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，储气等都是尽可能的集成在一个称为橇装的底座上，形成一个可式球控制的整体设备，可在工厂内完成全部制造调试工作，便于运输和露天安装，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。
　　如表1所示，这两种加气站都各有优点，可根据用的条件择优选择
　　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
2．2 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。
　　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。
（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。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
　　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。
（１） 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，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。
（２） 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。
（３） 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。
　　（４） 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。
　　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：气缸散热翅片使得铸造工艺复杂。
2．4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。
2.5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：
　　 （１） 电源控制；
　　 （２） 压缩机组运行控制；
　　 （３） 储气控制（含优先顺序控制）；
　　 （４） 净化干燥控制；
　　 （５） 系统安全控制；
　　 （６） 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（ＭＯＤＥＮ）和电话线，对各地多台加气站，实现远距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，加气装置，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装置和一个手动阀门。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