浅谈CNG加气站的供销气差率

摘 要

摘要：近几年，在国家大力提倡“节能减排”和利用绿色能源的政策下，压缩天然气(CNG)汽车在迅速发展，在CNG加气站运行管理中，天然气供销差率是影响CNG加气站的经济效益主
摘要：近几年，在国家大力提倡“节能减排”和利用绿色能源的政策下，压缩天然气(CNG)汽车在迅速发展，在CNG加气站运行管理中，天然气供销差率是影响CNG加气站的经济效益主要原因，本文通过分析影响CNG加气站供销气差率的原因，找出解决问题的办法，一方面可以减少天然气排放，起到节省能源，提高CNG加气站的经济效益；另一方面提高加气站的整体管理水平。
关键词：节能减排；CNG；供销气差率
1 前言
    随着我国国民经济和汽车工业的迅猛发展，对能源的需求越来越大；石油大量消耗和汽车尾气大量排放加重了我国的环保压力，再加上国际石油价格不断攀升，迫切需要我们寻找新的替代能源。我国“十一五”规划纲要提出了“节能减排”的工作部署，2008年各地市把“节能减排”工作作为一把手工程，这是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。而CNG汽车是清洁能源汽车中较理想的一种。“西气东输”工程为下游用户的城市提供了难得的机遇。在我国，CNG汽车加气站的发展呈蓬勃之势，许多城市都迅速建设CNG加气站。但在CNG加气站运行过程中，如何既能降低供销差率，又能公正、准确地对天然气进行计量，已经成为燃气企业生产经营管理中一项重要工作。
2 影响CNG加气站供销气差率的主要原因
2.1 影响CNG液压子站的供销气差率
    2.1.1 CNG液压子站购气量与销售气量的偏差大
    液压子站的购气量是槽车在母站的充装气量。母站充装一般通过加气机给槽车加气，目前，国内加气母站采用的加气机，无论是进口的还是国产的，其核心绝大多数采用进口的质量流量计(如美国的罗斯特质量流量计、丹麦massflo质量流量计和德国promass60型质量流量计)，目前，绝大部分质量流量计是依据科氏力原理来测量流体的质量流量的。科氏力是指物体在旋转系统中作直线运动时所受的力：
    Fc=2×△m(v.W)式中，Fc为科氏力；△m为移动物体的质量；W为角速度；v为旋转或震动时的径向速度。由此可见，科氏力与运动流体的质量△m、速度v成正比，即与流体的质量流量成正比，而与流体温度、压力、粘度及流量特性等无关。式中恒定的角速度W可以用流量计测量管的震动来代替，当流体流过两根平行的(或其他形式的)测量管时，测量管受科氏力的作用产生反向振动。在测量管中产生的科氏力会引起测量管变形，从而产生进口和出口的相位差，通过入口和出口的相位传感器即可测出测量管的震动相位。
    加气机厂家之所以选择质量流量计，是为了避免密度、温度等物理因素的变化对天然气计量的影响。根据物理学原理，单位体积的气体，当质量一定时，气体的密度与体积大小成反比，而加气机通过密度设定，将质量换算为体积，作为计量。加气机的密度设定是由厂家出厂前设置的，加气机质量流量计的天然气密度值一般为0.64kg/m3～0.74kg/m3。
    CNG加气母站和CNG加气子站通常不在同一城市，母站加气机和子站销售的加气机可能不是同一厂家的，即使是同一厂家的，出厂时密度设置值也不可能完全一样，另外，充装时温度和加气速度不同，这就造成了母站加气机和子站销售的加气机质量流量计的天然气密度是一个不确定因素，CNG加气子站购气量和销售气量不可能是完全吻合的，天然气体积实际偏差在5%～10%范围之间。一座CNG加气站日供气能力按20000m3计算，每天损失气量为1000m3～2000m3左右。
2.2 CNG加气标准站、加气母站的供销气差率
    2.2.1 高压天然脱水装置天然气排污放散量
    天然气在加气站脱水采取两种方式，一种是前置干燥塔，即压缩机前脱水，脱水装置采用固体吸附法，采用活性氧化铝-分子筛或硅胶-分子筛两级脱水装置；另一种是后置干燥塔，即压缩后深主脱水，采用分子筛一级脱水装置。
    干燥塔的前、后置过滤器每天排污一次，排污时间一般为5s，排污管直径为D=0.1m，压缩天然气温度t=50℃
高压天然气放散时出口流速为临界流速，根据工程热力学计算公式，临界流速为：
 
   Cc—出口流速，m3/s
   n—绝热指数，对于多原子气体，n取1.30
   R—气体常数，R=Ro/M，M为分子量
   对于空气R=287，天然气R=519.6J/kmol·k
   T1—进口气体温度，高压天然气T1=333K
   根据上式可知放散过程下的出口流速仅与气体的种类、进口气体温度及气体的绝热指数有关，与放散管截面积无关。
    将天然气参数代A式1-1，得：
    Cc=442.3m/s
    三个排污口天然气的放散量(工况)
    V1=3CcπD2t/4=3×442.3×3.14×0.01×0.01×5/4=0.52m3
    由气体理想状态方程
    P1V1T1==P2V2T2
    P1=25MPa
V1=0.52m3
T1=273+50=333K
   P2=0.1MPa
   T2=273+20=293K
   所以V2=P1V1T2/P2T1=114.4Nm3
   每天排污放散的天然气为114.4m3，一个月放散的天然气为3432m3左右，每立方米天然气按3.3元计算，一个月加气站直接经济约11325.67元。
    2.2.2 加气标准站、加气母站压缩机放散量
    压缩机在停机、维修时需要将压缩机中的气体进行逐级放散，压缩机在运行过程中，停机和维修次数越多，放散量越多。
    2.2.3 加气标准站、加气母站储气瓶组放散量
    储气瓶组的放散与气质有关，气质越差，定期排放的次数越多。
3 降低供销气差率的措施
3.1 降低CNG液压子站购销气差率的措施
    降低CNG液压子站购销气差率的措施有两种：一种是改变加气机的计量单位，把元/m3改为元/kg，真正意义发挥质量流量计的作用，实现天然气以质量计
量，避免因天然气密度值不同而影响体积误差。另一种是对加气母站和加气子站的天然气进行气质进行分析，根据气质情况，统一设定加气机的密度值，达到购气和售气的计量标准统一，尽量缩小天然气购销气差率。
3.2 降低高压天然脱水装置天然气排污放散量的措施
    在高压天然气脱水装置后设置高压回收罐和高中压调压器，先将经高压脱水装置的天然气回收到高压回收罐中，然后经高中压调压器把天然气降低到进站天然气压力范围内，输送到压缩机前管道中，循环利用。此措施需要根据高压脱水装置放散量，设计合理的高压回收罐和选择合理的高中压调压器。
3.3 降低加气标准站、加气母站压缩机放散量的措施
    合理安排压缩机运行时间，减少压缩机的停开机次数和维修次数，减少压缩机向空气中的排放量。
3.4 降低加气标准站、加气母站储气瓶组放散量的措施
    利用国内外先进的脱水、脱硫装置，提高压缩天然气的质量，减少储气瓶组排污放散量。
4 结论
    随着国内CNG加气业务迅速发展，CNG加气站的供销差问题已引起加气站管理部门的高度重视，如何有效地降低CNG加气站供销差率成为国内燃气行业管理中一项重要工作，也是衡量加气站“节能、减排和增效”工作的重要指标，本文结合CNG加气站管理的实际情况，分析了影响供销差率的几个重要因素及采取的相应措施，目的是能有效地降低供销气差率，增加CNG加气站的经济效益，提高CNG加气站的管理水平。
 
(本文作者：白永锋 新乡新奥燃气有限公司 453000)