Cng常规站设备选型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CNG常规站设备选型方法。
【背景技术】
[0002]压缩天然气(compressed natural gas, CNG)相比汽油和柴油具有明显的价格和环保优势，因此车用天然气近年来发展迅速，我国建设了大量的CNG加气站，主要用户为城市出租车、公交车及少部分私家车。
[0003]CNG常规站是从管网取气，通过压缩机增压后存储并为CNG汽车储气瓶充装车用压缩天然气的场所。
[0004]CNG常规站的设备主要有:调压计量装置、脱硫装置、脱水装置、活塞式压缩机、程序控制盘、储气设施、CNG加气机等。CNG常规站的设备选型通常通过经验选取，因此会出现设备处理能力与加气站运营需求不匹配的情况，加气站的设备难以达到最优的运行状态。
[0005]目前国内外并无关于CNG常规站设备选型方法的公开专利。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是现有技术中CNG常规站设备选型方式单一、不准确的问题，提供一种新的CNG常规站设备选型方法。该方法用于CNG常规站设备选型中，具有CNG常规站设备选型方式多样、准确的优点。
[0007]为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下:一种CNG常规站设备选型方法，包括如下步骤:
[0008]A)确定输入条件及基本参数:
[0009](I)输入管网下限压力Pmin、工作压力P。、上限压力Pmax，城市管网根据国标分为三类，即:中压:0.05MPa < P ^ 0.4MPa ;次高压:0.4MPa < P ^ 1.6MPa ;高压:1.6MPa
<P彡4.0MPa0因此输入的管网压力必须位于相应的区间内，且满足PminS PPmax;
[0010](2)输入管道气含硫量，根据国家标准要求，车用天然气含硫量不得大于15mg/m3，CNG常规站需根据管网气质条件来确定是否选用脱硫装置；
[0011](3)确定加气站日加气能力Qtl，通过工程要求及现场调研明确拟建CNG常规站的日平均加气量Q。(单位:Nm3)，可由以下两种方法确定:
[0012]a)直接给出数值Qtl;
[0013]b)由加气车辆的类型及数量估算，车辆类型和数量分别为:出租车X1，公交车X2，客运车x3，其他车辆用气量Q4 (单位:Nm3)，计算公式为:
[0014]Q0= 30? !+100^X2+100^X3+04
[0015]结果分置以下区域后取上限得到加气站日平均加气量Qtl=Q彡I万m 3、1万m3
<Q < 2 万 m3、2 万 m3< Q < 3 万 m 3。
[0016](4)确定加气时间是否集中，如果车辆加气时间多在某几个固定时间段，则选择为集中，加气站日工作时间T按10小时计；否则选择为分散，加气站日工作时间T按16小时计;
[0017](5)确定停运影响大小，若用户主要为公交车辆，则停运影响大；
[0018](6)确定压缩机的安装位置，根据工程条件，压缩机可为室内安装或室外安装，室内安装无需考虑方舱，室外安装的需考虑方舱及其降噪功能；
[0019](7)确定加气站小时排量Q，计算公式为:Q = Qq/T，其中T为加气运行时间(单位:h)；
[0020]B)管网压力调压:
[0021]根据入口压力判断是否需要进行调压，判断方法为:
[0022]判断1:如果 Pmax> {(P min+0.1) *2-0.1}，且 P。彡{(P min+0.1) *2-0.1}，此时的压缩机工作压力值为P。;下限值为P min;加调压设备，将管网压力上限值调压为P。；
[0023]判断2:如果 Pmax > {(P min+0.1) *2-1}，且 P。〉{(P min+0.1) *2-0.1}，此时的压缩机工作压力值为{(Pmin+0.1)*2-0.1};下限值SPmin;加调压设备，将管网压力上限值调压为{(Pmin+0.1) *2-0.1}；
[0024]判断3:如果Pmax彡{(Pmin+0.1) *2-0.1}，此时的压缩机工作压力值为P。;下限值为pmin;l限值为Pmax，无需调压；
[0025]C)压缩机选型:
[0026](I)确定压缩机工作压力范围，根据管网压力调压方法，得出压缩机的工作压力上下限Pcmin，Pcmax，压缩机工作下限压力需小于等于管网压力下限:Pcmin彡Pmin，压缩机工作上限压力须大于等于调压后的管网上限压力，即:
[0027]判断1:Pcmax彡 P。
[0028]判断2 O (P min+0.1) *2-0.1
[0029]判断3:Pcmax彡 Pmax
[0030](2)确定压缩机轴功率和台数，CNG常规站压缩机的排量规定为工作点压力的排量，根据小时排量计算得出压缩机轴功率，轴功率计算公式:
[0031 ] N = V*P!* (1.634/0.55) *ln (P2A31)
[0032]P1:进气绝对压力，bar
[0033]P2:排气绝对压力，bar
[0034]V:工况下容积流量，m3/min
[0035]判断1:当计算的轴功率大于315KW时，若停机敏感性大，则选择三台排量为Q/2的压缩机；若停机敏感性小，则选择两台排量为Q/2的压缩机；
[0036]判断2:当计算的轴功率大于200KW小于315KW时，若停机敏感性大，则选择三台排量为Q/2的压缩机或两台排量为Q的压缩机；若停机敏感性小，则选择两台排量为Q/2的压缩机或一台排量为Q的压缩机；
[0037]判断3:当计算的轴功率小于等于200KW时，若停机敏感性大，则选择两台排量为Q的压缩机；若停机敏感性小，则选择一台排量为Q的压缩机；
[0038](3)冷却方式，压缩机的冷却方式可采用风冷、水冷和混合冷却三种方式，只需冷却效果满足上述级间温度和终极排气温度的要求即可；根据工艺要求，各级排气温度需小于等于150°C，终极排气温度不高于环境温度15°C ;
[0039]D)安装方式及防噪音要求:
[0040]压缩机的安装方式为室内安装或室外安装，室外安装的压缩机必须配置隔音方舱，方舱选型要求为:距离方舱外Im处的噪声不大于75dB ;
[0041]E)缓冲罐及污水罐确定:
[0042]缓冲罐参数确定:
[0043]缓冲罐容积V =(压缩机小时排量*台数)*15/ {(进气压力+1) *3600}，计算值向上取整；取值为lm3、2m3、3m3;
[0044]污水罐参数确定:
[0045]常压设计压力0.4MPa，容积1.0m3;
[0046]F)脱硫装置选型:
[0047]当管道气含硫量大于15mg/m3时，需设置脱硫塔；脱硫塔参数确定:
[0048]脱硫能力=压缩机设计点排量*台数；
[0049]脱硫塔进气压力低限=管网最低进气压力；
[0050]脱硫塔进气压力高限=调压后的压缩机最高进气压力*1.1 ;
[0051]G)脱水装置选型:采用低压前置脱水装置，脱水装置参数确定:
[0052]脱水能力=单台压缩机排气量*数量*1.1 ;
[0053]脱水装置工作压力=进气压力上限；
[0054]H)顺序控制盘选型:
[0055]顺序控制盘的小时流量通常有1500，2000，2500，3000Nm3几种，根据计算得到的小时排量Q，向上选取对应的规格，顺序控制盘根据工程要求选择为气动式；
[0056]I)储气设备选型:储气设备可根据工程情况选择为储气瓶组或者储气井，分为高压、中压、低压三段；CNG常规站储气系统建议采用高中低配比关系为1:2:3或1:1:2 ;单独CNG常规加气站储气设施的总容积不应超过30m3;
[0057]J)加气机选型:根据行业经验，单支CNG加气枪的平均加气量通常为2500Nm3/d，加气机为双枪机，加气机数量计算公式为:
[0058]加气机数量=Q/(2*2500)。
[0059]对本专利描述的CNG常规站设备选型方法，需要说明的是:
[0060](I)本专利描述的加气站设备选型方法主要针对关键设备，不包括对工艺管道、配套阀门及仪表的要求；
[0061](2)本专利描述的加气站设备选型方法中涉及的参数及规定等依据GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》等相关国家标准。
[0062]本专利通过确定管网下限压力、工作压力及上限压力，管道气含硫量，加气站日加气能力，加气时间是否集中，停运影响大小，压缩机安装位置等输入条件后，根据公式计算及工程要求，获得加气站主要设备即:调压计量设备、脱硫装置、脱水装置、压缩机、程序控制盘、储气设施、CNG加气机等设备的参数要求，所提设备选型方法依据加气站建站特点，日加气量等条件，通过严格的公式计算，结合行业内的先进经验，提出优化的设备选型方案，输出合理的参数配置要求，使设备能力与建站需求相匹配。本专利设备方法输出的工艺路线和设备选型结果不唯一，计算结果给出多种满足要求的选型方案，由使用人员根据加气站条件对比各方案的优劣，选取最为适合的选型结果，取得了较好的技术效果。
【附图说明】
[0063]图1为本发明所述方法的流程示意图。
[0064]下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
【具体实施