关于CNG加气站能耗与节能途径的分析

胡殿波

摘 要：压缩天然气（简称CNG）是一种绿色环保能源，具有较高的社会和经济效益。尽管我国车用CNG技术已经经历了几十年的发展，但是现有的CNG加气站仍然存在高能耗、低效率等的问题，对行业的发展造成较大的制约。因此有效的解决CNG加气站的问题可以降低煤、石油等在能源消耗结构中的比例，缓解大气污染和温室效应，对环保有重要的作用，促进行业的进一步发展。本文分析了CNG加气站能耗与节能途径，以供参考。

关键词：CNG加气站；能耗；节能途径

1 CNG加气站生产过程的能耗

1.1 压縮系统

压缩系统作为加气站能耗的重要部分，存在级间冷却效果差，冷却效果无法达到下级进气温度指标，导致出现水露点不合格等问题。当前各机型级间换热器设计存在一定缺陷，不符合实际工况，需要对冷却问题深入研究并改善，使能耗降低。压缩机的能耗特征：频繁启动压缩机，较大程度影响压缩机能耗；压缩机级间压缩量、冷却温度与天然气充装工艺参数等都会影响其能耗；白天与夜晚的需求有较大差异，导致加气站装置发生较大负荷率变化；如果电机功率因素过低，会使无功功率无法得到补偿，能源造成浪费，用电设备产生严重损耗，对经济造成较大影响。

1.2 脱水系统

分子筛脱水装置能耗会随脱水装置的脱水负荷变化而发生变化，脱水负荷越大能耗越高。现有CNG加气站脱水装置，其入口天然气中水分含量对脱水装置能耗的影响，及再生环节加热时间、温度、吸附效果和能耗影响等都没有深入研究。当前问题包括再生气用量较大、再生加热时间和温度不合理等，水露点达不到相关要求，分子筛加热时间和加热温度不符合现场要求，因此达不到节能降耗目的。

1.3 充装工艺系统

CNG加气站一般都有加气高峰，在某几个时间段会消耗大量气体，如果储气设施出现问题，会导致压缩机出现多次启动的情况，压缩机运行时间过长，会导致消耗大量电量，使成本增加，并对电网形成造成较大影响，当前CNG加气站都利用储气装置运行，但利用率相对较低、时间较长，所以研究节能途径，可以使经济性得到有效提升。

2 CNG加气站的节能途径

2.1 压缩系统的节能

2.1.1 冷却器的改造

大多数冷却器都采用了圆形冷却管，通过总结实践经验，可以把CNG加气站压缩机中的冷却管改造成椭圆的形式，可以有效的改善气体流动的情况，同时增加了在冷却管两边分布的分离点间的距离，较大程度上减弱了所受到的阻力，可以提高流动的效率。另外，椭圆形的管道表面积较大，会减小其热阻碍的情况。

2.1.2 添加变频器

当前我国压缩机需要处理的工作量变化较大，能量较小，电机却保持一定的转速，导致产生较大能耗，所以采用添加变频器方式对压缩机节能降耗工作实现有效控制。

2.1.3 采用先进的气阀结构

压缩机主要利用气阀对其进行调节，但它比较容易发生损坏，岁气阀结构的设计和压缩机运行及能量消耗有较大关系，气阀可以发挥节能和高效率运行的作用，占整体功率的3%-7%，同时产生较小噪音，先进的气阀结构还具有较好的密封性，可较大程度实现节能降耗。

2.2 高、低压脱水工艺节能

2.2.1 高压脱水工艺

高压脱水装置工作主要包括脱水和再生过程。脱水过程指天然气通过高压压缩后，在通过前置过滤分离器时，分离出可能存在的游离水、杂质和油，再向吸附塔进入，塔内的分子筛通过吸附高压天然气所含饱和水和部分烃可以得到干燥的天然气，最后经过顺序控制盘进入计量加气系统或储气系统；再生过程是指分子筛对吸附左右的压缩天然气进行再生处理的过程。再生气通过调压柜节流降压后进入加热炉加热，提高温度后和分子筛接触传热，再生气再把分子筛吸附的水分和部分烃带走，使分子筛逐步实现再生。利用冷凝分离器把再生气带出的分子筛中吸附的水分冷却分离后进入回收罐对其进行回收利用。

2.2.2 低压脱水工艺

低压脱水系统具有较好的再生节能效果，但低压脱水后还存在压缩过程又被污染的现象，高压脱水便可避免发生这种情况。低压脱水装置主要安装在压缩机进气口前，工作压力是官网压力。对分子筛的高效吸附特性进行充分的利用，可以脱去天然气中的水分，并把部分杂质清除，为车用天然气低露点的气质要求提供保障。

2.3 储气井工作过程及节能

储气设施是为了弥补压缩机排量不足的问题，预先对部分气体进行储存，使加气站的加气能力远大于压缩机的最大排气量，并减少压缩机启停次数，降低电耗和设备损耗。CNG加气站储气设施直接和压缩机相互关联，如果储气设施设置不当，会增加压缩机的启停次数，压缩机在启动的过程中会通过大量电流，导致电耗增加，对电网产生较大的冲击。气体利用率是衡量储气设施的重要指标，科学分析储气设施利用率，使储气井的气体利用率得到提升，减少压缩机启停的次数，达到节能降耗目的。

3 结语

综上所述，随着我国经济快速发展，作为绿色清洁能源，CNG在汽车燃料上得到广泛应用。但我国CNG技术仍处于研究发展阶段，现有CNG加气站存在严重高能耗、低效率问题，对CNG行业发展造成一定阻碍。相关部门应该引起重视，对CNG加气站能耗和节能加强研究，优化工艺流程，提出有效节能方案，促进CNG行業的持续发展。

参考文献：

[1]闫新，韩珂.CNG加气站能耗分析与节能途径研究[J].环球市场，2017（12）：355.

[2]吕明亮.CNG加气站能耗分析与节能运用[J].中国燃气运营与安全研讨会，2016.