【論文精選】CNG加氣母站加氣柱放空天然氣回收方法
原創(chuàng)
郭建勇，等
煤氣與熱力雜志
煤氣與熱力雜志
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GAS-HEAT1978
《煤氣與熱力》始于1978年，創(chuàng)刊于1981年，中國核心期刊，中國土木工程學會燃氣分會會刊。篩選燃氣供熱行業(yè)最有價值的技術(shù)信息，新聞分類整理、政策標準、熱點討論、投稿查詢、論文檢索、寫作指導、編委風采、精品會議……
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作
者：
郭建勇，徐蕊，魯建良，陳春榮，劉婷婷，崔新鵬
第一作者單位：
長春燃氣熱力設計研究院有限責任公司
本文涉及的天然氣的體積均為標準狀態(tài)下的體積，即溫度為
20
℃、壓力為
101.325 kPa
狀態(tài)。
GB 50156
—
2012
（
2014
年版）《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中的“基準狀態(tài)”與此相同。
站內(nèi)主要工藝設備有：調(diào)壓計量橇、
加臭
橇、脫水裝置、壓縮機及加氣柱等。站內(nèi)放空天然氣主要包括：站內(nèi)發(fā)生事故時所放散的天然氣、壓縮機在啟動及停止過程中產(chǎn)生的放空天然氣、每次進行充裝作業(yè)后加氣柱放空的天然氣。
根據(jù)
GB 50156
—
2012
第
8.3.7
條，泄放氣體應符合下列規(guī)定：
a.
一次泄放量（基準狀態(tài)）大于
500 m
3
的高壓氣體，應通過放散管迅速排放。
b.
一次泄放量（基準狀態(tài)）大于
2 m
3
，泄放次數(shù)平均每小時
2
次
~3
次以上的操作排放，應設置專用回收罐。
c.
一次泄放量（基準狀態(tài)）小于
2 m
3
的氣體可排入大氣。
事故放散對應第
a
種情況，壓縮機啟動及停止過程產(chǎn)生的放散對應第
b
種情況，加氣柱在每次充裝作業(yè)后進行的放散對應第
c
種情況。
根據(jù)規(guī)范的要求及廠站運行安全的考慮，第
a
種情況的放空天然氣不建議進行回收，應迅速排放，以保證站內(nèi)的安全。第
b
種、第
c
種的放散天然氣可以考慮進行回收再利用。
目前壓縮機廠家已對壓縮機啟停過程中產(chǎn)生的放散天然氣即第
b
種放散采取了相應的回收措施，本文提出的回收方法主要針對第
c
種情況產(chǎn)生的放空天然氣。
氣瓶車在
CNG
加氣
母站中的充裝過程如下：
a.
加氣工從加氣柱槍盒上取下加氣槍，將加氣槍快速接頭插入氣瓶車的加氣接口；
b.
打開氣瓶車充裝處的球閥；
c.
打開加氣柱上的加氣球閥，然后按“加氣”鍵開始充裝；
d.
充裝結(jié)束后，關閉氣瓶車充裝處的球閥；
e.
關閉加氣柱的加氣球閥，打開放空控制閥排出加氣柱軟管中的高壓氣體；
f.
從氣瓶車充裝處取下加氣槍放回槍盒，結(jié)束加氣。
對于過程
e
中需要放空的天然氣，因為放空量較小，通常做法是在加氣柱上側(cè)設置一根放散管，充裝完成后打開手動放空閥將加氣軟管內(nèi)天然氣直接放散至大氣。
加氣柱采用常規(guī)放空方式存在以下
3
方面問題：
a.
放空的天然氣會積存在于加氣柱以上、罩棚以下的空間內(nèi)，使得該空間可燃氣體濃度升高。一旦該區(qū)域發(fā)生火花或其他引燃因素，存在燃燒或者爆炸的危險，危害廠站及操作人員安全。
b.
放散氣體已經(jīng)過計量，放散會對
CNG
汽車車主造成一定的經(jīng)濟損失。
c.
放空天然氣會攜帶油污等雜質(zhì)，在壓力的作用下，直接噴濺在罩棚下側(cè)，長此以往，不利于保護環(huán)境。
加氣柱放空天然氣回收系統(tǒng)
［
1
］
主要由調(diào)節(jié)閥、球閥、止回閥、安全閥、截止閥、儲罐及緩沖罐（緩沖罐為母站壓縮機本體設備）組成，原理見圖
1
。
完成充裝作業(yè)后，加氣工首先打開調(diào)節(jié)閥
1
，加氣軟管內(nèi)的天然氣經(jīng)過止回閥
1
后進入儲罐內(nèi)，天然氣壓力降低。當儲罐內(nèi)壓力大于緩沖罐入口壓力時，天然氣通過止回閥
2
進入緩沖罐，進而在壓縮機進行充裝作業(yè)時重新進入充裝系統(tǒng)。待回收管道（圖中綠色管道）內(nèi)壓力與儲罐內(nèi)壓力平衡后，關閉調(diào)節(jié)閥
1
，打開球閥
2
，將加氣軟管內(nèi)小于儲罐內(nèi)壓力的天然氣通過放空管道（圖中紅色管道）排到集中放散點進行放散。放空結(jié)束后，關閉球閥
2
等待下一次充裝作業(yè)。在長時間未利用儲罐內(nèi)天然氣或壓縮機未進行充裝作業(yè)的情況下，儲罐內(nèi)壓力大于設定壓力時，儲罐上部安全閥開啟，將儲罐內(nèi)超壓的天然氣引至集中放散點進行放散。放空天然氣攜帶的油污等雜質(zhì)可隨著天然氣進入儲罐內(nèi)，定期打開截止閥將油污排出并集中處理。
本方法只需增設儲罐、閥門等，緩沖罐為壓縮機本體自有設備，成本較低。儲罐容積可根據(jù)實際工程的放空量及壓縮機緩沖罐內(nèi)壓力共同確定。
a.
防止加氣柱與罩棚間區(qū)域形成天然氣聚集區(qū)，提高
CNG
加氣母站的安全性。
b.
對加氣柱放空天然氣進行回收，節(jié)約能源、減少排放。
c.
避免放空天然氣攜帶的油污形成噴濺，保護了環(huán)境。
d.
回收的天然氣可注回到充裝系統(tǒng)。
以幾何容積為
20 m
3
單臺
CNG
氣瓶車為例進行研究，儲氣容積為
4 000 m
3
。
CNG
加氣母站可停靠
6
臺
CNG
氣瓶車，每天作業(yè)時間
10 h
。站內(nèi)有
6
臺壓縮機，排量為
4 000 m
3
/h
，進氣壓力為
4.0 MPa
。
CNG
加氣母站考慮每天滿負荷運行。加氣柱排量大于等于壓縮機排量，加滿一臺
CNG
氣瓶車需
1.0 h
。每臺加氣柱每天進行
10
次加氣作業(yè)，每天共進行
60
次加氣軟管內(nèi)氣體放空作業(yè)。
加氣軟管長為
6 m
，內(nèi)直徑約為
0.02 m
，管內(nèi)在放散前存有壓力為
20 MPa
的
CNG
。
截至
2020
年
8
月，全國
CNG
加氣母站的數(shù)量已達
698
座
［
2
］
，對加氣柱的放空天然氣均采用直接放空的方式。
［
1
］郭建勇，陳春榮，孟季斌，等
.
一種壓縮天然氣母站加氣柱放空天然氣回收裝置：
ZL201721210790.1
［
P
］
. 2018-05-15.
［
2
］安雋博國際有限公司研究和出版部
.
中國
CNG
加氣母站項目報告［
EB/OL
］
.
［
2020-08-01
］
. http
：
//www.chinagasmap.com/downloads/statistics/Project%20Report%20-%20China%20CNG%20Plants%20Chinese.pdf.
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