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沼氣汽車加氣站的探討

文檔作者：譚洪艷王建釗王運(yùn)閣文檔來源： 1．鞍山科技大學(xué) 2．鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院 3．建設(shè)部沈陽煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院			點(diǎn) 擊數(shù)：
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第24卷第5期
2004年5月
煤氣與熱力
Gas&amp;amp; Heat
V01．24 No．5
May 2004
文章編號(hào)：1000—4416(2004)05—0254—02
沼氣汽車加氣站的探討
譚洪艷 。王建釗 ，王運(yùn)閣
(1．鞍山科技大學(xué)，遼寧鞍山114002；2．鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院，遼寧鞍山114002；
3．建設(shè)部沈陽煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院，遼寧沈陽1 10026)
摘要：分析了適合于汽車加氣用沼氣的品質(zhì)，就沼氣汽車加氣站的流程、設(shè)備選型等進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：沼氣；汽車加氣站；儲(chǔ)氣井
中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
Discussion on Automobile Biogas Filling Station
TAN Hong．yah ，WANG Jian．zhao2，WANG Yun．ge
(1．Anshan Science and Technology University，Anshan 114002，China；
2．Anshan Coking and Refractory Engineering Consulting Corp，Anshan 114002，China；
3．Shenyang Gas&amp;amp;Heat Research and Design Institute of Construction Ministry，Shenyang 110026，China)
Abstract：The quali~ of biogas for automobile is analyzed，and the flowchart of automobile biogas filling sta·
tion an d selections of equipment are discussed．
Key words：biogas；automobile gas filing station；gas storage well
0 引 言
天然氣為一種潔凈燃料，沼氣經(jīng)過凈化以后，可
達(dá)到現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣》 (GB 17820—1999)的
Ⅱ類天然氣指標(biāo)，也是一種清潔燃料。天然氣在汽
車工業(yè)中的應(yīng)用被大力推廣：～ ，而凈化沼氣在這一
領(lǐng)域的應(yīng)用國內(nèi)還很少。東北某城市建設(shè)了垃圾填
埋沼氣制取汽車燃料示范工程，供氣規(guī)模為6 000
rn3／d，用于改造市內(nèi)垃圾運(yùn)輸車。該工程垃圾衛(wèi)生
填埋場(chǎng)占地45×104 Ill2，庫容90O×1 t，處理能力為
1 200 t／d，使用期限20年，包括垃圾填埋、沼氣集氣、
沼氣凈化和汽車加氣站4個(gè)部分。汽車加氣站內(nèi)設(shè)
沼氣壓縮機(jī)室、深度脫水干燥裝置、高中低壓儲(chǔ)氣井
管、雙槍式售氣機(jī)及其附屬設(shè)施。壓縮機(jī)入口沼氣
管道設(shè)計(jì)壓力為5 kPa，壓縮機(jī)出口沼氣管道設(shè)計(jì)壓
力為30 MPa，加氣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為27．5 MPa。本
文僅就沼氣汽車加氣站作如下探討。
1 加氣站工藝
沼氣汽車加氣站系統(tǒng)工藝流程與天然氣汽車加
氣站系統(tǒng)工藝流程 4 基本相似，區(qū)別在于天然氣汽
車加氣站的天然氣取自城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)，經(jīng)過穩(wěn)
壓以后的壓力一般不低于0．1 MPa，而沼氣取自低
壓沼氣儲(chǔ)氣罐，壓縮機(jī)入口壓力一般為3 kPa。由于
壓縮機(jī)入口沼氣壓力較低，通常壓縮機(jī)的壓縮級(jí)數(shù)
要比天然氣壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)多，我國東北地區(qū)最低氣
溫較低，所以深度冷卻干燥裝置的體積也較大。
加氣站工藝流程為：壓縮機(jī)工作時(shí)，沼氣從低壓
儲(chǔ)氣罐中進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)，沼氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入深度
* 收稿日期：2003—01—19
作者簡(jiǎn)介：譚洪艷(1968一)，女，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計(jì)、研究及教學(xué)上作。
維普資訊 http://www.cqvip.com
第5期 譚洪艷等：沼氣汽車加氣站的探討 ·255 ·
脫水干燥裝置，經(jīng)脫水干燥后進(jìn)人儲(chǔ)氣井管，井管中
的沼氣經(jīng)售氣機(jī)進(jìn)入汽車上的高壓氣瓶。
2 主要設(shè)備
(I)壓縮機(jī)
壓縮機(jī)是將低壓沼氣從3 kPa壓縮至高壓25
MPa，國內(nèi)較為成熟的技術(shù)是串聯(lián)壓縮，也就是先由
一組壓縮機(jī)將壓力3 kPa的沼氣壓縮至0．1～0．3
MPa，然后由另外一組壓縮機(jī)將壓力0．1—0．3 MPa
的沼氣壓縮至25 MPa。串聯(lián)壓縮工藝與一次性將
沼氣從3 kPa壓縮至25 MPa的壓縮工藝相比較，有
流程長(zhǎng)、占地大、一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)，
且不具有示范效應(yīng)。一次性將沼氣從3 kPa壓縮至
25 MPa的壓縮機(jī)在國外有生產(chǎn)廠家，國內(nèi)目前所產(chǎn)
壓縮機(jī)都是為天然氣汽車加氣站配套生產(chǎn)的，介質(zhì)
人口壓力一般在0．2 MPa左右，無法滿足低壓沼氣
進(jìn)口壓力3 kPa的要求。沼氣汽車加氣站選擇壓縮
機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮市內(nèi)只有一個(gè)加氣站這一因素，壓縮機(jī)
至少選用兩臺(tái)，壓縮機(jī)排氣量應(yīng)滿足其中一臺(tái)壓縮
機(jī)延長(zhǎng)工作時(shí)間使另一臺(tái)壓縮機(jī)檢修的要求，但不
必備用。
(2)脫水裝置
在沼氣加氣站中，脫水設(shè)備必不可少，沼氣的水
露點(diǎn)只有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一55℃(東北地區(qū)還要再
降低)，才能保證汽車加氣時(shí)不發(fā)生事故。常用的深
度脫水方法有3種，第1種是氣體進(jìn)壓縮機(jī)之前的
低壓脫水方法，第2種是壓縮中間引出脫水法，第3
種是氣體出壓縮機(jī)之后的高壓脫水方法。第1種方
法，因沼氣來氣壓力低，通過深度脫水干燥裝置時(shí)，
壓力損失較大，裝置脫水量大，再生能耗大。第2種
方法脫水，一般是在壓縮機(jī)一級(jí)壓縮以后將沼氣引
出，然后進(jìn)行處理。它克服了第1種方法中壓力損
失大的缺點(diǎn)，但脫水量仍很大，設(shè)備裝置體積大，干
燥劑再生周期短，再生能耗較大。第3種方法，沼氣
中大部分的水的排除發(fā)生在沼氣被分級(jí)壓縮時(shí)的級(jí)
間冷卻過程中，干燥設(shè)備體積小，需要脫除的水量
少，裝置脫水效率高，干燥劑的再生周期延長(zhǎng)，沼氣
的含水量容易控制。高壓脫水以采用分子篩一級(jí)脫
水裝置為佳。國家標(biāo)準(zhǔn)《車用壓縮天然氣》(GB
18047—2000)對(duì)深度脫水干燥裝置的要求十分苛
刻，建議在最冷天氣里適當(dāng)縮短分子篩的再生周期，
降低汽車氣瓶的加氣壓力。
(3)高壓儲(chǔ)氣裝置
高壓儲(chǔ)氣裝置儲(chǔ)存高壓凈化沼氣，向汽車加氣
站售氣機(jī)輸送高壓凈化沼氣。加氣站高壓儲(chǔ)氣裝置
按壓力為1：2：3設(shè)置，共計(jì)6個(gè)儲(chǔ)氣裝置，高壓儲(chǔ)氣
裝置單個(gè)容積應(yīng)大于1．3 ITI ，以滿足正常充裝需要。
目前我國天然氣加氣站常用的高壓儲(chǔ)氣設(shè)備多為大
型氣瓶或井管儲(chǔ)氣，大型高壓氣瓶最大允許充裝壓
力為25 MPa，它具有瓶閥少、接口少、安全性高、維
修管理方便等優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)氣井管一般選用公稱通徑為
180 rnnl和230 mnq的石油套管及管件，套管埋深100
～ 150 m，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是減少防火間距，減少占
地面積，配管連接件少，安全性高，儲(chǔ)氣井經(jīng)過爆破
試驗(yàn)，高壓經(jīng)過地層泄壓，地面只有輕微感覺。
目前國內(nèi)采用大型氣瓶和井管儲(chǔ)氣的比例基本
相當(dāng)，有特殊要求時(shí)選擇大型氣瓶，一般情況下，特
別是占地緊張時(shí)，選擇井管儲(chǔ)氣較好。
3 經(jīng)濟(jì)效益分析
加氣站工藝部分總投資約為350萬元，沼氣加
壓費(fèi)用約為0．4元／m3，凈化和集氣費(fèi)用約為0．4元／
m3，按1．7元／m3的售氣價(jià)格，年平均日供氣量6 000
m3／d計(jì)算，每年將產(chǎn)生100多萬元的效益，每年約替
代1 700 t的燃料油。
目前，國內(nèi)很多城市因環(huán)境綜合治理的需要建
設(shè)大型垃圾填埋場(chǎng)，沼氣的放空既危險(xiǎn)又污染環(huán)境，
將沼氣收集起來，將其凈化、壓縮供給改造后的城市
垃圾運(yùn)輸車使用，這是城市垃圾綜合治理的一條新
思路。
參考文獻(xiàn)：
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