车用C N G技术(d e)安全性分析引言
由于车用CNG(压缩天然气)技术具有良好(de)环保、节能效益,国家大力推广应用,各级政府已把推广应用CNG技术作为新兴产业和新(de)经
济增长点来发展.目前该项产业在国内发展迅速,一些城市已基本形成车
用CNG充装站网络.车用CNG技术由车用CNG充装站和双燃料汽车技术组成,从多年(de)运行状况看来,车用CNG技术是安全可靠(de),主要设备均
双燃料汽车实现了国产化,类型也有很多种.本文假设加气站(de)选址恰当、布局合理、管理规范,只从技术视角,以CNG汽车加气站内(de)天然气压缩、储存、充装流程为例,对车用CNG技术(de)安全性作相应分析.
一、车用CNG技术工艺简介
车用CNG技术主要由两大部分构成:
CNG加气站:国内(de)CNG加气站,基本上分为两大类:开放式结构和橇装式结构.所谓开放式结构,是将设备分别安装在厂房(棚)内,并按工
艺流程及高低压管道和各种阀门将这些设备联系起来,形成一个开环工艺
系统.采用国产设备建成(de)充装站基本上都是这种形式,它(de)设备空
间大、便于维修保养,但自动化程度低,基本上是手动操作或半自动运行.
所谓橇装式结构,是指将加气站(de)主要设备,如净化、压缩、冷却、控制、储气等设备都尽可能(de)集成在一个橇装底座上,形成一个可控(de)
整体设备,可在工厂内完成全部制造调试工作,便于运输和露天安装,大大
减少了现场安装调试(de)工作量,只要通上电,接通气路就可以工作,采用
进口设备(de)充装站基本都是这种形式,但是,值得说明(de)是,目前郑州
投入运营(de)三个进口设备加气站(de)前置过滤系统均为国产,而非进口
橇装设备.
根据加气(de)工艺流程,充装站又分解为净化、脱水、压缩、储存、
控制等几个子系统,北方地区典型(de)国产设备加气站大部分采用压缩前
过滤、后置双塔式干燥器高压脱水、L型水冷式有油润滑压缩机、大容量
储气罐或储气井、手动或半自动控制(de)子系统来组成整个工艺流程(以下(de)分析即以此类加气站为例).
双燃料汽车技术:燃气汽车(de)技术发展大致可分三代产品:第一
代在传统化油器基础上加装一套燃气供给系统,使汽车能够燃用气体燃料;第二代技术在第一代(de)基础上,采用闭环电控技术,可使汽车排放水平
达到欧洲II号排放法规要求,其在国内外仍大量使用;第三代技术为闭环电控喷射技术,但目前尚未进入产业化阶段,郑州乃至河南省目前改装(de)双燃料汽车都属第一代产品.
双燃料汽车技术实际上是处于车用CNG技术工艺(de)终端.
国产设备加气站(母站类)(de)车用CNG技术组成如下图:
二、车用CNG技术安全性分析及减小不安全性(de)解决措施
1.净化过程安全性分析及解决措施
净化过程包括脱硫、脱油、脱水等工序,严格(de)讲,压缩系统中(de)每级压缩前后(de)冷凝除油过程
也可归于净化过程,压缩前对天然气(de)脱硫、脱油、脱水是为了保证压缩机(de)正常运行,而后置脱水,即压缩
后(de)对CNG(压缩天然气)(de)净化和干燥是为了保证后置干燥系统(de)正常运行(比如防止分子筛中毒等)以及保证所售气质(de)纯净,不但确保燃气在双燃料汽车发动机内燃烧良好,不会对发动机产生任何危害,同
时也避免对售气系统(de)堵塞(比如加(de)冰堵现象)和损害,从而避免引发事故.前所述及,北方地区典型(de)国产设备加气站大部分采用
压缩前过滤、后置双塔式干燥器高压脱水,这种工艺流程(de)优点是脱水彻底:经逐级压缩大部分(de)水分早已析出,在压缩机末级出口压力即
25Mpa(de)压力下气相中(de)饱和水含量已经非常少,仅相当于0.3Mpa(这个压力一般为前置脱水压力)(de)压力下气相饱和水含量(de)3%,;其缺点是对加气站(de)核心设备——压缩机(de)保护减弱,使之容易受到腐蚀和损坏.
目前郑州市几个加气站(de)气源均来自西气东输管线,气质符合天然气中规定(de)Ⅱ类气质标准,含水和硫化氢(de)量很小,所以对压缩机危
害不大,倒是某些加气站(de)有油润滑压缩机(de)润滑油会从气缸进入CNG(压缩天然气),会导致后置干燥系统失效,并在储气系统沉积,增大排污量,会造成浪费并形成事故隐患.
解决措施:对脱水系统(de)配置情况,主要依据当地气质来决定,所
以对不同地区来说,净化和干燥系统(de)差异可能很大,只要气质达到行
业标准汽车用压缩天然气SY/T7546-96即可.所以建议尽量采用前置脱水,加强天然气压缩前(de)净化力度,这已经成为国内外车用CNG技术脱水环节(de)趋势;对于有油润滑压缩机(de)润滑油会从气缸进入CNG(压缩天然气)(de)情况,可通过在压缩机末级出口处加装油凝析罐和过滤器(在山东等地(de)某些加气站采取了此类措施)来解决,或者选用少油润滑压缩机,对已建成运营(de)加气站应注意凝析出(de)润滑油(de)收集与再利用.
2.压缩过程安全性分析及解决措施
压缩过程在加气站工作流程中处于核心位置,包括进气缓冲和卸压回收、压缩机组润滑油(de)注入、压缩机和CNG(压缩天然气)(de)闭式水循环冷却以及上面所提到(de)除油净化.压缩机(de)安全隐患主要存在于卸压回收和压缩机和天然气(de)水冷过程,前者是因为卸气量大而厂家指定回收罐容积相对太小导致卸压回收过程开始时,回收罐压力骤增,安全
阀频繁起跳,回收罐长期处于压力频繁波动工作状态,会使罐体出现疲劳,存在安全隐患;后者是因为尽管闭式水冷循环方式效率高,但是冷却水管路(de)结垢却危害极大,一旦堵塞冷却循环水管路,高温报警时压缩机(de)紧急停车动作会损坏设备.
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