CNG汽车加气站运行问题探讨与解决方案

摘要：探讨了CNG汽车加气站运行过程中加气机、压缩机、再生气回收、储气能力、干燥、加气速度、加臭等一系列问题。

关键词：CNG汽车加气站；加气机计量结果；脱水效果；再生气的回收；压力等级；加臭；安全运营

中图分类号：TU996文献标识码A

0. 前言

随着石油价格的一路飚升，天然气和煤层气资源的不断开发利用；特别是国家“西气东输”各线路的大力建设，为更广泛的地区提供了天然气气源，近几年，压缩天然气(CNG)汽车在我国迅猛的发展，已经取得了很大的经济效益和社会效益。但是加气站的运行过程中，也出现了一些问题，有的还较突出，需要认真进行分析、讨论并积极寻求解决办法。

1.加气机计量误差

目前各个加气站选用的加气机，无论是进口机还是国产机，其核心部分，绝大多数都是采用质量流量计，其标定精度一般为0.5%。选择质量流量计的原因，是为了避免温度、密度等物理因素的变化对天然气计量的影响。目前加气机的计量是通过密度设定，将质量指标换算为体积指标，问题总是恰就出在天然气密度的设定上。

根据气体的特性，当质量一定时，气体的密度大小与体积大小成反比。据了解，加气机使用时，天然气的密度值的设定范围为0.64kg/m3～0.78kg/m3。根据这一数值，加气机显示的体积指标的实际偏差通常在5%～10%之间，质量流量计的高精度因此而失去了意义。

密度偏离真实值的原因主要有两个方面。一是人为因素，二是客观因素，如加气温度变化的影响，当加气温度达50℃时，其密度值则比标准状态时要小约10%，相应的体积便会变大10%。而加气温度既受环境温度影响，又跟加气速度相关。前者经常变化，后者控制也较有限。再如天然气化学成分的变化也会对其密度带来一定影响。因为天然气的密度本身是一个变量，对其进行人为设定，显然是不够科学的。

根据以上分析，如何能够准确的计量的解决办法将迎刃而解，科学可靠的办法是改变我国传统的天然气计量单位，改立方米为千克，使质量流量计量不再换算体积，对于加气机来讲，只需将CNG售价作统一调整即可，不按照体积收费而按照重量收费，但这需要政府部门出面统一出台相关政策。

如果上述方法难以实施，则可采取以下两种措施来尽量缩小计量偏差。一是在当地技监部门的监督下，定期对加气站的气源进行化学成分分析，从而计算出标准状况下的天然气密度值；二是对通过质量流量计的天然气温度(而非环境温度)进行在线测量，同时对密度值进行温度修正。

2、脱水效果差

目前国内多数加气站都配备有CNG深度脱水装置，只要使用得当，脱水效果均能达到国家标准《车用压缩天然气》GB18047-2000。但是，有的加气站因压缩机连续工作短，明显低于脱水装置中分子筛所需要的再生时间(5～6)小时)，则会出现脱水效果不佳，发生"冰堵"现象。这是由于用作再生气源的高压CNG减压器正常工作所必须提供的热能不能维持，造成减压器出口处“冰堵”，再生气供给不足所致，解决办法是在减压器出口进行加热保温，或者采用大容量储气设施，增加压缩机的开启时间，降低压缩机的开启频率。

3、再生气回收率低

有的加气站，为避免上述“冰堵”问题，直接采用进入压缩机前的低压天然气作再生气气源。当其压力跟压缩机额定工作压力接近时，再生后的天然气很难顺利进入到压缩机前的缓冲罐里去，只能以每小时几十立方米的流量，排空进入大气之中而被白白浪费掉，造成资源的浪费。应合理设置高压减压阀，利用压缩机生产的或是高压储气设施储存的高压天然气经减压阀减至适当压力后作为再生气源较为合理，再生后的天然气可以很方便的回到缓冲罐里去。

4、储气能力被低估

实际工作和不少技术文章中，甚至加气站的设计文件中都将加气站的储气能力简单的当成储气容器(罐、瓶、井)的水容积跟额定储气压力的乘积，如一个水容积为10m3，工作压力为25MPa的储气设施的储气能力往往被计算为2500m3，这里忽略了压缩因素(也称压缩因子)这个气体体积计算中的重要因素。若将天然气的在此工况下的压缩因子考虑进去，则上述结果为3034m3，相差21.4%。

5、汽车加气量不足

不少情况反映，车辆加气压力到20MPa，加气机自动关闭后，CNG汽车上的天然气压力表度数立即开始下降，在比较短的时间内，压力会下降到18MPa。主要原因是由于气体热胀冷缩的因素。压缩机加压时的气体温度比较高，车辆加气后的车载气瓶与大气换热后天然气的温度会明显降低，这个问题的出现，不仅会引起计量收费的纠纷外，也不利于保证CNG汽车本来就偏短的续行里程。解决办法第一是控制好加气速度；第二是要尽量避免由压缩机直接向车辆加气的情况发生。

6、设备及附件选择不当

（1） 设备的选择

加气站设备选择与其生产规模影响很大，目前汽车加气站的设备种类繁多，进气压力、生产规模、加气对象等都决定了加气站设备的选型。很多加气站为了保护压缩机，都选择前置脱水装置，没有考虑尽快压力太低，脱水装置体积大，脱水效果差的因素。有的加气站加气量很小，选择排量很大的压缩机，导致价格昂贵，开机次数少。大量的问题都是因为设备选择不当产生的。解决办法是与有经验的设计单位共同确定加气站的建站方案。

（2）附件的选择

很多加气站，无论何种设备及附件均选用进口材料，无形之中增大了建站费用。而多年来的实践表明，除了高压、高温阀门外，其余均可选用国产附件。目前国内厂商众多，技术水平也得到了运行的考验。

（3）压力等级的选择

按照《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-20012，阀门和管件的压力等级比实际工作压力高一个等级即可。可是很多加气站建设中选配的阀门等附件的压力等级高达Class6000，也造成建站的配件成本增加。

7、车用天然气含水量检测不足

目前CNG汽车加气站经营大部分以单站为单位经营，受经营成本等因素影响，气体检测设备往往配备不足，特别是天然气水露点的检测装置，目前加气站天然气含水量的检测主要存在以下问题：

（1）由于不及时更换分子筛等原因，导致CNG的水露点大大超过国家标准《车用压缩天然气》(GB18047 -2000)的规定，致使车上气瓶内有肉眼可见的液态水。

（2）大量加气站未配备水露点的检测装置

（3）有的加气站虽配有检测装置，但以长期失效，形同虚设。

（4）大多数选用的检测装置为电解法，即间接测量法，不符合上述国标《车用压缩天然气》GB18047-2000之规定。

对于前3点，需要加强监管力度，同时加气站自身需做好生产管理；针对第4点，目前普遍采用的电解法具有易操作、检测成本低等优点，但是不符合《车用压缩天然气》GB18047-2000标准中第4.7节的规定：“天然气水露点的测定应按GB/T17283执行”。GB/T17283为《天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法》，若按此法配置露点仪，则检测成本较高，操作方式也比较复杂。

经过对电解法和冷却镜面凝析湿度计法的对比，发现检测结果差异较大，如果电解法失真的话其后果将相当严重。

8、车用天然气未加臭

《车用压缩天然气》GB18047-2000标准中对车用天然气加臭进行了规定，通常在CNG加气母站或城市燃气管网中进行加臭。目前很多经营单位往往忽略了车用天然气的加臭，气体泄露后不易察觉，很容易造成安全隐患。

9、结语

CNG汽车加气站的设计、运行，除应根据国家有关规范进行设计，按制度章程进程操作外，还应分析考虑设计运行中的实际存在的问题，使之更加规范化，更好的服务于客户。