试论压缩天然气加气站工艺设计及安全管理

[摘 要]本文笔者探讨了压缩天然气加气站工艺设计，并提出了压缩天然气加气站的安全管理。具有重要的现实意义。

[关键词]压缩天然气；加气站；工艺设计；安全管理

中图分类号：TU239 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0268-01

0 引言

随着我国大型输气管道的建设，推进城市气化进程，为压缩天然气汽车加气站的建设与发展带来机遇，压缩天然气加气站在我国得到了空前的发展。下面笔者探讨了压缩天然气加气站工艺设计及安全管理。

1 压缩天然气加气站工艺设计

由燃气管网来的天然气进入加气站后，经调压计量进入脱硫装置，然后通过压缩机增压至25MPa，再进入脱水装置进行干燥处理，使其水露点达到有关规定要求，随后进入顺序控制盘，其出口分高、中、低三条管线引出，向存储装置充气，进行气体的高压贮存。压缩天然气经过售气机计量后对天然气汽车车载钢瓶进行充气，供压缩天然气汽车使用。当站内储气井天然气压力降到20MPa以下时，控制系统自动用天然气压缩机直接向汽车充气，当加气量较小时，压缩机继续工作给站内储气装置充气，使储气井的压力保持在20MPa以上，以满足汽车的充气要求，减少压缩机的频繁启动，增加运行成本。

1.1 进站和计量

由于燃气管网压力不稳定，压力在0.14MPa～0.4MPa之间波动，为满足正常工作压力，燃气管网的DN100的天然气管道进入加气站，经缓冲罐调压后，天然气通过涡轮流量计进行计量，涡轮流量计前端装有过滤精度为5μm的高效过滤器。并配温度体积修正仪。

1.2 脱硫

根据目前天然气成分性质报告，供应加气站的天然气硫化氢含量小于15mg/m3，但是，供应城市管网的气源的硫化氢含量可能远远大于15mg/m3，对于一种酸性腐蚀性介质的硫化氢，特别是与水份结合，其腐蚀性更强，直接影响车载钢瓶的寿命和设备的运行安全，一旦车载钢瓶在行驶中发生爆裂，将对财产造成严重损失和负面的社会影响；所以应该设计设置脱硫装置，前期气源满足脱硫要求时，该设备进行预留，城市气源进行改变和天然气气质发生变化时，脱硫设备进行工作。脱硫设计选用干式脱硫塔两个，应该填装了CT8-6的固体脱硫剂，主要是固体脱硫剂氧化铁，需要加一些的催化剂。采用一用一备的脱硫塔，也可以将两个并联或串联使用。脱硫系统包括二个脱硫塔、一个缓冲罐，它压力为1.6MPa。

1.3 脱水工序

一般多级压缩机对吸入气体有比较严格的要求，原因是天然气含有的水分、尘粒和腐蚀杂质会对压缩机运行带来直接的影响，而且水分的存在还会被带入CNC汽车气瓶导致发动机无法正常工作。因此，在多级压缩机前必需对吸入前的天然气进行低压脱水，并且在多级压缩机级间或末级出口设置高压脱水装置进行深度脱水（达到55℃的露点）。、两者的脱水原理是相同的，目前一般采用固体干燥剂吸附法较多，固体干燥剂种类很多，应选用那些吸水能力比吸烃类等其他气体能力强的吸附剂，选用颗粒状硅胶或分子筛，干燥剂填料饱和后需用天然气再生，该过程为安全、稳定、连续再生，直接取脱水装置出口净气经稳压器后进入干燥器，再生气经分离计量后回到压缩机前。

1.4 压缩工序

天然气从中、高压管道进站，经过滤、计量、调压至压缩机额定进口压力后，进入缓冲罐。如从城市中压管道输送来的天然气，调压至（0.3MPa后，进入缓冲罐。按预处理后天然气压力的不同，一般选用3～4级压缩机就可将天然气升压至25MPa、对加气站而言，天然气压缩机是关键。为了减少压缩机频繁启动操作，在压缩机下游应设置储气装置，并把储气装置分成高、中、低压力区，一般按1：2：3体积比分配容积，采取压缩机向储气装置优先控制充气原则，就是指压缩机向站内储气装置充气时，控制气流先充高压级、后充中、低压级直至都达到25MPa即可停机；而当车载气瓶从储气装置取气时，则采取顺序取气原则，即控制气流先从低压区取气。后从中、高压区取气。这样的优先顺序流程均由程序控制气流分配系统，能提高储气装置容积利用率。

1.5 储气

目前储气系统采用的储气方式主要有：大容积的储气罐储气、使用的钢瓶组储气、使用地下储气井储气。钢瓶组储气由于每个公称容积为80L的钢瓶组成，整个储气系统钢瓶数量多，占地面积大，管道连接点多，易泄漏，检测工作量大，钢瓶的使用寿命较短，其优点为投资低，随着加气站的建设，综合费用的计算，采用钢瓶储气的方式逐渐被淘汰。大容积储气罐属较新的储气装置，具有接口少，设备的使用寿命相对较长，管理方便的优点，但投资较高，占地面积较大，设备属于高压容器，检测工作量较大，平时管理和维护工作较大。地下储气井是向地下钻井，每口井深100～150m，占地面积小，安全性能较好，运行费用低，使用寿命较长，虽存在施工难度大，一次费用高，漏气不易发现等缺点，但随着加气站的建设，施工工艺的改进，工作效率的提高，工程费用逐渐降低，工程质量能得到保证，所以应选用储气井储气。

2 压缩天然气加气站安全管理

2.1 站内防火

天然气的主要成分是甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、重碳氢化合物、氮、氮及硫化氢等，在常温下是一种比空气轻的易燃、易爆甲类火灾危险性物质，其爆炸浓度极限为5-15%，天然气的爆炸下限较低.因而发生爆炸的危险性也较大。发生火灾或爆炸的主要原因是设备、管道、阀门等发生泄漏，遇明火而引起火灾，当泄漏气体在封闭空间内积聚到一定浓度时，即有爆炸危险。

（1）站内主要工艺的防火

压缩机室及储气井为甲类生产区域，压缩机室内设有可燃气体浓度检测装置，当发生天然气泄漏时，报警并自动开启轴流风机，避免室内天然气积聚发生危险。储气井管道上设有安全阀、压力表，可方便观察压力，同时在意外时，可通过安全阀放散泄压。

（2）站内的阀门及管道防火

由于高压管路系统压力较高，因此对管道材料及阀门的质量要求高，应选用国外优质阀门，确保质量。天然气管道全部采用无缝钢管，其中低压管道采用低压流体输送用无缝钢管，高压管道采用锅炉用高压无缝钢管，材质为不锈钢。

2.2 安全运行管理制度化、规范化

（1）合理设置工作岗位.合理配备工作人员。确定人员编制后。应对每个工作岗位明确工作职责。使每个人员明确其工作范围和内容。

（2）编制操作规程。加气站内设备均为高压高危设备，因此必须对每类设备编制专门的操作规程，并对操作人员进行岗位技能培训，使其严格按规程操作，严防因误操作而发生事故。

（3）建立运行台账。对每类设备建立运行台账.记录每次运行过程中设备的主要参数，以便检查设备的工作状态、性能，为设备维护保养及检修提供依据。

（4）编制合理的维修计划。根据运行记录及检查情况.及时合理地制定每类设备的维护维修计划。并组织执行。保证加气站长期正常地运营。

（5）编制应急处理预案。CNC加气站属于高压高危工作区。随时有可能发生危险，为保证突发事件能够及时、有效地得以解决，我们根据事故的不同种类和部位编制了应急处理预案，建立应急抢险组织机构，并把预案的内容宣传贯彻到每个人。

（6）安全措施及规章到位。制定全面、有效的安全措施及规章是加气站能够正常运营的有力保障，加强安全方面的检查是站内所有人员义不容辞的责任。

3 结语

压缩天然气加气站设计时需要靠多专业紧密配合，各专业共同努力，在加气站设计时每个专业都是非常重要的，没有主次之分，任一专业配合不好都有可能产生严重的后果。在加气站设计时不仅靠燃气工艺完成，还需要建筑、结构、电气、给排水等紧密配合.加气站主要功能是用于加气，加气站的工艺设计是非常重要的，能否选择合适的工艺设备，对加气站安全、经济等方而产生较大的影响。

参考文献

[1] 郭忠明，隆立红.压缩天然气（CNG）加气母站的工艺设计方案.油气储运.2007.

[2] 马宁，张帆.CNG地下储气井腐蚀与防护措施.化工时刊.2011.

[3] 董树.压缩天然气（CNG）加气站的工艺技术及方案选择.浙江化工.2006.

作者简介

李斌（1986―），男，辽宁盘锦，学士，质量员，助理工程师，天然气加气站工艺及管理。