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三盈新聞

淺析CNG加氣站儲(chǔ)氣和加氣方案

2014-07-09

    天然氣作為一種清潔能源，已經(jīng)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。隨著我國(guó)CNG加氣站建站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，探討如何合理的儲(chǔ)存和充裝天然氣，如何提高CNG加氣站的加氣效率，就顯得很有必要了。 

    同世界各國(guó)一樣，我國(guó)的CNG加氣站通常將天然氣壓縮并儲(chǔ)存于 25MPa的壓力下，加氣站通過(guò)壓力差將儲(chǔ)存的天然氣加入到汽車(chē)氣瓶中（我國(guó)規(guī)定CNG汽車(chē)氣瓶的最高儲(chǔ)氣壓力為20 MPa）。 

    如果加氣站只設(shè)置一組儲(chǔ)氣瓶組，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組的壓力與汽車(chē)氣瓶中的壓力相等時(shí)，就無(wú)法再給汽車(chē)加氣。為了給汽車(chē)氣瓶加滿(mǎn)到20 MPa，加氣站儲(chǔ)氣瓶組的壓力不得低于20MPa。這就意味著一旦儲(chǔ)氣瓶中氣體的壓力低于20MPa，氣流停止，就無(wú)法給汽車(chē)加氣。此時(shí)瓶中剩余氣體的壓力為20MPa，用去的氣體壓力僅為5MPa，這時(shí)的可用儲(chǔ)氣容積與總?cè)莘e比值（5/25）大約是 20%，該值就是儲(chǔ)氣瓶組的利用率。這種系統(tǒng)的效率相對(duì)較低，因?yàn)樗荒苁褂么蠹s20%的總儲(chǔ)氣容積給汽車(chē)加氣，剩余的80%都得不到利用，浪費(fèi)了投資。這種加氣系統(tǒng)一般使用小容積的儲(chǔ)氣瓶組，在給汽車(chē)的加氣過(guò)程中主要是由壓縮機(jī)組完成工作，儲(chǔ)氣瓶組只是在開(kāi)始加氣的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)爆發(fā)性的高速快充氣。這種系統(tǒng)對(duì)于小型站（壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣裝置都不需要大的投資）或加氣負(fù)荷分布比較均勻的加氣站來(lái)說(shuō)非常有效。但是對(duì)于大型站或加氣負(fù)荷分布很不均勻的加氣站，需要設(shè)置大的壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶組，這樣對(duì)投資來(lái)說(shuō)是一種極大的浪費(fèi)。 

    為使儲(chǔ)氣瓶組實(shí)現(xiàn)更高的利用率，同時(shí)進(jìn)一步提高加氣速度，我們可以采用了一種被稱(chēng)作“三級(jí)順序充氣策略”的系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，儲(chǔ)氣瓶組被分成完全獨(dú)立的三組----低壓瓶組、中壓瓶組、高壓瓶組。這種劃分不是按照容器的壓力等級(jí)來(lái)劃分的，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶組全部充滿(mǎn)時(shí)，各瓶組中的壓力都是25MPa。當(dāng)向儲(chǔ)氣瓶組中充氣時(shí)，首先向高壓瓶組充氣，再向中壓瓶組充氣，最后向低壓瓶組充氣。氣體從儲(chǔ)氣瓶組中的取氣方案是由售氣機(jī)中的“順序取氣系統(tǒng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)。售氣機(jī)首先從低壓瓶組中取氣給汽車(chē)加氣，一旦流量降低到一個(gè)設(shè)定值，售氣機(jī)中的控制系統(tǒng)就將售氣機(jī)的氣源切換到中壓瓶組，然后同樣通過(guò)壓差給汽車(chē)加氣，直到流量不斷降低直至設(shè)定值，然后切換到高壓瓶組。最后，一旦高壓瓶組的壓力降低到22MPa，就啟動(dòng)壓縮機(jī)直接給汽車(chē)加氣，直到加滿(mǎn)為止。然后壓縮機(jī)再給各瓶組順序補(bǔ)氣。      

    如上表所示，通過(guò)三組瓶組儲(chǔ)氣方案，我們可以利用大約32.7%的總儲(chǔ)氣容積。在實(shí)際運(yùn)用中，三組瓶組的儲(chǔ)氣容積可以設(shè)置成相等，也可以采用一定的配置方法將其分為大小不等的三組。為了更有效地利用儲(chǔ)氣容積，通常將低壓、中壓、高壓瓶組的容積配置為3：2：1，這樣儲(chǔ)氣利用率能提高到40%，遠(yuǎn)高于設(shè)置一組儲(chǔ)氣瓶組的20%的利用率。同時(shí)，售氣機(jī)在三組瓶組之間切換時(shí)，汽車(chē)氣瓶可以得到三次爆發(fā)性的高速充氣，提高了加氣速度，這對(duì)加氣站來(lái)說(shuō)是非常有益的。

    綜上所述，合理的選擇儲(chǔ)存和加氣方案對(duì)CNG加氣站來(lái)說(shuō)是非常重要的。這樣不僅可以減少投資，同時(shí)能夠提高加氣效率。

 

                                研發(fā)部（北京）  葉建立