CNG减压站在城镇燃气供应中的应用

郑志强（中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG减压站在城镇燃气供应中的应用

郑志强
（中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司，敦煌 736202）

CNG减压站在燃气供应中有工业用户气源、中小城市气源、应急气源及大型城市储配站或补充调峰气源4个方面，其应用类型的设备设计也各不相同，论文对其进行分析，得出结论，即采用撬装技术供气方案不仅能够保证提高建设速度、降低造价，还能提高社会和经济两大效益。

CNG减压站;城镇燃气;应急气源

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.014

1 引言

CNG供气在很多地方都有加气母站，应用气瓶车就能够轻松找到气源，其不仅建设期短，而且投资较少，很多地方气源价格都低于LNG。一般情况下，CNG减压站按照用途进行划分可以分为工业用户气源、中小城市或城镇气源、应急气源以及大型城市储配站或者补充调峰气源。

2 CNG减压站工艺简介

燃气调试站的工作原理是，先把撬车罐内的高压天然气进行预热再进行降压，保证安全、计量及加臭等环节能够达到标准规范的情况下，在通过适当压力向管道内输送天然气。按照调压机制可以将其划分为两级调压和三级调压。压缩天然气减压站根据站内布置以及设备的功能可以划分为5个系统：一是卸车系统，主要是快装接头、高压阀门和高压胶管；二是调压换热系统，主要是换热器、调压器、高压紧急切断阀和放散阀；三是流量计量控制，主要是流量计；四是低控制系统，主要是中央控制台；五是加热系统，主要是燃气锅炉和热水泵。撬车内的高压天然气在通过卸车系统后进入调压换热系统，在该系统内进行两次的换热以及2～3次的调压之后，经过流量计量以及加臭系统，再进入管网。气体在减压过程中需要的热量则由加热系统承担，控制系统则主要是对整个系统完成监控[1]。压缩天然气调压系统和管道调压系统之间存在着一定的差别，当天然气压力超过22MPa就是超高压气体，其对设备安全要求更高；压缩天然气调压系统在减压过程中如果降压幅度过大，会导致气体温度骤降，因此，必须要做到补充气体热量。减压过程其实是一个释压过程，撬车内气体减少，进口压力也会降低到0.5MPa左右，因此对设备压力适用范围要求较高。

3 CNG减压站在城镇燃气供应中的应用

3.1 CNG减压站在工业用户中的应用

工业用户较为分散，用气量较为平稳，但要求设备连续供气，多采用一开一备方式。为保证设备可靠性，可以采用卸气柱与调压路二对一形式。不仅能减少切换时间还能避免卸气柱故障产生供气影响。在计量中往往应用速度式计量的涡轮流量，工厂自控要求高，设备加装二次仪表、警报和远程控制能够提升管理水平。

3.2 CNG减压站在中小城市气源中的应用

中小城市比较分散，下游应用长输管道的用户较少，管道需要敷设到每个地方需要大量的成本。另外，中小城市长输管道敷设具有滞后性。如果要提前供给天然气，气源最好选用CNG减压站。中小城市气源是CNG减压站最主要部分，市场比例高[2]。其流程如图1所示。

图1 CNG减压站流程

城镇燃气时间不均匀，用气量在不同时间存在较大差异。供气设备需要对峰谷用气差异进行考虑，保证供气安全平稳。在对该类型CNG减压站进行设计时，还需要考以下问题。第一，一般减压站应用一路进口，槽车卸气时如果压力低难以满足减压站设计流量，造成供气不足。因此要采用多路入口方案，调压路和卸气柱对应，并安装单向阀，调压路在二级调压后汇总。第二，供气峰谷流量差异。可以采用多路或者两路以上小流量调压路并联，在高峰和地缝分别采用1条和2条以上的调压路，设备运行保证最佳工况，防止多次开启阀口导致喘振情况出现。第三，燃气加臭能够保证供气安全，因此出口要保留加臭借口或设备。第四，需要重视安全，CNG不仅压力高，而且因为天然气压力下降很容易导致出口燃气低温。可以降压前应用热水换热器，加热燃气，设计参数要明确降压温度不能超过0℃，避免下游低温运行导致管道设备存在危险[3]。第五，该设备用量较大，在安全基础上考虑成本，为了降低制造成本，将完成调压作为设备基本功能。第六，峰谷流量的差异导致供气温度波动，速度计量启动流量会存在累计误差，造成纠纷。因此在同上游贸易计量中，应该将涡轮式换成罗茨式计量设备，或者应用进出气瓶车车台秤等。

3.3 CNG减压站在应急气源中的应用

如果燃气管道存在故障，例如上游停止供气、管道断裂等，正常供气难以保证，或者需要对大型活动进行保证时，就需要使用到应急气源。应急气源具有以下特点。第一，它环保性能好，安全可靠。减压装置的调压器中设置有燃气力式紧急切割阀，能够采集下游的燃气压力，自动化提供动作信号，防止“压力传感器-控制系统-气动球阀”带来的安全威胁，从而保证整体设备安全。另外还采用不同于电磁阀的密封原理，让紧急切割阀在流量为零的时候不产生泄露，让供气更加安全。天然气调压的安全环保性能不会影响到居民区的生活，且噪声较低，符合国家标准[4]。第二，其占地面积小，具有灵活性。在设计过程中就需要考虑设备能够移动的特点，从而让实际使用中能够让设备移动到适当位置，从而尽快进行供气工作。该设备因为移动频繁，为了保证箱体不变形，可以应用集装箱箱体，将设备放置在集装箱中，根据撬装技术让设备在牵引车头的帮助之下移动。可移动的应急供气装置不仅能保证即使发生事故也不会威胁城市供气稳定，而且针对远离天然气管网的短期用户也同样适用。撬装拖车不仅运输方便，还不会受到管网的影响，因此应用广泛，不仅能够为远离天然气管网的用户供气提供方便，而且对天然气管网进行敷设成本也低。

3.4 CNG减压站在大型城市储配站的应用

城市供气不均匀性导致在用气高峰容易出现管网压力不足。燃气公司采用大型球罐能够解决针对低压管网的调峰，然而实际中还是存在着较多困难。大型设备和打井成本下降和高压钢管储气技术的完善，地下储气井储气并联被广泛应用，并将其用在城市故障气源及补充调峰气源中，保证供气的稳定[5（]见图2）。

图2 CNG储配站流程

储配站设计需要注意。第一，城市用气不均匀，因此减压站要采用多路并联结构，让设备运行状态更佳，从而获得较大的设计流量。第二，该技术刚起步，设计流量大，且系统结构复杂，需要注意安全。另外该类应用对城市供气影响较大，需要快速投入使用，因此需要很高的自动控制，制造商需要非常高的设备设计与制造能力。第三，它是补充调峰气源，因此要注意，石油伴生气含有重烃组分，和平常的CNG不同，如果燃气储气压力下降超标，设计工况出现偏离，储气装置的液气混合态中释放重烃，因此，燃气公司应该控制好气源的来源以及组成。应用有关技术保证CNG温度高于临界凝析温度，让天然气控制在纯气相区域，从而对CNG入口温度进行控制，让进入设备中的天然气控制在气相状态下（见图3）。

图3 天然气相态图

4 结语

CNG减压站是1种超高压供气设备，可满足多种用户需求。这个过程中，我国对燃气安全供应非常重视，对其性能也加大要求。采用撬装技术供气方案不仅能够保证提高建设速度、降低造价，还能提高社会和经济两大效益。

【1】曹晖,杨志明,杨骅，等.CNG减压站在城镇燃气供应的典型应用[J].煤气与热力,2009,29(5):53-56.

【2】黄正兵.四种燃气供应方式在中小城镇应用情况比较[J].大科技, 2015(16):319.

【3】陈景新.中小城镇CNG供气工艺技术及可行性探讨[J].化工管理, 2016(20):171.

【4】王睿,周结南.CNG减压站供气技术方案交流[J].城市建设理论研究（电子版）,2011(17).68-69.

【5】柳华.利用CNG供应民用天然气的储气方案比较[J].天然气与石油,2006,24(5):19-21.

The Application of CNG Decompression Station in the TownGasSupply

ZHENGZhi-qiang
（ChinaPetroleumGroupEngineeringDesignCo.,Ltd.,QinghaiBranch,Dunhuang736202，China)

CNGdecompression station in the industrial users of gas source, small andmedium-sized city gas source, emergency airsupply and large cities ChuPeiZhan regulating air four aspects, or supplement the application types of equipment design also each arenot identical.This article carries on the analysis, finally come to the conclusion that the scheme can not only ensure gas supply deviceprizingtechnologyimprove the constructionspeed, to reduce the cost,alsocanimplement good social andeconomicbenefits.

CNGdecompressionstation;towngasemergency;airsupply

TU996.5

B

1007-9467（2016）12-0064-02

2016-08-22

郑志强（1981～），男，四川仪陇人，高级工程师，从事城镇燃气研究。