商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)應用研究

摘 要

摘要：介紹了商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的組成和技術特點，結合應用實例，探討了商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的配置、流程和運行情況。關鍵詞：商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)；CNG加氣站；系統(tǒng)配置
摘要：介紹了商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的組成和技術特點，結合應用實例，探討了商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的配置、流程和運行情況。
關鍵詞：商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)；CNG加氣站；系統(tǒng)配置；工藝流程；加氣模式
Applied Research of Small CNG Refueling System for Business
LIU Hongbo，WANG Shumiao
Abstract：The composition and technical features of small CNG refueling system for business are introduced.The configuration，process and operation of small CNG refueling system for business discussed with all application case.
Key words：small CNG refueling system for business；CNG refueling station；system configuration：technological process；gas refueling mode
1 概述
    至2009年底，我國汽車保有量已達7619.31×104輛[1]。高速發(fā)展的汽車在為我們生活帶來便利的同時，也對大氣環(huán)境造成了很大污染。因此，壓縮天然氣(CNG)汽車及加氣站[2～7]應運而生，近年來，壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)在國內外取得了長足進步[8]。但是傳統(tǒng)汽車加氣站存在占地面積大、土地費用高、布局分散、防火間距大等問題，加氣站的建設規(guī)模和數(shù)量受到了限制，許多城市無法找到適合的地點建設加氣站[9]。而小型加氣裝置具有占地面積小、安裝靈活、加氣方便、安全性高等優(yōu)勢，可以有效彌補傳統(tǒng)加氣站的弊端。如果能夠將傳統(tǒng)加氣站與小型加氣裝置有機結合起來，將對國內CNG汽車加氣技術多元化發(fā)展以及環(huán)境改善具有很大的意義。
2 商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的組成
    商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)一般由預處理部分、壓縮部分、分配部分和管路部分組成。城市管網(wǎng)內的天然氣經(jīng)預處理部分進行過濾、干燥、調壓、計量后，進入壓縮部分進行氣體壓縮。四級壓縮后氣體壓力達到20MPa，高壓氣體再經(jīng)過分配部分實現(xiàn)多輛汽車同時加氣。各部分之間采用管路連接，管路上設有閥門、儀表等，以確保系統(tǒng)安全。根據(jù)現(xiàn)場條件和用戶需求的不同，可對以上組成部分進行靈活選用和配置。
    ① 預處理部分：包括過濾、干燥、調壓、計量等配置，用于氣體壓縮前的凈化和干燥等處理，確保進入壓縮機的天然氣滿足壓縮機使用要求。
    ② 壓縮部分：包括壓縮模塊、電子模塊、回收模塊和控制模塊等，主要用于氣體壓縮、信號監(jiān)控、泄漏檢測、系統(tǒng)控制、狀態(tài)顯示和氣體回收等，確保氣體壓縮過程安全、可靠并達到預設壓力。壓縮部分是商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的核心組成部分。
   ③ 分配部分：指加氣面板和加氣軟管等。每個加氣面板設有2條加氣軟管和2支加氣槍，用以滿足2輛車同時加氣的需求，用戶可根據(jù)自身需求和現(xiàn)場環(huán)境確定加氣面板數(shù)量。
   ④ 管路部分：主要包括埋地和架空燃氣管道及管道上設置的安全放散閥、截止閥、壓力表、三通等部件。用于預處理部分、壓縮部分和分配部分的連接。
3 商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的技術特點
   ① 占地面積小，安裝位置靈活
   相對于傳統(tǒng)CNG汽車加氣站，商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)占地面積非常小。以某額定流量為14m3/h的商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)為例，其壓縮部分外形尺寸約為848mm×1228mm×813mm，質量約為263kg；分配部分外形尺寸約為280mm×186mm×325mm，質量約為8kg。
   商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)安裝位置靈活，可以安裝在公司院內、工廠車間內甚至屋頂上，用戶無需到加氣站排隊加氣，既節(jié)省時間，又減少路途中的燃料消耗。
   ② 安全性高
   商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)屬于慢速加氣裝置，在系統(tǒng)運行前和運行過程中都設置了泄漏自檢和溫壓監(jiān)控功能，對于超壓、超溫、泄漏和不正常運行等現(xiàn)象，系統(tǒng)會自動報警停機。系統(tǒng)中壓縮部分設有高壓氣體回收裝置，可將壓縮部分的高壓氣體自動回收到容器中，確保停止運行后的系統(tǒng)安全。
   ③ 安裝操作方便
   商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)采用模塊化設計，安裝方便，無需復雜的建站流程和較長的建設周期，僅1～3d即可完成系統(tǒng)安裝和調試。系統(tǒng)操作簡單，經(jīng)培訓的用戶均可自行完成整個加氣過程。
4 商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的應用
    小型CNG汽車加氣系統(tǒng)是專門為天然氣汽車加氣開發(fā)的，主要服務于私家車、商務車、工廠叉車、市政車、垃圾車、大型公交車隊、駕校車隊等，可為多輛天然氣汽車提供經(jīng)濟的現(xiàn)場加氣。以國內某燃氣公司為例，介紹商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)在該公司公務車加氣中的應用。
   ① 公務車運行狀況
   該公司目前有8輛CNG公務車，主要在市內行駛，用于服務公司日常業(yè)務辦理等工作。每輛CNG公務車的儲氣量為14m3，日加氣量為14m3/d，每天12：00—13：00和18：00—次日8：00為車輛停用時間，其余時間在用。
   ② 系統(tǒng)配置及流程
   根據(jù)該公司公務車運行現(xiàn)狀及加氣需求，商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的配置情況見表1。
表1 商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的配置情況
組成部分
設備名稱或規(guī)格
數(shù)量
預處理部分
過濾器
1個
調壓器
1臺
干燥器
1臺
流量計
1臺
壓縮部分
14m3/h
1套
分配部分
加氣面板
4個
加氣軟管和加氣槍
8套
管路部分
燃氣管及相關閥件
1套
商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的流程見圖1。
 

   ③ 運行情況分析
商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的現(xiàn)場應用見圖2～4。
 

    根據(jù)該公司公務車運行規(guī)律，采取以夜間加氣為主、日間補充加氣的運行方案。
    夜間的18：00—次日8：00，共14h，采用4個加氣面板為8輛車同時加氣。商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)的額定流量為14m3/h，CNG公務車的單車儲氣量為14m3。因此，該時間段內足以滿足8輛CNG公務車充氣要求。
    日間的12：00—13：00，中午車輛停用時，利用加氣面板為部分車輛進行零星補氣。
5 結語
    商用小型CNG汽車加氣系統(tǒng)具有體積小、安裝位置靈活、安全性高、集成化程度高、安裝操作簡單等特點，能夠滿足國內商務車以及工廠叉車等客戶的需求，具備在國內CNG汽車市場應用的技術可行性。可以有效緩解傳統(tǒng)CNG汽車加氣站批地難、建站難等問題，推動國內CNG加氣技術多元化發(fā)展，擴大CNG加氣市場規(guī)模，降低污染物排放，改善大氣環(huán)境。
參考文獻：
[1] 張文娜.新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及應用分析[J].科技風，2010(1)：1.
[2] 章磊，楊朔.CNG加氣站防火間距的確定[J].煤氣與熱力，2011，31(5)：B29-B31.
[3] 劉軍.CNG汽車加氣站規(guī)模的設計分析[J].煤氣與熱力，2001，21(5)：446-449.
[4] 王紅霞，何明，楊莉，等.對我國CNG加氣站相關設計規(guī)范的建議[J].煤氣與熱力，2009，29(12)：B12-B14.
[5] 康志剛，楊慧.CNG加氣站壓縮機的選擇[J].煤氣與熱力，2009，29(11)：B05-B07.
[6] 田建禹，劉兵.CNG加氣站超高壓管道試壓技術[J].煤氣與熱力，2008，28(7)：B20-B22.
[7] 賈琳.CNG加氣站儲氣瓶組容積利用率分析[J].煤氣與熱力，2008，28(6)：B19-B22.
[8] 張秀琴，羅東曉.一種便捷的CNG汽車全自動加氣設備[J].煤氣與熱力，2010，30(5)：B14-B16.
[9] 王軍.LNG汽車和加氣站的探討[J].煤氣與熱力，2006，26(3)：4-5.
 
(本文作者：劉宏波1 王書淼2 1.中國石油天然氣管道工程有限公司 河北廊坊 065000；2.新奧能源控股有限公司 河北廊坊 065001)