CNG加气站能耗分析与节能研究

王年东

摘 要：压缩天然气是一种绿色环保的能源，简称CNG，具有良好的经济和社会效益。因而目前在各行各业中得到广泛应用，尤其是在汽车燃料上应用更为广泛。随着我国经济迅速发展，各个工业更加关注“节能降耗”的问题。虽然我国CNG技术发展比较迅速，但CNG加气站还是在运行过程中存在效率低，能耗高等一些问题，进而影响了CNG行业快速发展。因此，对于CNG加气站所产生的能耗现象，对其生产工艺流程和设备进行对比分析，从而对加气站的生产工艺进行完善和改进以达到降低能耗的目的，从而确保CNG加气站能够高效运行，CNG行业能够健康、可持续发展。本文对CNG加气站中存在的能源消耗问题进行了分析，提出了行之有效的节能方案。对CNG行业“节能降耗”具有一定的指导意义。

关键词：CNG加气站；能耗；节能技术

1 前言

“节能降耗”是CNG行业发展的必然趋势。但由于我国CNG技术发展不完善导致了现有的CNG加气技术带来的高能耗问题减缓了CNG加气行业的发展进程。解决CNG加气站的能耗问题一方面为企业减少生产所需要的成本，增大企业的经济效益。另一方面，可以降低煤、石油等其他化石能源的利用率，提高CNG在能源消费中的比例，更加环保，从而能够持续发展。

2 CNG加气站的能耗现状

根据我国当前大部分CNG加气站的实际运行情况来看，存在着非常大的能源消耗问题，总体利用程度非常低，电能消耗非常高。因而，近年来我国大幅度调整能源并加大了对加气环节的关注。同时，利用多种途径对能耗大的加气站进行调整。但消耗了大量的资金和人力，产生的成本非常高。节能降耗是工业用能可持续发展的基础。低能耗、高效率是CNG行业发展的必然趋势。因此，为了实现节能降耗的目标，需要明确我国CNG耗能的具体情况。经研究发现，现有的CNG加气站带来的问题主要体现在以下几个方面：一是电能消耗非常大，所需的用电成本高。二是CNG生产工艺技术的落后，且操作人员自身的节能环保意识不强，业务能力不够，导致一些不必要的浪费。三是生产过程中能耗控制不当，不能有效地利用能源。四是CNG行业能耗管理经验不足，缺乏科学系统的管理。

3 现有CNG加气站生产过程能耗分析

3.1 压缩系统

压缩机主机是压缩系统，它是CNG加气站生产过程中能耗的主要部分。CNG压缩机能耗高的主要原因是级间压缩温度和级间压缩比不当。因此，为了达到节能降耗的目的，需要优化级间温度，级间压缩比等工艺参数。级间温度的差异给压缩机的工作效率带来的影响是巨大的，同时级间温度也很大程度上会对冷却效果产生一定的影响。因此，改善冷却条件，调整压缩机级间热交换器，可以降低能耗，改变效率低的现状，提高生产运行效率。

3.2 脱水系统

脱水系统是CNG加气站能耗的组成部分。脱水装置的能耗主要有加热器的电耗和再生气的用量。一般而言，分子筛脱水装置的能耗与其工作负荷成正比。经过长时间的发展，脱水装置在实际生产中仍然存在较多的缺陷：首先，是分子筛脱水装置的再生气用量大、温度不合理。其次，工作时含水量太多，工作性能达不到预设要求。最主要的是是分子筛加热温度太高无法达到降低能耗的使用要求。

3.3 充装工艺系统

CNG加气站的工作高峰期往往固定在几个时段。在这种时候，如果储气设施不完善，加气工艺不科学，会给用户的使用造成很大的麻烦，同时产生的高能耗对电网的输送能力也是一个极大的考验。现在我国的CNG加气站，储气装置主要存在气体利用率较小，加气时间太长等一些问题。因此，为了达到节能降耗的目标，需要对其进行研究，充分提高气体利用率，提高企业的经济效益，使CNG加气站能够可持续发展。

4 CNG加气站节能途径

4.1 压缩系统

4.1.1 选择变频控制压缩机

变频控制压缩机的原理是根据压缩机出口管道中的压力来调节压缩机的转速，再改变压缩机能耗问题，从而达到节能的目的。选择变频控制压缩机是因为变频电机的功率因数较高，能減少无功对能耗的影响。同时，变频软启动压缩机还可以减小压缩机启动对电网的冲击，可以保护变压器和电网。

4.1.2 使用无油润滑技术

通过使用无油润滑技术提高了压缩机运行周期，减少了维修所需的费用，达到了节能的目的。无油润滑技术在我国已经趋于成熟，广泛用于L型和 ZW型压缩机。使用无油润滑技术的特点：一是压缩机使用无油润滑技术后使用寿命超过原设计使用寿命。二是采用无油润滑后各级气体没有油污，不需要进行定期的排污操作，也可以节能。三是节约了大量的润滑油。四是气体质量大大提高。

4.1.3 优化工艺流程

由于CNG加气站的进站管线压力衰减严重，在高压CNG压缩机前设置增压压缩机能够有效缓解这种现象，达到节能的目的。其中，增压压缩机的技术参数要求是增压压缩机与原有压缩机的供气量要匹配，增压压缩机的排气压力与原有高压压缩机的进气压力要衔接，这样能适应进气压力小幅度变动。增压压缩机的结构选择类型是往复活塞式。往复活塞式压缩机的特点不仅成本低、耗电量低，对进气压力的适应性也好。

4.2 高、低压脱水工艺

4.2.1 高压脱水工艺

高压脱水装置工作原理包括脱水过程和再生过程。高压脱水也叫后置脱水，即将脱水装置安装在后面，对增压后的天然气进行深度脱水。脱水过程是先将压缩后的高压天然气进行过滤，然后分离得到部分游离水，油和其它杂质。再通过吸附作用得到干燥的天然气。再生过程就是分子筛吸附一定量的压缩天然气后，需要对其进行先降压再加热处理，逐步完成分子筛的再生。高压脱水方式适合处理小流量的气体。

4.2.2 低压脱水工艺

低压脱水装置主要在压缩机的进气口前面。低压脱水装置的工作原理主要是利用分子筛的强吸附作用。低压脱水过程首先是原料气进入分子筛被加热，加热后再进行冷却，冷却后分离，分离后再进行再生处理。它的特点是再生节能效果好，但是低压脱水处理天然气，处理效果不好，天然气容易受到二次污染。低压脱水方式适合处理大流量的气体。

4.3 储气井工作过程及节能分析

针对CNG加气站高峰期不能满足用户用气需求的问题，有效的处理好用气高峰期的供应能够有效地提高对能耗的利用率。因此，适当的优化加气站储气规模，引进先进的设备是很有必要的。储气设备不仅能够解决压缩机排量不足的问题，还能够减少设备的磨损以及压缩机的停启次数，从而达到保护设备和节能的目的。CNG加气站在一般采用三级操作系统来进行气体的储存。三级操作系统包括高压储气装置，中压储气装置，低压储气装置。这样能够提高储气井中气体的利用率，实现节能降耗的使用要求。

4.4 电力设备无功补偿节能分析

由于CNG加气站供配电系统包含有变压器和电机等非线性负载，为了优化供配电网的运行，节约能源，供电系统低压侧设置集中无功补偿装置。在实际工作中因无功补偿工作不正常或设置不合理，功率因数达不到电业规定的要求。为了减少电力无功补偿故障和克服无功损耗，此时就要对无功补偿设备进行定时检查和维护，对有需要的还要进行改造升级。在有效降低成本的同时，使设备达到最佳无功补偿效果，以此来降低能耗，节省用电费用。

5 结束语

总而言之，本文对CNG加气站的能耗现状进行了分析并提出了几种主要的节能方案。实现对能耗主要因素的明确，确定了最直接的降低能量消耗措施，有利于节能运行的实现。

参考文献：

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