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四川省及重庆市CNG汽车与加气站发展回顾 压缩天然气(CNG)汽车产业项目是节能和环保项目。1986年,《四川省人民政府批转省计经委关于我省汽车用压缩天然气代油规划意见的通知》(川府发[1986]225号)提出发展天然气汽车,以气代油,节约能源,缓解四川省燃油紧缺的状况,促进经济发展和环境的改善,作为本省战略性任务。到目前为止,已形成一套完整的国产化的压缩天然气汽车多种配套设备,可以自主设计、自行加工、自行制造和安装成套设备的全方位产业体系,已达到25座CNG加气站及逾7×104辆天然气汽车的规模。节约了大量能源,改善了城市大气环境。本文将20年来取得的成绩、经验和教训总结如下。
1 CNG加气站及汽车供气系统设备制造
压缩天然气汽车产业项目包括压缩天然气加气站、压缩天然气汽车及汽车改装厂[1~3]。从1986年起,经10年的努力,完成了加气站国产设备及汽车供气设备的研制和工艺配套,规范、规程的编制,并建成了少量的天然气加气站。主要CNG设备包括天然气压缩机、脱硫脱水设备、储气瓶、优先/顺序控制器、加气机、压缩天然气汽车供气装置。
① 天然气压缩机
天然气压缩机是CNG加气站的关键设备。最初由V型空气压缩机改制,原有空气压缩机可加压到35 MPa,只需将空气压缩机密封性能提高,不泄漏天然气,其他材料不因压缩机工质由空气改为天然气而受到影响。之后,又试制了Z型、W型、L型等机型。但是最终普遍认可、被用户接受的为L型天然气压缩机。成都市、重庆市和自贡市都可生产3级或4级L型天然气压缩机,出口压力为25 MPa,规格型号有多种[4]。
L型天然气压缩机的优点是转速低,排气量适中,对制造压缩机的材料要求不高。噪声低,适合于城市居民区等对噪声要求严的地方。
平衡对称式压缩机近来也研制成功,该机体积小、转速高、排气量大、节能。可作为橇装式加气站的压缩机。
② 脱水设备
天然气中含有水蒸气,冷凝后可与H2S及CO2等形成酸陛液体,对压缩机、储气瓶及汽车发动机部件等造成腐蚀,是引发安全事故的主要根源。天然气中水蒸气的含量愈少愈好。按《车用压缩天然气》(GB 18047—2006)规定,在汽车行驶的特定地理区域内,在最高操作压力下,水露点不应高于-13℃;当最低气温低于-8℃时,水露点比最低气温低5℃。按四川省地方标准《车用压缩天然气充装站建设技术规范》(DB 51/5013—1996),常压下的水露点应低于或等于-54℃[1、2]。脱水方法采用分子筛双塔脱水,一塔工作,一塔再生。可设计成压缩机前置脱水和后置脱水、压缩机中级脱水以及前后置两次脱水等。脱水装置包括分子筛双塔、加热器、除油器、过滤器、精过滤器、粉尘过滤器等。脱水装置的阻力可影响进压缩机的天然气压力,进气压力低则压缩机排气量减小。城市中压、次高压、高压天然气管道的压力足以克服脱水装置的阻力[5、6]。
③ 储气瓶
天然气储气瓶有金属和非金属两种。金属储气瓶强度高,经过强度试验、变形试验等,还要进行火烧、爆炸、枪击、坠落等试验,合格的天然气钢质储气瓶(按钢瓶的国家标准),站用瓶和车用瓶都很少发生安全事故。但钢瓶重量大,增加了车载负荷,减少了运距或运输量[7、8]。非金属储气瓶用树脂纤维材料,重量轻,但寿命不稳定,推广范围还不大。储气瓶规格、技术指标见表1、2。
单个站用瓶容积一般在80 L以下,使用小钢瓶数量一般在100个以上,这样的小钢瓶数量太多,连接点更多,容易泄漏天然气,发生安全事故,维护也繁琐、复杂口]。因此,近年来储气瓶有大型化的趋势,省内一些厂家已经生产2 m3、3 m3、4 m3卧式圆筒型储气罐,也有球形储气罐,最大容积为4 m3。储气瓶一般布置在室外,最初也有实例,将小瓶组布置在有实体墙且通风较好的室内。
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