（1）日加气车辆为 150 辆，每 辆加气量为 100 立方米，日总需求量为 15000 立方米；（2）加气负荷不均匀分布；（3）要求连续加注，双 枪同时加注，单辆汽车加气时间不超过 4 分钟，每小时保证加气车辆 30 辆 。为了满足连续高速加注要求， 应通过压缩机直供来完成。两把枪同时加注，每辆车净加气时间在 4 分钟之内，则压缩机设计计 算排量 v=(100*2/4)*60=3000 立方米每小时。可以考 虑选用 2 台 1500

34、 立方米每小时的压缩机。另外，储气瓶容积可以减小，储气瓶容积可以选择 ASME 储气钢瓶（CPI 公司生产）6 个单元（采用三级储气方式，高中低储 气单元数比例为 1：2：3），总 水容积为 7.836 立方米，换算成标准状态下为 2322 立方米，按照此 储气加气系统取气，最高取气率可达 42%45%，则通过储气瓶给车辆加注约为 1000 立方米天然气，也就是 说可以注 满 10 辆天然气汽车。 储气瓶先储存的高压天然气只是为了满足平时零星加气的要求。2.2 当加气负荷均匀分布时日加气总量一定，且加气车辆 均匀分布在各时间段内。 这类 情况一般发生在固定车源的专用加气站（例如公交停车场），并

35、留有一定的机 动备用车辆，通过对固定加气车辆进行合理调度，优化车辆加气顺序，避免车辆连续 集中加气；或者是加气站的数量达到一定 规模，汽 车可以到不同的加气站进行加气。另外，对于同一辆车，每次加注并不一定注满汽车钢瓶，也就是每日可以累积多次加气，每天 总加气量基本不变， 这部分加注量在各 时间段均匀消化。 针对这类情况，在进行设备选型时，相应压缩机排量可以降低，适当增大储气瓶容积。利用预先储存加压气体弥补压缩机排量不足的办法，使加气系统具有比压缩机最大排量大得多的加气能力。另外，对于这种加气要求，加气方案可以采取快加气和慢加气组合加气。在原有加气管线上增加敷设慢加气布管。 采用慢加气一般是在每

36、天晚上对停车场的汽车利用整夜的时间用压缩机直接加气，压缩机将气送入通往每辆汽车分配气管中，再 经加气机进入汽车钢 瓶。典型的慢加气系 统的售气机或加气岗位是无人值守的。该 系统主要由充气阀、 压力表、软管和能自动控制加气使其不超过规定值，且可避开白昼用电 高峰。在这种类型的加气要求基础上而进行的设备选型可以避免压缩机频繁启动，且可以最大限度的发挥设备的能力，建站效益也比 较明显。设计实例设计条件：（1）日加气车辆为 150 辆，每 辆加气量为 100 立方米，日总需求量为 15000 立方米；（2）加气负荷均匀分布，可以根据加气站的加注能力进行调 度；（3）加气站每日操作时间为 16小时；（4

37、）按照二级加气站设计。根据这个加气要求，储气瓶容 积可以选择 ASME 储气钢 瓶（CPI 公司生产）9 个单元（采用三级储气方式，高中低储气单元数比例 为 2：3：4），总水容积为 11.754 立方米，换算成标准状态下为 3483 立方米，按照此储气加气系 统取气，最高取气率可达 42%45%，则通过储气瓶给车辆加注射 1567 立方米天然气，也就是 说可以注满 15 辆 天然气汽车。按照 单枪加气时间为 4 分钟每辆，采用 2 台单枪 加气机同时加注， 则 30 分钟 内可以完成加注射 15 辆汽车。下8面根据 PLC 控制流程不同按照 2 种情况分别进行分析计算。（1） 全部通过储气瓶

38、加气，压缩 机不直供。对天然气汽车而言，要求所有加气必 须通过储气瓶作为加注平台，由储气瓶来完成快速加气。当高压储气瓶压力下降到一设定值时，停止 给汽车加气， 压缩 机启动给储气瓶补气， 当储气瓶压力达到 25.0Mpa 时，又重新开始给汽车加气，假定每一轮回补气结束与再加气之间的间隔时间为 0.1 小时。则压缩机 设计计算排量 v=1500 立方米每小 时。 150 辆天然气汽车通过10 个轮回完成，每一轮回 15 辆汽车的操作时间为 1.6 小时 ，其中 压缩机给储气瓶充气时间为 1 小时；钢瓶给汽车加气时间为 0.5 小时；操作间隙为 0.1 小时。这种操作工况优点是可以避免压缩机频繁启

39、动，充分发挥储 气瓶的储气功能来完成 对汽车的快速加气， 单元加气速度能够得以保证，车辆在保证足 够操作时间的情况下可以选 用较小排量的压缩机。缺点是 对加气车辆调度要求较高，加气灵活性 较差。（2） 采用储气瓶和压缩机联合供气， 压缩机可以直供。先通过储气瓶加气，当高压储 气瓶不能满足加气要求时，通过 PLC 控制，启动高压旁通管路，采用压缩机直接给汽车加气，当 车辆停止加气时，通 过 PLC 控制，由压缩机给储气瓶补气。在此操作工况中，系统优先权 是给加气车辆，也就是 说当存在加气 车辆时，总是先“ 加气后补气“ 。假定每一轮回通过压缩机直接给汽车加气的数量平均为 10 辆，则整个 150

40、 辆汽车加气需通过 6 个轮回来完成，每个 轮回为 16/6 小时。则压缩机的设计计算排量 v=(1000+1500)*6/16=938 立方米每小 时，压缩机直供加气速度为 6.4 分钟。这种操作工况的优点是对加气车辆调度的要求不高，加气灵活性好，可以选用较小排量压缩机，比较经济。缺点是压缩机启动较频繁，单元加气速度有限制。3 结论及建议对于加气负荷不均匀分布、对 加气速度要求较高的情况，在建站时可以选取用较大流量的压缩机，选用较小容积的储气钢 瓶；对于加气负荷均匀分布、对加气速度无苛刻要求的情况，在建站时可以选用较小流量的压缩机， 选用较大容积的储气 钢瓶。 通常，在天然气汽车发展初期，由于天然气汽车加气站数量末达到一定 规模，加气负荷一般难以均匀分布，对加气速度要求 较高，加气灵活性 较差，故造成设备选型时容量一般偏大，运行时不能充分发挥设备的运行能力。参考国外天然气汽 车发展以及建站经验，建 议在进一步发展天然气汽车时，利用原 设有大排量压缩机的加气站 进行改建，增 设加气柱，建成母站，另外新建投资较小的子站，这样 可以利用母站的加气间隙 时间给拖车加气，充分 发挥母站设备的运行能力。当天然气汽车 和加气站发展达到一定规模 时，加气 负荷均匀分布，新建加气站时可以降低对压缩机排量的要求，另外若 场地允许， 应考 虑增加慢加气方式。