浅析天然气汽车加气站的建设及其前景

南通大众燃气有限公司 冯海鹏

浅析天然气汽车加气站的建设及其前景

南通大众燃气有限公司 冯海鹏

根据当前CNG技术发展的情况，重点介绍了南通市CNG子母站系统的建设及大力发展CNG汽车的应用技术及必要性。

加气母站 加气子站 高压储气瓶组 压缩天然气

天然气作为洁净能源，其应用领域日益扩大，以天然气作为燃料的燃气汽车，带动了汽车工业生产和销售量的成倍增长，尤其是国家“西气东输”工程给众多城市的CNG汽车应用带来更多的契机。

根据“西气东输”长输管线具体走向：2006年中国石油天然气股份有限公司对江苏LNG外输和冀宁联络线南通支线进行整合，重新编制了《江苏LNG与“西气东输”连接管道工程可行性研究报告》，并对江都—靖江—南通—如东段输气管道工程单独编制了可行性研究报告和初步设计。结合“西气东输”长输管线在南通的走向和南通市城市天然气利用一期工程高压管线选址可行性研究，南通天然气工程毗邻长输管线南通北高中压调压站建设南通市的第一座天然气加气标准站。

天然气汽车加气站是利用干燥气将低压天然气过滤、干燥，用压缩机压缩形成纯净的高压气体并储存在高压储气瓶组中，在通过售气机的计量加到汽车的车载气瓶中，在车载气瓶有限的容积储存大于其气瓶体积250倍的天然气，作为天然气汽车能够使用的环保型燃料。

天然气汽车加气站可分为三种类型：天然气加气母站、天然气加气子站和天然气标准站。

在有天然气管线处建设大排量的天然气加气站，把压缩后的气体用汽车运送到不具备或尚未具备建设天然气管线的地区的天然气加气站，这一系统通常称为子母站系统，通常把位于天然气管线处的大排量加气站称为“母站”，而依靠拖车供气的加气站称为子站。

加气母站是城市天然气汽车加气系统的中心站，将来自高压管线的天然气进行调压、过滤、计量、加压，然后由高压天然气运输拖车将压缩后的天然气运送至各加气子站，同时也可满足南通周边地区的CNG供应。天然气汽车加气系统见图1。

图1 天然气汽车加气系统

从输气管道来的天然气，依次通过调压撬的过滤、调压和流量计量，进入干燥器，经脱水，净化后的天然气进入压缩机组，经过压缩、冷却、压缩的几个循环过程，压力升高到25 MPa。在控制系统的指令下，经过加气柱给拖车气瓶组加气。也可附带给天然气汽车直接加气，需增加站用气瓶组和售气机，使压缩天然气在控制面板的优先顺序指令下，按照高、中、低压的顺序依次被充入由三组气瓶组成的储气瓶组。有车来加气，储气瓶组按照低、中、高压的顺序，通过售气机给汽车加气。如果气瓶组压力低于设定值时，压缩机启动并直接向汽车加气。

南通市第一座加气母站于2014年正式试投运。加气站流量为3 500 m3/h，天然气加气母站设计规模为5万m3/d。

加气母站于2013年11月20日完成高压管路的安装、试压、吹扫工作，压缩机调试等工作。在此重点强调一下压缩机的调试，参照国家有关规范《汽车加气站设计与施工规范》(GB 50156—2012)及《风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范》(GB 50275—2010)的要求，其中的有关细节规定并不适用于CNG压缩机的调试，安装完毕后试机时间应依据设备随机技术文件的要求，如没有明确对压缩机现场调试时连续运转时间提出要求，压缩机在额定压力下连续运转测试时间应大于24 h。考虑加气站投用初期，用户不确定因素，调试时可利用现有的站内及车用储气瓶组来存储调试产生的压缩气体，且此方法易于实现。站内现有三容器的储气瓶组。另外我方又采取合适的工艺方法将压缩气体减压后重新输入高压管道的办法。保证了两台压缩机在建站初期无用户需求的前提下的设备正常调试及试运行工作的正常开展,此方案也为将CNG储气泻放到高压管道做了一次投资、占地等多方面的尝试。标准站的子站为依靠母站给天然气汽车加气作业的加气站。工作原理：压缩机启动在控制系统的优先顺序指令下，先向站用储气高、中、低压瓶组充气。将高、中、低压瓶组增压到25 MPa，这时构成高、中、低压三组储气瓶组。当汽车来加气时，低压瓶组先给车加气，一旦压力平衡，再从中、高压瓶组给低压补气。如果气瓶组压力低于设定值时，压缩机启动并直接向汽车加气。

母站给CNG拖车加气需1小时20分钟，每辆出租车加气需3分钟。目前一汽、上海大众、东风标致等几家汽车生产厂家已经开始生产天然气汽车，CNG汽车的改造仅需增加部分的零件如CNG储气瓶、减压阀、电磁阀、高压截止阀等，保持其原有供油系统，另加一套CNG储备装置和控制系统即可。现瓶装CNG工艺，主要设备已实现国产化，一辆出租车的改造费用在6 000元以内，公交车7 000~8 000元，但由于装在汽车上的20 MPa高压储气瓶组自重大，体积大，受汽车空间限制里程控制在250 km内，经统计，汽车用天然气每年可节约燃料费1.23万元，大修里程可延长20%，比使用常规燃料汽车可节约50%以上的维修费用，汽车油改气经济上是可行的。天然气作为新型能源在价格与环保上相比石油燃料等有着很大的优势，从各方面来看，无论是从改善城市污染，促进绿色环保汽车的发展，还是依靠市场经济的规律来刺激天然气利用市场的发展，天然气事业的发展都离不开政府的支持，尤其是天然气事业发展的初始阶段，政府的扶持和推动十分必要。

随着西气到达各大中小城市，改变了原来的城市燃气供应系统，原来的民用调峰是通过低压干、湿式气柜，随着后续中压管网的升压，低压调峰气柜失去其调峰的作用。而代之以各城市的高压管网都基本兼有储气调峰的功能，且建设城市高压储配站投资巨大，占地规划影响城市周边的发展，故其建设有相当大的难度。各大城市目前城市道路建设在快速发展，且其有大量的绿化带，周围居住人口相对稀疏，故为高压气地下储气井的建设提供了有利的空间，随着城市高压管网的建设，沿线设置一系列的高压储气井，即可作为城市民用调峰的备用气库，又可作为沿途加气子站的改造之用。投资估算为：高压储气井的制造费用为6万元/m2，如建造10个每个10 m3的高压储气井，储气量为25 000 m3，费用约为600万元，与建设LNG调峰站比较，相对经济，且日常维护较少，全年用气高峰时，减少或停止汽车加气，全力保证供气系统的稳定；全年用气低谷时，兼作加气子站之用。根据南通2011~2020年城市燃气规划预计共设天然气加气站31座(其中公交加气站8座，CNG加气站、油气合建站等23座)，建设足够多的CNG加气站，才能更好地促进CNG汽车的改造进度和其蓬勃发展。

结论：随着人们环境保护意识的增强和天然气产业的发展，压缩天然气作为城市第二气源一定会被越来越多的广泛应用，天然气汽车加气站的多用途也将为压缩天然气应用提供一个广阔的平台。

Introduction of Construction and Prospects of Natural Gas Filling Station

Nantong Dazhong Gas CO., Ltd. Feng Haipeng

According to the current situation of LNG technology, the paper highlights the construction of CNG filling station and the necessity of developing the technology of CNG vehicles.

primary filling station gas secondary filling station high pressure gas bottle group CNG