刘 锡 麟
原发表于98年《航天军转民科技委学术年会论文集》
新浪博客《秋林红似火》
一、环保需要CNG技术
当今大气污染日趋严重,加强环境保护的要求愈加迫切，加之能源紧张的矛盾日益突出，迫使人类把目光投向天然气这种储量丰富的洁净能源，它是未来汽车的理想替代燃料。压缩天然气(CNG)和天然气汽车(NGV)技术就是在这种需求的驱动下得到了飞速的发展。美国、意大利、加拿大和新西兰等国的 CNG技术，经过几十年发展，已经非常成熟，经验十分丰富。我国 CNG技术的应用始于八十年代末。中国石油天然气总公司和四川石油管理局等单位进行了一系列的研制开发工作，取得了重大成果。经过十余年的努力，已在四川等地得到了大范围的推广应用。目前，随着陕北天然气通到西安、北京等地，在全国许多大中城市掀起了改装双燃料（汽油/天然气）汽车的热潮。但从总体水平来看，国内 CNG技术的发展和国际先进
水平相比，还有比较大的差距。然而，无论从一些发达国家的发展历程来看，还是从国内的市场需求来看，天然气技术的产业化无疑具有非常大的发展潜力。
中国航天工业总公司，在西安向阳航天工业总公司，多年从事双燃料汽车改装工程的基础上，九八年四月决定，将双燃料汽车改装工程，作为航天总公司五大民品项目之一，投巨资进行产业化系统的开发研制工作。其中包括，燃料转换装置、复合材料气瓶、加气站设备研制和工程建设、汽车改装等子项。加气站技术是该系统工程中的关键。
为了加速 CNG技术的产业化进程，中国航天工业总公司分别和西安市政府、北京市政府密切合作，并投资从美国安吉公司（ANGI）引进了具有国际先进水平的橇装式CNG加气站三套，完成了三台示范站的建设工作。
在履行引进合同的过程中，我们有幸到美国 CNG加气站主要生产厂家之一的安吉公司（ANGI）和著名的压缩机生产厂家艾里尔公司（AIREL）学习，并有机会对美国中北部地区（如俄亥俄州、密歇根州、威斯康星州等地）CNG加气站的发展情况，进行了实地考察。我们把所得到的第一手资料，同国内引进并已投入生产的意大利新比隆公司、新西兰因特曼契（INTERMETCH）公司等外国厂家的CNG技术进行了认真的分析比较，我们认
为美国的CNG技术是先进的，代表了世界一流水平。
二、美国CNG技术的特点
从美国压缩天然气（CNG）加气站技术的发展现状来看，概括起来，有以下特点：
1.橇装结构，露天安装
这是美国 CNG加气站所采用的最普遍的一种形式。它将压缩机、天然气净化系统、冷却系统、气体回收系统、控制系统、甚至储气瓶组等，都集成在一个类似集装箱似的封闭金属箱体中。该箱体具有降噪、防雨、防爆和便于运输安装等作用。由于结构紧凑，占地面积一般不超过40平方米。又由于露天安装，不必建筑费用很高的大机房。有时之根据环境要求，只需贴着箱体一侧砌一防爆墙或围一圈铁丝网。
2.防爆设计，安全第一
厂商都把安全放在首位，将加气站安全等级列为一级一类。为此普遍采用了如下措施：
(1)防爆设计
橇装内的压缩机组和售气机中的所有电机、控制箱、阀门、仪表、管线等均采用防爆器件，并在组装时采用了一系列防爆措施。仅有个别器件，如配电和电机启动箱等设备不防爆，但露天安装在远离压缩机组（橇装）的地方。
(2)集中排空
压缩机停机后，滞留在系统中的气体、安全阀释放的气体、售气机软管中的剩余气体，以及各种气动阀门的回流气体等，皆集中通过橇装顶部的排空系统，排放到大气中（在未超过安全压力之前，由气体回收罐吸收）。
(3)紧急关机
根据 NFPA52标准（美国压缩天然气汽车燃料系统），在压缩机入口前和出口后，以及在气瓶组和售气机之间，安装了三组紧急关闭阀，一旦系统出现异常情况（如局部泄漏使该处压力下降，管路或系统堵塞，造成压力上升，以及突然断电等），机组自动关闭，确保天然气不会向外泄漏。
(4)安全泄压
整个系统设置了十多个安全阀，分别保证压缩机各级汽缸排气压力、气体回收罐最高压力、储气瓶组安全压力、以及售气机压力等不会超过规定值。
(5)售气机自动关闭
售气机加气软管和售气机之间，采用特殊连接方式。软管一旦被汽车带走,该软管能自动和售气机脱开,并自动关闭输气管道，确保天然气不会泄漏。
3.自动运行，微机监控
美国 CNG加气站普遍自动化程度较高。压缩机组启动后，系统在运行过程中，包括启动、净化压缩、给气瓶组充气、停机排空、再启动，以及通过售气机按低、中、高压的顺序给汽车充气等，完全按一定的时序自动运行。管理人员可以通过计算机进行远距离监控。如果出现故障，可以立即报警，同时自动紧急关闭系统。更先进的加气站，还可以通过MODEM和电话线，对各地多台加气站，实现远距离实时集中控制管理，包括实时监测，故障诊断和排除。
4.标准设计,灵活组装
经过多年经验积累,一般生产厂家都已形成自己固定的工艺流程和结构模式。但在考察中我们却发现，同一厂家生产，同一规格排量的加气站，几乎没有完全相同的。任一台结构上都有些变异，或局部更换了某台设备，或增加了某些功能。这些都是应不同用户要求，或不同地区的需要而修改的。比如有的橇装内安装了两台较小排量的机组，交替运行；有的改用天然气发动机驱动，降低了运行成本；有些寒冷地区增加了电子点火的天然气燃烧取暖器（无明火），冬天用于橇装保温和加热润滑油；有的安装了双塔可再生干燥器；有的则安装无再生单塔干燥器等。这种灵活机动的生产方式，和一切为用户着想的经营理念，正是他们成功的诀窍。
5.工厂组装调试 ,现场通气运行
目前，国产CNG加气站基本上是开放式结构，除各部分设备是由专业厂生产外，布管安装的大量工作要在现场进行，施工难度很大，质量难以保证。而美国普遍采用橇装结构，将加气站组装调试的大量工作都放在工厂完成，易于加强质量控制，保证加气站稳定可靠。现场施工量很小，只要接通电源和气源，连上售气机即可安全运行。
6.因地制宜建站,地图精心指南
公用事业单位，如公交车队、运输公司一般把CNG加气站建在本单位的停车场内，大多采用慢加气或快慢结合的加气方式。这类加气站占CNG加气站总数的90%左右。营业性的CNG加气站，为了方便管理，大多将站建在原有加油站内，或者附近，一般采用快加气方式。这类站大约占CNG加气站的10%左右。为了便于汽车司机加气，有关管理部门精心印制了很精美的CNG加气站地图。其中标明了每个CNG加气站的名称、位置、电话、营业时间、充气压力、充气接嘴的形式等信息。在公路边的司机休息服务处或加气站，都可以非常方便地免费得到这样的CNG加气站地图。
三、我们发展CNG技术的方向
我们在完成西安、北京几台示范加气站建设的同时，要对美国的先进技术进行消化吸收，最终实现国产化。
我们发展CNG加气站技术，实现产业化，必须走中外结合的道路。一方面要根据中国国情，将国内多年来在加气站方面，积累的成熟经验总结继承下来，另一方面要积极借鉴国外先进技术。上述美国CNG加气站的技术特点和服务理念，为我们发展CNG技术提供了更加广阔的理想空间。值得我们去努力发掘，去学习和移植。以使我们开发研制的CNG汽车改装天然气加气
站成套设备，达到起点高，性能稳定，技术完善，安全可靠的目的。
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