首页 > 技术发展 > 【论文精选】CNG加气母站加气柱放空天然气回收方法

【论文精选】CNG加气母站加气柱放空天然气回收方法

时间：2021-10-18 来源：浏览：

【论文精选】CNG加气母站加气柱放空天然气回收方法

原创郭建勇，等煤气与热力杂志

煤气与热力杂志

微信号 GAS-HEAT1978

功能介绍《煤气与热力》始于1978年，创刊于1981年，中国核心期刊，中国土木工程学会燃气分会会刊。筛选燃气供热行业最有价值的技术信息，新闻分类整理、政策标准、热点讨论、投稿查询、论文检索、写作指导、编委风采、精品会议……

收录于话题

官网注册后

http://www.gasheat.cn

免费下载论文

http://www.gasheat.cn/Periodical/index.html

作者：郭建勇，徐蕊，鲁建良，陈春荣，刘婷婷，崔新鹏

第一作者单位：长春燃气热力设计研究院有限责任公司

摘自《煤气与热力》2021年10月刊

1 概述

本文涉及的天然气的体积均为标准状态下的体积，即温度为 20 ℃、压力为 101.325 kPa 状态。 GB 50156 — 2012 （ 2014 年版）《汽车加油加气站设计与施工规范》中的“基准状态”与此相同。

2 站内放空天然气类型及充装过程

①放空天然气类型

站内主要工艺设备有：调压计量橇、加臭橇、脱水装置、压缩机及加气柱等。站内放空天然气主要包括：站内发生事故时所放散的天然气、压缩机在启动及停止过程中产生的放空天然气、每次进行充装作业后加气柱放空的天然气。

根据 GB 50156 — 2012 第 8.3.7 条，泄放气体应符合下列规定： a. 一次泄放量（基准状态）大于 500 m ³ 的高压气体，应通过放散管迅速排放。 b. 一次泄放量（基准状态）大于 2 m ³ ，泄放次数平均每小时 2 次 ~3 次以上的操作排放，应设置专用回收罐。 c. 一次泄放量（基准状态）小于 2 m ³ 的气体可排入大气。

事故放散对应第 a 种情况，压缩机启动及停止过程产生的放散对应第 b 种情况，加气柱在每次充装作业后进行的放散对应第 c 种情况。

根据规范的要求及厂站运行安全的考虑，第 a 种情况的放空天然气不建议进行回收，应迅速排放，以保证站内的安全。第 b 种、第 c 种的放散天然气可以考虑进行回收再利用。

目前压缩机厂家已对压缩机启停过程中产生的放散天然气即第 b 种放散采取了相应的回收措施，本文提出的回收方法主要针对第 c 种情况产生的放空天然气。

②充装过程

气瓶车在 CNG 加气母站中的充装过程如下： a. 加气工从加气柱枪盒上取下加气枪，将加气枪快速接头插入气瓶车的加气接口； b. 打开气瓶车充装处的球阀； c. 打开加气柱上的加气球阀，然后按“加气”键开始充装； d. 充装结束后，关闭气瓶车充装处的球阀； e. 关闭加气柱的加气球阀，打开放空控制阀排出加气柱软管中的高压气体； f. 从气瓶车充装处取下加气枪放回枪盒，结束加气。

3 放空存在的问题及回收方法

①放空存在的问题

对于过程 e 中需要放空的天然气，因为放空量较小，通常做法是在加气柱上侧设置一根放散管，充装完成后打开手动放空阀将加气软管内天然气直接放散至大气。

加气柱采用常规放空方式存在以下 3 方面问题： a. 放空的天然气会积存在于加气柱以上、罩棚以下的空间内，使得该空间可燃气体浓度升高。一旦该区域发生火花或其他引燃因素，存在燃烧或者爆炸的危险，危害厂站及操作人员安全。 b. 放散气体已经过计量，放散会对 CNG 汽车车主造成一定的经济损失。 c. 放空天然气会携带油污等杂质，在压力的作用下，直接喷溅在罩棚下侧，长此以往，不利于保护环境。

②加气柱放空天然气回收方法

加气柱放空天然气回收系统 ^［ ¹ ^］主要由调节阀、球阀、止回阀、安全阀、截止阀、储罐及缓冲罐（缓冲罐为母站压缩机本体设备）组成，原理见图 1 。

图 1 加气柱放空天然气回收原理

完成充装作业后，加气工首先打开调节阀 1 ，加气软管内的天然气经过止回阀 1 后进入储罐内，天然气压力降低。当储罐内压力大于缓冲罐入口压力时，天然气通过止回阀 2 进入缓冲罐，进而在压缩机进行充装作业时重新进入充装系统。待回收管道（图中绿色管道）内压力与储罐内压力平衡后，关闭调节阀 1 ，打开球阀 2 ，将加气软管内小于储罐内压力的天然气通过放空管道（图中红色管道）排到集中放散点进行放散。放空结束后，关闭球阀 2 等待下一次充装作业。在长时间未利用储罐内天然气或压缩机未进行充装作业的情况下，储罐内压力大于设定压力时，储罐上部安全阀开启，将储罐内超压的天然气引至集中放散点进行放散。放空天然气携带的油污等杂质可随着天然气进入储罐内，定期打开截止阀将油污排出并集中处理。

本方法只需增设储罐、阀门等，缓冲罐为压缩机本体自有设备，成本较低。储罐容积可根据实际工程的放空量及压缩机缓冲罐内压力共同确定。

本方法的优点如下：

a. 防止加气柱与罩棚间区域形成天然气聚集区，提高 CNG 加气母站的安全性。 b. 对加气柱放空天然气进行回收，节约能源、减少排放。 c. 避免放空天然气携带的油污形成喷溅，保护了环境。 d. 回收的天然气可注回到充装系统。

4 效益分析

以几何容积为 20 m ³ 单台 CNG 气瓶车为例进行研究，储气容积为 4 000 m ³ 。 CNG 加气母站可停靠 6 台 CNG 气瓶车，每天作业时间 10 h 。站内有 6 台压缩机，排量为 4 000 m ³ /h ，进气压力为 4.0 MPa 。 CNG 加气母站考虑每天满负荷运行。加气柱排量大于等于压缩机排量，加满一台 CNG 气瓶车需 1.0 h 。每台加气柱每天进行 10 次加气作业，每天共进行 60 次加气软管内气体放空作业。

加气软管长为 6 m ，内直径约为 0.02 m ，管内在放散前存有压力为 20 MPa 的 CNG 。

①每天放空量计算

截至 2020 年 8 月，全国 CNG 加气母站的数量已达 698 座 ^［ ² ^］，对加气柱的放空天然气均采用直接放空的方式。

参考文献：

［ 1 ］郭建勇，陈春荣，孟季斌，等 . 一种压缩天然气母站加气柱放空天然气回收装置： ZL201721210790.1 ［ P ］ . 2018-05-15.

［ 2 ］安隽博国际有限公司研究和出版部 . 中国 CNG 加气母站项目报告［ EB/OL ］ . ［ 2020-08-01 ］ . http ： //www.chinagasmap.com/downloads/statistics/Project%20Report%20-%20China%20CNG%20Plants%20Chinese.pdf.

（本文责任编辑：刘灵芝）

维普免费下载《煤气与热力》论文（现刊和过刊均可）

日前，《煤气与热力》杂志社有限公司在维普网站 http://cqvip.com/ 开通论文免费下载服务，论文刊出后两个月后，可在维普网站查询，并直接免费下载。在维普网站 免费下载《煤气与热力》论文 步骤如下：

1. 在维普网站注册会员。

2. 搜索出《煤气与热力》论文，点击进入。