概述
天然气加气站是指以压缩天然气（CNG）形式向天然气汽车（NGV）和大型CNG子站车提供燃料的场所。天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理，除去气体中的硫份和水份，再由压缩机组将压力由0.1-1.0Mpa压缩到25Mpa，最后通过售气机给车辆加气。
一般根据站区规模或附近是否有管线天然气，可分为常规站、母站和子站。
1：常规站→常规站是建在有天然气管线能通过的地方，从天然气管线直接取气，天然气经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组储存或通过售气机给车辆加气。通常常规加气量在600-1000标方每小时之间。
2：母站→母站是建在临时天然气气管线通过的地方，从天然气线管线直接取气，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机压缩，然后进入储气瓶组储存或通过售气机给母站的车辆加气，加量在2500-4000标方每小时之间。
3：子站→子站是建在加气站周围没有天然气管线的地方，通过子站运转车从母站运来的天然气给天然气汽车加气，一般还需配小型压缩机和储气瓶组。为提高运转车的取气率，用压缩机将运转车内的低压气体升压后，转存在储气瓶组内或直接给天然气车加气。
技术原理
a) 加气站装置：
(1) 天然气加气站脱水装置
前置干燥器 一般地认为，前置式天然气干燥器最主要的优点是在压缩前，将天然气中存在的水分脱除，给天然气增压压缩机提供一个较好品质的天然气，延长压缩机气阀、活塞环、填料函等运动密封件的使用寿命。另一方面，由于大多数的管输天然气在长途集输前，经过了相当程度的净化，其中的水分含量很低，此时采用前置式干燥器，实际上还有较低的运行成本，特别是对于母站运行的干燥器的优势。这也是大部分的天然气加气站采用前置式干燥器的重要原因之一。
后置干燥器 后置式天然气干燥器实际上是加压冷却脱水法和吸附分离法的串联应用。先利用压缩机在逐级的“压缩一冷却”过程中，将天然气中的大量水分脱出，再采用吸附分离法对水分进行深度干燥。由于天然气在压缩过程中已脱出了超过95％以上的水分，因此同等处理量的后置式干燥器具有更小的体积，其电加热功率也较低。
(2) 冷却装置
目前冷却装置有风冷、混冷和水冷三种。风冷与水冷相比，噪声较大，制造成本稍高。而水冷最大的问题是水管的腐蚀和冬季的冰堵现象，且水冷的维护成本一般高于风冷。从使用过程来看，在北方冬季结冰的地方宜用风冷，而在南方不易结冰的地方，水冷有一定的优势。混冷既具有风冷和水冷的优点，同时也有二者的缺点，混冷水量很少，冬季冰堵问题易解决。
(3) 压缩机排气量和进气压力范围
一般刚建站的人都希望加气站适用于较大的压力范围，并且有较大的排气量。压缩机的排气量是以最低吸气压力为准则，而驱动功率是由最大吸气压力来确定的，选取中间点作为设计点，并且要在设计点上满足流量条件。所以进气压力范围不宜过大，进气压力范围过大，在低压范围运行时，系统效率就低，增加了运行成本。压缩机进气压力的上限值应选为进气管网压力范围的下限值，这样方可保证压缩机的排气量在运行中始终达到额定排气量，压缩机运行效率很高。排气量应根据当地加气车辆的数量来确定，使压缩机每天运行16～18 h为宜。
(4) 优彩顺序控制器
主要功能是指令和控制高于22 MPa(或23 MPa)的储气瓶组向加气机供气，哪一组压力最高，就先由哪一组供气；而压缩机则向低于或等于22 MPa的储气瓶组增压；充气至25 MPa，哪一组先降至22 MPa，就先为哪一组充气；当所有储气瓶组均低于或等于22 MPa时，压缩机直接并优先向加气机供气。当所有储气瓶组压力都达25 MPa而又无汽车加气时，压缩机自动停机。
b) 加气站储存
(1) 储存系统的分类 储存系统根据输出天然气的方式不同可分为
单级储存 采用一级储存系统，当对车辆加气时，所有储气容器中的压力下降速度相同，即，各容器压力同时从25MPa降到20MPa．这种方式的储气容器中压缩天然气利用率约为20％．
分级储存 采用三级储存系统，即将储气容器分为高压、中压、低压三组。压缩机启动充气时，先对高压组容器充气，当压力达到22MPa时，关闭高压组，转而对中压组容器充气，当压力也达到22MPa时，关闭中压组，转而对低压组容器充气，当压力也达到22MPa时，三组容器都打开同时充气至压力为25MPa，压缩机停止。对车辆加气时，先用低压组容器，其次是中压组容器，最后是高压组。高、‘中、低三组容器均设定了最低压力当高压组容器中的压力降到设定的最低压力时，而有车辆需要加气时，压缩机排出的压缩天然气可不经过分级储存系统，直接对车辆加气，此时，相当于慢加气过程。
(2)储气方式
地上容器储气 国内目前采用的地上储气容器有大型气瓶和小型气瓶两种。小型气瓶规格有45L、50L、80L等，国内已经具备生产能力。大型气瓶规格有l 000L、1 300L、l 700L等，国内目前尚不具备生产能力。大型气瓶壁厚比小型气瓶壁厚约厚3奠％．地上储存系统一般分单组式和多组式两种，如图。
地下储气井 地下储气井的结构见下图
(3) 储气能力
CNG加气站储存系统的设计储气压力一般为25ma，总的储气能力根据加气站的规模和各国标准而定。但原则是保证加气站的高效和建站的经济性。目前，国内CNG加气站的设计供气量一般为5 000“000m3(常压)／d．如果储存系统的储气能力取5000~6000m3，则没有必要，投资也大。但是，如果储气能力太小，势必导致压缩机启动频繁，加重设备负荷。
储存系统的储气能力太低，势必导致压缩机启动频繁，加快机件的磨损，并会影响加气站其他系统(如净化系统、控制系统等)的使用寿命，同时，加速了储存系统本身的疲劳破坏。但是，压缩机单机运行时间也不能过长。因此，加气站的设计供气量和储存系统的储存能力要合理进行配置。
c) 加气站安全
1) 气瓶检验
余气置换 要保证余气置换安全、彻底，就必须考虑在防爆、防火的工作间（或场地），采用氮气或其他惰性气体置换，能批量作业，残余天然气能回收、再利用或高空排放且防爆、防火条件及监测控制功能设施完备。
气密性试验 该项目属于高压作业的范畴，应分两部分去考虑，一部分是检测试验的高压空气供给储存系统，该系统应能提供满足批量检测试验标准要求的高压气体，并具有自动控制和手动控制双功能，所用的设备压缩机及其控制柜，储气瓶组，气体净化装置，程序自动和手动控制设备，系统室的安全建设标准等；第二部分为气密性试验作业设施系统应具备气瓶上架、移动、水下试验升降、下架等过程的半自动化或全自动化功能，同时应具有安全防护设施。
国内发展和应用现状
我国以天然气替代石油具有巨大的发展空间，预计2010年天然气在我国能源消费结构中的比重将由目前的2%提高到8%左右。2003年，我国西气东输工程东段一次投产成功，提前实现了向河南、安徽、江苏、浙江、上海供气，西气东输工程建成后，每年将供应长江三角洲120～200亿m3天然气，使这一地区清洁能源比例上升到15%以上。国内各大城市推广应用天然气汽车均从出租汽车和公交车入手，如果有相应的政策保证，估计3～5年内会在全国各大中城市的公共交通系统普及推广天然气汽车，以控制日益严重的机动车废气污染以及能源危机。
2010 年前后，武汉将产生 100-200万 Nm3/d ，10-20 亿/ 年的CNG 市场，大隆武汉CNG 项目在按计划进展情况下，依目标客户群30% 的市场份额计，2010 年前每天30-60 万Nm3 的市场，将带来3--6 亿/ 年的营业额。
国外发展和应用现状
截至2005年底，世界上使用替代燃料压缩天然气(CNG)和液化天然气(LPG)的燃气汽车接近1200×104辆。其中，逾60个国家拥有天然气汽车，大中型天然气汽车和发动机的生产商分别有43家和11家。全世界天然气汽车保有量为475×104辆，建成并投入使用的各类天然气汽车加气站9478座，在建的862座。
节能减排经典案例
四川省及重庆市CNG汽车与加气站发展回顾
a) CNG加气站及汽车供气系统设备制造
①天然气压缩机 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。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。
②脱水设备 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。
③储气瓶 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。因此，近年来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。
b) 当前发展状况•
截至2006年，四川省已建成CNG加气站190座，每座加气站加气量约(1．5～1．8)×104 m3／d。重庆市升为直辖市后，截至2006年，共建有加气站60座。二者合计为250座。四川省公交及出租车中天然气汽车为6．5×104辆，重庆市天然气汽车约0．5 x104辆，合计约7．o×104辆。几年来四川省累计汽车天然气用量为7．23×108 m3，代油量为68×104 t，实现收入16．65×108元以上，创利税2．1×108元。
我国是少数以煤为主要能源的国家，煤烟污染相当严重。机动车的发展使大气污染由煤烟型污染转向煤烟、机动车尾气混合型污染。目前每年排放SO：气体约2 000 x 104∥a，酸雨面积占国土面积的30％，建设小康社会面临环境压力。使用cNG汽车后，很多城市环境大为改善旧。成都市被评为我国人居环境最佳城市之一，目前正争取成为国家文明城市。重庆市已由酸雨城市改善成为空气清洁城市，大气环境比过去大为改善，环境指标由过去每年优良不到100 d，达到2005年优良指标为266 d。天然气汽车的推广大大节约了居民交通费用。由于当前汽油价格不断攀升，各城市公共交通车及出租汽车相继加价，而我省并未涨价，维护了百姓的利益。2006年国家发改委调整天然气价格，调整后成都市cNG加气站售气价为2．07元／m3，重庆市CNG加气站售气价为1．98元／m3，进站原料气价为1．173形m3，这种价格在全国也不算高(海口市调价前cNG汽车加气价为3．6元／m3，居全国最高)。
参考文献
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