摘要：指出CNG气瓶车卸车存在留有余气和压力较低时瞬时流量不足的问题，提出采用辅助卸车系统解决此问题。介绍辅助卸车系统的工作原理及流程，比较了3种辅助卸车系统的工艺流程。

关键词：CNG减压橇；  辅助卸车；  卸车效率；  瞬时流量；  CNG气瓶车

Discussion on Assistant Unloading System for CNG Cylinder Vehicle

Abstract: The problems of residual gas and insufficient instantaneous flow at low pressure when unloading CNG from a cylinder vehicle are raised, and assistant unloading systems are proposed to solve the problems. The working principles and process flows of assistant unloading systems are introduced. The process flows of three assistant unloading systems are compared.

Key words: CNG decompression skid；assistant unloading；unloading efficiency；instantaneous flow；CNG cylinder vehicle

1概述

CNG减压橇在运行过程中存在着一个困扰诸多用户的问题：随着CNG气瓶车内的压力下降，其瞬时流量逐渐下降。以2 000 m³／h的CNG减压橇为例，CNG气瓶车内压力小于7.4 MPa时，瞬时流量小于2 000 m³／h，如果减压橇后管道的储气能力小，便无法达到2 000 m³／h的供气能力，需要更换下一辆CNG气瓶车(新车)来满足2 000 m³／h的流量要求，而前一辆CNG气瓶车(老车)中仍留有余气。留有余气的老车重新回到母站充气，这将增加很多运输成本，同时也造成了运输能力的下降。如果通过辅助卸车系统来优先卸掉老车中的余气，不仅解决了瞬时流量不足的问题，而且使老车中的余气压力达到要求。

2 辅助卸车系统工作原理及流程

辅助卸车系统是在CNG减压橇中单独设置一路卸车调压系统，当CNG气瓶车内压力低(一般小卸车柱入口于4.0 MPa)时，通过高压阀组切换到辅助卸车路，后一辆CNG气瓶车连接到主路。前一辆CNG气瓶车中的低压CNG通过辅助卸车路，先进入辅助卸车路中的调压器，经调压后进入CNG主路二级调压后的管道中。

辅助卸车系统实现老车优先卸气的原理在于：其调压器出口压力设定值(取0.35 MPa)稍高于主路二级调压器的出l5压力(取0.3 MPa)，因此优先卸掉老车中的气体。当后面连接的中压管道用气量很小时，中压管道的压力会大于0.3 MPa，这样老车优先新车卸车，且主路中没有流量；但当中压管道的用气量大于老车的供气量，造成中压管道的压力低于0.3 MPa时，虽然老车优先卸车，但用气缺口将由新车提供，此时新老车同时供气。一定时间后(老车压力从4.0 MPa降到0.6 MPa)，老车内的余气很少，此时老车返回CNG母站充气。其卸车工艺流程见图l。

3 3种辅助卸车系统

①方案1

辅助卸车系统的设计压力选择为4.0 MPa(工艺流程见图1)，但一些大型燃气公司技术人员担心通过卸车柱高压阀组切换新老车时会发生误操作，误将辅助卸车路阀门当成主路阀门开启，使新车中压力大于4.0 MPa的CNG(新车压力一般在20 MPa以上)直接进入辅助卸车系统，发生超压而出现危险。当然，打开高压球阀的正确操作是右手握住球阀柄，左手慢慢磕右手，使得高压球阀慢慢开启。此时如果开错球阀，由于慢慢开启，球阀后管道压力慢慢升高，当接近4.0 MPa时后面的放散阀会自动开启，同时紧急切断阀会连锁切断进气，以保护下游调压器等设备，此时操作人员应该发现误操作并及时纠正。然而对于追求完美工艺的人来说，此种方式显然存在不足。如需进一步提高安全系数，可通过提高部分管道的压力级别来实现。

②方案2

将紧急切断阀之前的辅助卸车系统设计压力调高到25 MPa。这样辅助卸车路与主路具备了相同的压力级别，只是辅助卸车系统的工艺流程在图1基础上有所改变(见图2)。

从卸车柱高压阀组至辅助卸车路进口的管道也选用25 MPa的设计压力。假如，在CNG气瓶车压力为20 MPa时开启了辅助卸车路阀门，20 MPa的CNG通过高压阀组进入辅助卸车系统，在紧急切断阀之前，通过压力变送器把超压信号传送给控制系统，控制系统发出指令使紧急切断阀切断进气，同时紧急切断阀后的放散阀开启，从而保证紧急切断阀之后的压力不会过高。因为紧急切断阀与放散阀都稍有延时，所以紧急切断阀与调压器之间管道的实际压力也要高于4.0 MPa(设计压力可以选用5.0MPa，管材等要选用耐压6.4 MPa的材料)，从而保证辅助卸车系统的安全。

有些学者认为如果瞬间20 MPa的CNG输送过来并放散时，反冲力很大，可能造成放散阀及其连接阀门损坏或在瞬间来不及放散而造成危险。笔者认为这种情况出现的概率很低，因为误操作时辅助卸车管道中CNG的压力不是瞬间上升到20 MPa，而是有一个逐渐升高的过程，放散阀一旦达到起跳压力就瞬间放散(因为放散阀是机械式，延时很短，可以忽略)；紧急切断阀的延时时间也很短(≤1s)。在紧急切断阀切断进气后，虽然紧急切断阀前的压力会继续升高，但因紧急切断阀前管道设计压力为25 MPa，不会造成安全隐患；紧急安全阀之后的管道压力可能会略高于运行压力，由于放散阀的放散，此段管道内的压力不会高于运行压力很多，而且在放散和调压之后进入下游管道，压力会迅速降下来，从而正常运行。  

③方案3

卸车柱入口到紧急切断阀之间的管道设计压力为25 MPa，紧急切断阀之后的管道设计压力为5.0 MPa。如果在卸车柱入口管道上安装压力变送器并在辅助卸车路进口前增加紧急切断阀，就会达到更加安全的效果。紧急切断阀与压力变送器连锁，保证CNG气瓶车内压力高于4.0 MPa时，紧急切断阀一直保持切断状态，只有当CNG气瓶车内压力低于或等于4.0 MPa时，紧急切断阀才会开启。这样就达到了更高的安全级别，即便操作人员误将辅助卸车路阀门当成主路阀门开启，仍不会使高于4.0 MPa的CNG进入辅助卸车系统。工艺流程见图3。

④注意事项

无论是哪一种方案，压力变送器都要与紧急切断阀连锁，防止调压器串压造成出口压力过高，保障最终的出气压力不超限。

4 结论

①采用辅助卸车系统，不仅能将CNG气瓶车内的余气(当车内压力小于4.0 MPa时)尽快卸到余气压力达到要求，还可以保证较大的瞬时流量。

②从安全角度对3种辅助卸车方案进行比较，认为第2种方案更具优势。在不影响供气量的前提下，不仅使CNG气瓶车的余气量更少，还大大缩短了卸车时间，提高了CNG气瓶车的运输能力，大大降低了综合运营成本。

本文作者：孙清泰王忙忙