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淺談CNG汽車加氣站的幾個突出問題

瀏覽次數: 日期:2017年8月2日 11:25

摘要:

近兩年,壓縮天然氣(CNG)汽車在我國,特別是在四川省發展很快,全國CNG汽車保有量已逾5萬輛,占世界第5位(其中四川省約4萬輛);CNG汽車加氣站約200個左右(其中四川省為130個左右)。但是在這些加氣站的運行過程中,也出現了一些問題,有的還較突出,需要認真進行分析、討論并積極尋求解決辦法。
  1.售氣機計量結果偏差大
  目前各個加氣站選用的售氣機,無論是進口機還是國產貨,其核心部分,絕大多數都是采用進口的質量流量計(如美國的羅斯特、丹麥的丹佛斯),其標定精度一般為0.5%。之所以選擇質量流量計,正是為了避免溫度、密度等物理因素的變化對天然氣計量的影響,之無疑是正確的。而售氣機通過密度設定,將質量指標換算為體積指標,似乎也是道理??墒?,仔細分析,問題總是恰就出在天然氣密度的設定上。
  眾所周知,當質量為定數時,氣體的密度大小跟體積大小是成反比的。據了解,加氣站售氣機使用時,天然氣的密度值的設定范圍為0.64kg/m3~0.74kg/m3。這樣一來,售氣機顯示的體積指標的實際偏差常在5%~10%之間,質量流量計的高精度因此而失去了意義。
  密度偏離真實值的原因主要有兩個方面。一是人為的,可謂防不勝防,二是客觀因素,如加氣溫度變化的影響,當加氣溫度高達50℃時,其密度值則比標準狀態時要小約10%,相應的體積便會虛大10%。而加氣溫度既受環境溫度影響,又跟加氣速度相關。前者經常變化,后者控制也較有限。再如天然氣化學成分的變化也會對其密度帶來一定影響。因為天然氣的密度本身是一個變量,對其進行人為設定,顯然是不夠科學的。
  如何處理好這個問題呢?
  最科學可靠的辦法是改變我國傳統的天然氣計量單位,改立方米為千克,使質量流量計量不再進行"多此一舉"的換算,對于售氣機來講,只需將CNG售價作統一調整即可(每千克的CNG價格可確定為每立方米天然氣的1.5倍)。但這需要政府部門出面統一號令。
  如果上述方法難以實施,則可采取以下兩種措施來盡量縮小計量偏差。一是在當地技監部門的監督下,定期(如每季度)對加氣站的氣源作一次化學成分分析,從而計算出標準善下的天然氣密度值;二是對通過質量流量計的天然氣溫度(而非環境溫度)進行在線測量,同時對密度值進行修正或稱"溫度補償"。
  2、壓縮機工作時間過短造成脫水效果差
  目前國內多數加氣站都配備有CNG深度脫水裝置,只要使用得當,脫水效果均能達到國家標準GB18047-2000。但是,有的加氣站因壓縮機連續工作短,明顯低于脫水裝置中分子篩所需要的再生時間(5~6)小時),則會出現脫水效果不佳,發生"冰堵"現象。這是由于用作再生氣源的高壓CNG減壓器正常工作所必須提供的熱能(一般利用壓縮機的循環冷卻水)不能維持,造成減壓器出口處"冰堵",再生氣供給不足所致,只要設法解決該處的加熱保曖問題,則此問題可迎刃而解。
  3、再生氣的回收問題
  有的加氣站,因存在上述"冰堵"問題,便干脆直接采用進入壓縮機前的低壓天然氣作再生氣氣源。當其壓力跟壓縮機額定工作壓力接近時,則再生后的天然氣便很難再順到壓縮機前的緩沖罐里去,只能以每小時幾十立方米的流量,排空進入大氣之中而被白白浪費掉,太不應該。還是應合理設置高壓減壓閥,利用壓縮機生產的或是儲氣庫儲存的高壓天然氣經減壓閥減至適當壓力后作為再生氣源較為合理,再生后的天然氣可以很方便的回到緩沖罐里去。
  4、儲氣能力被大大抵估
  實際工作和不少技術文章中,甚至加氣站的設計文件中都將加氣站的儲氣能力簡單的當成儲氣容器(罐、瓶、井)的水容積跟額定儲氣壓力的乘積,如一個水容積為10m3,工作壓力為250巴(25MPa)的儲氣庫的儲氣能力往往被一口報出為2500m3,這里忽略了壓縮因素(也稱壓縮系數)這個氣體體積計算中的重要因素。若將天然氣的在此工況下的壓縮因子考慮進去,則上述結果為2941m3,相差17.6%。(計算和查表過程從略,可參閱《天然氣工程手冊》)。
  若要求更精確,則應按質量單位(千克)或熱能單位(兆焦)來計算。這是由于環境溫度的變化將直接影響到地上罐式或瓶組式儲氣庫的實際儲氣能力。而對地下儲氣井則影響甚微,這正是這種儲氣方式的一大優點。換言之,在夏天,同樣水容積的儲氣井比其他儲氣裝置多儲氣5%以上。
  5、車輛加氣量不足的問題
  不少司機反映,車輛加氣到20MPa,售氣機自動關閉后,車上的天然氣壓力表度數立即開始下降,汽車尚未開出加氣站,就已下降到18MPa。原因很簡單,熱脹冷縮之故。加氣終止后的車上氣瓶內天然氣的溫度明顯低于加氣時的溫度但這個問題的出現,除了會引起計量收費的糾紛外,也不利于保證CNG汽車本來就偏短的續行里程。解決辦法不外乎是控制好加氣速度,一般說來,大巴不大于10m3/分,中巴不大于6m3/分,出租車不大于3 m3/分為宜。另方面,要盡量避免由壓縮機直接向車輛加氣的情況發生。
  6、裝置和部件選配不當問題
  6.1 變壓器的選配
  同樣是900m3/h的加氣站,有的選配的變壓器功率僅有250KVA,有的則高達400KVA。其實,這種規模的加氣站,裝機容量和照明用電,一般都在240~260KW范圍。變壓器功率選配過小,容易導致變壓器嚴重超載,過熱。選配過大,則又造成其功率因子過低,大馬拉小車。其實選配315KVA的較為合理。
  6.2 閥門和管件的選擇
  有的加氣站,不管低壓、高壓閥門,甚至連卡套接頭和不銹鋼輸氣管均一律選用進口貨,這無形之中便增大了建站費用。而多年來的實踐表明,除了高壓、高溫閥門外,其余均可選用國產件。至于卡套接頭,我國早在1983年便發布了一整套國家標準。應當說是相當成熟可靠了。
  6.3 壓力等級的選擇
  按照CJJ84-2000,閥門和管件的壓力等級只需比實際工作壓力25MPa高一個等級即32MPa即可??墒遣簧偌託庹窘ㄔO中選配的進口貨的壓力等級高達6000磅(413.8MPa),大可不必。
  7.含水量的監控現狀不容樂觀
  7.1由于不及時更換分子篩等原因,導致CNG的水露點大大超過國家標準《車用壓縮天然氣》(GB18047 -2000)的規定,致使車上氣瓶內有肉眼可見的液態水。
  7.2有的加氣站至今仍未配備水露點的檢測裝置
  7.3有的加氣站雖配有檢測裝置,甚至還是"在線檢測"方式,但以長期失效,形同虛設。
  7.4更為普遍的事,大多數選用的檢測裝置為電解法,即間接測量法,顯然不符合上述國標《車用壓縮天然氣》之規定。
  對于前三點,只要認真的加強監管力度,則不難解決,最難解決的是第4條,一方面,目前普遍采用的電解法具有易操作、檢測成本低等優點,但就是不符合GB18047-2000標準中第4.7節的規定:"天然氣水露點的測定應按GB/T17283執行"。
  查GB/T17283為《天然氣水露點的測定 冷卻鏡面凝析濕度計法》,而該標準等效采用的是國際標準ISO6327:1981,連標準的名稱都是一樣的。據今年出版的《國際標準化組織標準目錄2001》查知,該項標準雖以頒布21年,但至今仍屬有效,而未被其它標準替代。問題在于,若嚴格按此法配置露點儀,則檢測成本較高,操作起來也較復雜。
  值得引起注意的是:我們用二種方法進行對比,發現其檢測結果差異較大,要是電解法失真的話其后果將相當嚴重。
  因此建議有關專家對此認真加以深入研究的合理而可靠的解決方法。
        8.不按標準檢測硫化氫
  《車用壓縮天然氣》標準中對進站天然氣和出站CNG中硫化氫的含量不僅分別緞帶出了控制指標,同時還明確了具體的檢測方法,即"天然氣中硫化氫的含量的測定應按GB、11060.1執行。查該國際為《天然氣中硫化氫含量測定 碘量法》,可是有不少加氣站選用的檢測依據恰恰不是依據碘量法。個別加氣站甚至于用"可燃氣體泄漏報警器"來充數。這些都應當及時加以糾正和規范。

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