燃气专业技术培训教材(第8章)

第八章压缩天然气供应

天然气作为城镇民用、工商业和交通动力用燃料具有显著的优越性，它不仅资源丰富，价格便宜，而且燃烧反应后生成物中的可反应烃、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气等有害物质很少。

汽车使用的天然气，除被压缩到高压和杂质含量控制得更严格以外，与民用和工商业用天然气无本质区别。车用压缩天然气CNG是压缩到20～25MPa的天然气，约为标准状态下同质量天然气体积的1/250，同车载气瓶携带方便，其辛烷值在122～130之间。

压缩天然气（CNG）供应是指：以符合现行国家标准《天然气》GB17820之Ⅱ类的天然气为气源，经加压站净化、脱水、压缩升压至不大于25.0MPa之后，充装给气瓶转运车送至城镇布点的CNG汽车加气站或城镇燃气公司的CNG 供应站（储配站或减压站），供作汽车发动机燃料或居民、商业、工业、企业生活和生产用燃料。用于生产压缩天然气的天然气还应符合现行国家标准《车用压缩天然气》GB18047（表8-1）的各项规定。

注：1、为确保压缩天然气的使用安全，压缩天然气应有特殊气味，必要时适量加入加臭剂，保证天然气的浓度在空气中达到爆炸下限的20%前能被察觉。

2、气体体积为101.325MPa、20℃状态下的体积。

建设城镇压缩天然气（CNG）供应系统的意义在于：

一是在燃气长输管道尚未敷设的区域，以压缩天然气作气源较易实现城镇气化，并可节省大量建设投资；

二是解决城镇交通拥挤引起的汽车尾气排放总量超标，以减轻城区大气环境污染的压力；

三是以天然气替代车用汽油、柴油，可缓解石油资源枯竭的趋势。

（一）城镇压缩天然气（CNG）供应系统主要由加压站（母站）、城镇CNG 供应站（子站）、CNG汽车加气站、气瓶转运车、CNG汽车及城镇燃气管网所组成。城镇燃气管网即属于天然气输配管网。

1、天然气加压站（母站）

天然气加压站是城镇压缩天然气系统的母站。加压站的主要功能是对来自管道的天然气进行加压、储存，以高压气瓶转运车向CNG供应站及CNG汽车加气站供气。同时加压站也可具有部分加气站功能，为汽车进行加气。其作业流程框图见图8-1.

天然气加压站的工艺要求使压缩天然气（CNG）达到汽车用CNG的技术指标，并且不得超压过量充装；保证CNG汽车的压力容器在该城镇地域内极端环

境温度下安全运行，即该压力容器工作压力始终在允许的最高工作压力（最高温度补偿后）以下。规定该压力容器加满后的公称压力为20MPa。

加压站以充气瓶转运车为主，以售气为辅。CNG气瓶转运车在母站加气柱充装作业一般可在40～60min内完成。

2、城镇CNG供应站（子站）

城镇居民、商业和工业燃气用户是依靠中、低压管网系统供气的，故由母站经气瓶转运车运送来站的CNG必须经由城镇管网系统的起点建立的相当于城镇燃气储配站（或门站）的设施进行卸车、降压、储存工艺设施统称为城镇CNG 供应站。它是以加压站为母站的子站，其作业流程框图。见图8-2.

为了节省投资，简易的城镇CNG供应站可以把CNG气瓶转运车卸载一级减压至中压B级管网压力，站内也不设调峰储罐，在站内经计量、加臭后直接输送给城镇燃气分配管网。但是为了不间断供气和调节平衡城镇燃气用户小时不均匀性，在卸气柱处必须有气瓶转运车随时在线供气。这样，CNG气瓶转运车投资比例大一些，并必须严格管理。

3、CNG汽车加气站（子站）

汽车加气站是CNG供应中仅供CNG汽车加气（售气）的子站，可根据城镇管理和道路规划要求进行布点。在经营内容和形式上可以只供CNG，称为CNG 加气站；或者在城镇原有的加油（汽、柴油）站的基础上扩建CNG加气系统，称为油气合建站。在CNG汽车供应系统中，CNG加气站的作业流程框图。见图8-3.

根据加气作业所需的时间，加气站可按快充来作业。快充作业则按CNG汽

车车载燃料瓶的大小可在3～10min内完成。

值得指出的是，作为子母站纽带的CNG气瓶转运车，在业务管理上分成行车和输送气体两部分，前者由交通监管部门监督，而后者归锅炉压力容器检查机构管理。

（二）压缩天然气加压站

城镇CNG加压站的建设规模，应根据各类型CNG汽车数量及其快充加气高峰小时用气量和CNG供应站的各类用户高峰小时用气量以及二者的用气比例来确定，并符合《城镇燃气设计规范》GB50028的相关规定，以确保其气源的稳定供气能力。

多级压缩机是CNG供应的关键设备，通常它的高峰日的操作时数宜取10～12h。根据城镇CNG汽车加气站和CNG供应站的布点位置、气瓶转运车运输距离、气源供应规模等因素，可在城镇区域内均衡设置数个CNG加压站，但规模不宜太小，一般为2500～6000m3/h。

1、CNG加压站站址选择

CNG加压站宜靠近气源，如城郊边缘的门站、储配站以及外环高、中压管线附近。站址附近应具备适宜的交通、供电、给排水设施及工程地质条件。天然气的爆炸极限范围为5%～15%，属于《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001修订版）中甲类火灾危险性特征的物质，故CNG的各项设施均应按城镇当地的燃气总体规划有关环境保护和消防安全的要求进行设计。

通常母站都要设置储气装置，总储气容积（标准状态）根据站址附近人口密集程度可按三级区分：

一级站为3000＜V≤4000（m3）；

二级站为1500＜V≤3000（m3）；

三级站为V＜1500（m3）。

根据站内储气装置、瓶组、放散管管口和加气柱的布置，要求它与站外建、构筑物保持最小的防火间距（m），如表8-2所示。

2、CNG加压站工艺设计

加压站一般从天然气中压以上管线直接取气，并过滤、计量、调压、压缩、脱水、储存、加气等主要生产工艺系统以及自控、供电、供气、润滑油回收及冷凝液处理等辅助生产工艺系统所组成。在合理规划的条件下，加压站也可以与城镇天然气门站合建。这种合建的加压站可以有更高的管线取气压力，可以显著节省天然气加压的电费。此时门站即具有同时以管输天然气与压缩天然气供应城镇的能力。加压站与城镇天然气门站（储配站）合建时，还应符合《城镇燃气设计规范》GB50028关于门站（储配站）的相关规定。

1）加压站的平面布置

加压站的总平面应分区布置，即分为生产区和辅助区。

加压站与站外建、构筑物相邻的一侧，设置高度不低于2.2m的非燃烧实体围墙；但面向进出口道路一侧可设置非实体围墙或敞开。

站内平面布置要以适于气瓶转运车的进、停、出为主要考虑，进站的气瓶转运车取正向行驶，车辆进、出口分开设置。

在站区内停车场设置拖挂气瓶车（或称气瓶转运车）固定车位，每台气瓶转运车的固定车位宽度不小于5m，长度不小于气瓶车长度，在固定车位场地上要有明显的边界线，每台车位对应一个加气嘴，在固定车位前需留有足够的回车场地；站内的道路转弯半径按行驶车型确定且不宜小于9.0m，道路坡度不应大于6%，且坡向站外，固定车位按平坡设计；站内停车场和道路路面应采用不发火花水泥路面。

加压站的压缩机室一般为单层建筑或撬装箱体，其与站外建、构筑物的防火间距，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16-87的规定。

站内设施之间的防火距离（m）不应小于表8-3的规定。

图8-4为CNG加压加气站平面布置图。该站的功能是向子站气瓶转运车和域区公交车车载气瓶加气。它充分利用城镇天然气储配站原站址与城市道路边缘之间的空地兴建。