CNG加气站可行性分析及运行维护研究.docx
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CNG加气站可行性分析及运行维护研究
CNG加气站可行性分析及运行维护研究
引言
随着天然气管道的建设,大规模的天然气利用催生了巨大的、快速发展的市场,西气东输管线、新疆管线、进口气管线、川渝管线等等的贯通,使得我国天然气CNG加气站面临空前的发展机会和前景,本文正是基于此对天然气汽车经济性、天然气CNG加气站经济性、CNG加气站建设程序、压缩机、加气站运行维护等做了深入的研究,详细的分析,以供企业决策参考。
一、天然气汽车经济性分析
一般情况下,要调动车主使用天然气的积极性,加速推进天然气汽车产业的发展,其中的一项重要条件就是天然气销售价格相对燃油必须有可观的利润,让终端消费者感受到经济石灰。
从国内推行CNG汽车的经验看,使用天然气替代燃油后,必须保证天然气汽车的运行费用较燃油车降低20%以上,以补偿投入的改装费或购置新车增加的费用,且需在1年左右的时间收回该部分资金并有盈余,这样车主才会主动“弃油用气”。
下面以广州地区2006年5月期间93号汽油为例,对天然气汽车的经济性进行分析。
93号汽油时常销售价格为4.5元/L,要确保天然气汽车在扣除车辆改装费用或购置单燃料新车增加的费用、检测费用后,实际支出费用教汽油车降低20%,天然气公交车、出租车所能承受的天然气气源见下表。
车辆类型
改装或购置新车增加的费用折算成没100km行程增加的费用/元
每100km行程燃料消耗量
每100km行程燃料费用/元
每100km行程费用合计/元
所能承受的天然气价格/远.M3
公
交
车
汽油车
0.00
32.00 L
144.00
144.00
—
汽油改装车
1.58
34.00 m3
113.62
115.20
3.34
CNG单燃料车
5.25
33.00 m3
109.95
115.20
3.33
出
租
车
汽油车
0.00
9.00 L
40.50
40.50
—
汽油改装车
0.81
9.53 m3
31.59
32.40
3.31
CNG单燃料车
1.32
9.00 m3
31.08
32.40
3.45
注:
①公交车的使用年限为8a,行使里程为12×104km/a;
②出租车的使用年限为4a,行使里程为13.6×104km/a。
通过对上表数据进行分析,结合对天然气汽车推广应用地区调研,可得出如下结果:
一、对于加气站销售价格,在93号汽油价格为4.5元/L的前提下,加气站管输天然气价格必须低于3.31元/m3,才能保证车主积极使用天然气。
由此可以得出:
管输天然气单价(单位为元/m3)必须低于93号汽油单价(单位为元/L)25%以上时,推广天然气汽车才具有一定经济优势。
二、与上述加气站销售价格相对应的各类加气站进站天然气价格:
1、CNG标准站(购销价差为0.60元/m3):
管输天然气进站价格必须低于2.71元/m3。
2、CNG加气子站(购销价差为0.55元/m3):
管输天然气进站价格必须低于2.76元/m3。
进站价格满足上述条件时,加气站云翳拟稿才具备一定的利润空间。
三、改装汽油公交车、出租车所增加的改装费和检测费用,每100km行程分摊费用分别为1.58元和0.81元。
四、单燃料公交车、出租车所增加的改装费和检测费用,每100km行程分摊费用分别为5.25元和1.32元。
总之,天然气作为汽车替代燃料,不仅具有社会效益,而且还有可观的经济效益。
二、加气站经济性分析
天然气加气站的经济性取决于政府扶持政策、加气站的建设造价、气源购销价差、实际销售量、运营成本及管理水平等多种因素。
对设计加气规模为1.5×104Nm3/d、造价在1000×104元左右、气源洁净、无脱硫和脱水设备的各类CNG汽车加气站主要运行成本及经济指标分析如下:
1、CNG标准站
若气源进站压力为0.3Mpa、电价为0.65元/(KW.h),加压至25.0Mpa,则标准站内电耗约0.25KW.h/m3,电费是主要运行成本,为0.16元/m3。
其余的费用是人工费和设备维修、折旧等费用,约0.12元/m3。
一般加气站实际销售量达到1.5×104Nm3/d,气源购销价差>0.16元/m3,即具有一定的赢利能力。
2、CNG加气子站
加压电费约0.12元/m3,可见,气源购销价差>0.55元/m3时即有赢利空间。
三、CNG加气站建设程序
-、选址
(1)业主熟悉建站政策和标准规范,在城区或交通主干道上,按靠近水、电、气源,靠近车源,加气方便,基本符合城市规划和标准规范中消防、环保、安全要求,初选建站地址;
(2)CNG主管部门(CNG专家)、建委、规划、消防、环保、涉及到现场定点。
(3)在国土部门办理土地征用手续和国证;
(4)在规划部门办理规划用地许可证、施工用地许可证。
二、立项
(1)业主向当地CNG产业主管部门或计委提出建站申请;
(2)提供相应资料:
立项报告、科研报告、选址定点报告;
(3)CNG产业主管部门或计委批准立项。
三、设计
(1)初步设计前,业主向设计单位提供资料:
站址地形图、天然气气质资料、气象资料、地震资料、水、电、气源资料、建站规模、设备初步选型、地勘资料、环保影响评价报告、文物调查资料等。
(2)甲级设计单位作初步设计:
总平面布置;单体(加气棚、站房等)建筑样式、风格;CNG加气站效果图;主要设备配置;工程总着造价;水、电、气工艺初设;说明是否符合国家标准、城市规划;加气站的消防、环保、安全等是否符合标准要求。
(3)初设审查:
CNG主管部门(CNG专家)、计委、建委、规划、消防、环保、安办、设计、业主参加,对初设进行评审;
(4)CNG主管部门或建委出具初设评审意见;
(5)施工图设计:
设计单位据此作CNG加气站工艺、总图、建筑、结构、电器、给排水、暖通设计,并出施工蓝图。
四、报建
(1)初设保消防、环保审查,出据审批意见,安办办理安全三同时证书;
(2)初设总平图(含消防、环保、安办审批意见)报规划审查,进行勘测,划红线;
(3)规划办理工程规划许可证;
(4)建委办理工程施工许可证;
五、建设
(1)办理设备、土建、安装、水、电、气工程、监理招标、签定合同;
(2)在质检站办理质检委托书;
(3)在建委办理合同签证;
(4)组织施工。
六、验收
(1)进行工程质检,出据质检报告;
(2)进行消防、安全、环保、压力容器等单项验收,并出据单项验收报告、危险化学品安全评价报告、防雷防静电检测报告、环保评价检测报告书;
(3)在安监部门办理化学危险品经运许可证、在质监局办理压力容器使用许可证、充装注册登记证;
(4)质监部门对加气机进行效验标定,出据计量使用许可证;
(5)员工到有关部门进行技术培训,取得上岗证;
(6)试运行、严守整改、完善;
(7)综合验收前:
业主准备申请竣工验收报告、相关批准文件、设计资料、施工资料、竣工资料、质检资料、监理资料、材料实验资料、财务决算资料、管理制度、事故处理应急预案等相关资料;
(8)CNG主管部门主持,建委、规划、消防、环保、安办、质监、CNG专家及设计、业主参加进行竣工验收,出据竣工验收报告;
(9)在CNG行业管理部门办理燃气经营许可证、工商行政管理局办理营业执照、燃气管理部门办理燃气自质证;
(10)投产经营。
四、压缩机组运行前的检查和准备方法
压缩机组是CNG加气站的核心设备。
所以压缩机组运行前的检查和准备也是至关重要的。
具体操作方法如下:
1、清除机座及机体各部位的水分、铁屑、泥砂等污物,清理机组周围及机组上的杂物、工具。
2、检查机组紧固连接情况,包括气缸螺栓、连杆螺栓、轴承螺栓,活塞杆并帽、曲轴箱与机座、机座与基础连接螺栓与其他各紧固连接部位是否正确,有无松动现象。
3、检查压缩机和各辅助装置,管路系统的装配、安装质量。
拆开压缩机气缸,检查安装是否正确,复查压缩机活塞前后死点间隙及活塞拉杆并帽的松紧程度。
确认安装全部工作已完成,质量达到规定要求。
4、检查控制柜上各种显示,控制仪表及安全保护装置工作是否正常,安装及接线是否正确可靠。
5、检查润滑系统各部位用油是否正确,油质是否清洁或变质,油量是否符合规定。
较长时间停用或新机初次使用,还应打开机身侧盖用油枪向十字头滑边,活塞杆等部位注入规定的润滑油,当环境温度低于5℃时,应将机组预热或将热油注入润滑系统。
6、在强制润滑系统中,将各压力油管在单向阀前松开,用手动柱塞泵泵油检查各注油管路是否畅通。
新机组在初次使用时,应将注油器注油泵的泵油量调至最大,机组正常工作150小时后,将油量调至正常工作范围。
7、有水冷却系统的机组,应检查冷却系统的水位是否在规定的位置,水质应为无腐蚀的清洁软水,其水质要求:
PH值,硬度小7-8于0.3mgm/kg。
水管路应阻塞畅通无空气阻塞情况。
8、检查增压站进、出站网压力与压缩机工况和气缸工作压力是否相匹配;检查过滤器工作是否可靠,防止开机后水和其它污物进入压缩机。
9、根据生产所需工况,检查调整进、排气管路上的阀门,检查调整压缩缸余隙,正确配置气缸上各进、排气阀。
10、调定仪表控制盘各自动控制及停机保护参数。
11、检查电气系统的安装、连接是否正确、可靠,自控系统是否灵敏可靠。
12、检查开关、按钮操作是否灵活,控制电力电缆连接点,即一次回路,二次回路是否接触良好。
检查一次回路,二次回路的绝缘电阻。
一次回路(即电力电缆)绝缘电阻在温度为15℃~35℃,湿度45~75%的环境中应不小于1MΩ/KV,二次回路绝缘电阻不小于2MΩ。
13、长期停用或压缩系统经过检修或新投放使用的机组应打开放空阀和进气阀,用0.15~0.30MPa左右压力的天然气置换压缩缸及其管路系统的空气,然后关闭进气及放空阀,开启旁通阀。
14、清除场地周围易燃品、杂物,将检测工具、仪器、仪表存放在固定的地点
五、压缩机组的安装
压缩机组的使用性能及寿命与基础的施工、安装的质量密切相关,因此,必须严格按照要求进行基础施工和机组安装。
(一)压缩机组的基础应根据机组基础图及现场土壤情况决定。
对于比较密实,承载能力较高的土壤,可按所提供的基础图施工,对于承载能力较差的土壤,可适当加大、加厚基础,以便把作用力分散到一个较大的面积上,保证机组安全、可靠运行。
(二)压缩机组底座安装
压缩机组底座安装前调平螺栓和地脚螺栓孔旁的基础面应修平,并对称的放好垫铁,机组就近并初步找正后即可向地脚螺栓孔内浇注30号混凝土(水泥:
细砂:
碎石—1:
2:
3),边浇边夯实。
压缩机的精确校平应在曲轴箱顶盖处检查,并通过调整底座下的垫铁,其纵、横向水平误差不应大于0.020MM/M。
在拧紧地脚螺栓后应注意核对其水平度,使不超过上述误差范围,以免底座变形影响机组的可靠运转。
二次灌浆时,应用水泥细砂将底座与基础间填满,并抹平,保证底座充分的接触支撑。
底座以外的基础表面应抹成一定的斜度或设置油水沟,以便排放油水。
(三)压缩机组传动装置的安装
压缩机组传动装置的准确安装是极为重要的。
主机传动采用刚柔相结合的模片联轴器,在校正电动机和与压缩机同轴度时,应同时使用两只百分表,校正同轴度及联轴器端面平行度;安装时应保证同轴度不大于0.15MM,联轴器端面平等度不大于0.15MM,联轴器安装完备后,应检查压缩机曲轴轴向间隙是否符合技术要求。
压缩机组的维护保养
良好的维护保养,是使压缩机组安全运行,延长使用寿命,并降低运行成本的基本保证。
为此,机组的维护保养应按正确的操作规程进行。
压缩机组的维护保养分为预防性维护、每班、每旬、半年、一年、三年维护保养。
每次保养作业后应认真做好保养记录。
(一)预防性维护保养
1、在维护保养中,首先应做到清洁,无论是润滑油还是冷却水,都应保持其清洁。
2、应保证曲轴箱和注油器内有足够的润滑油,并防止水或杂质进入润滑系统。
3、冷却系统应充满冷却水,不允许有气堵或泄漏。
4、机组启动前,使活塞处于不同的位置,手动注油器手压泵,以预润滑气缸、活塞杆。
5、对于刚启动的机组,启动后不要马上加载,应使其空转,待机组升温后再加载。
6、在机组的运行过程中,应避免超载运行。
7、对运转中发出的不正常响声和泄漏,应停机查找原因,排除后再启动运行。
(二)每班维护保养
1、检查并消除机组油、气、水泄漏现象,保持设备表面和环境的清洁。
2、监视检查润滑油油箱、注油器、曲轴箱油位、机油泵工作情况;机组各部位运转有无异响和振动。
3、检查压缩机系统进排气压力、温度和油压是否正常。
4、检查机组地脚螺栓和各连接部位紧固情况。
5、检查并排除分离器积液。
6、检查各控制仪表工作是否正常。
7、检查电气设备工作是否正常。
(三)每旬维护保养(250小时)
1、每班维护保养的全部内容。
2、检查联轴器连接情况。
(四)每月维护保养(700小时)
1、每旬维护保养的全部内容。
2、检查润滑油储油箱油位,适当补充新油。
3、检查润滑油滤清器压力降,允许压力降不大于0.042MPa,超过该值时应对滤清器滤芯进行清洗和吹扫。
4、给水泵轴承加注规定牌号的润滑脂。
5、检查清洗压缩机进、排气阀,更换损坏零件。
6、检查十字头销、活塞杆锁紧螺母的松紧程度。
7、检查清晰分离器滤芯及分离器排污装置。
(五)半年维护保养(4000小时)
1、每月维护保养的全部内容。
2、检查所有安全保护装置和仪控、电控系统的工作可靠性、灵敏度,并予以调校。
3、检查调整压缩缸活塞死点间隙,使缸头端为曲轴端间隙(冷态)的两倍。
4、更换曲轴箱内全部机油,清洗呼吸器。
5、检查、调整联轴器的对中情况。
6、清除压缩缸、活塞、活塞环以及排气口上的积极灰,检查记录活塞环、气缸磨损情况及活塞环开口间隙及侧向间隙,必要时进行修理或更换。
(六)一年维护保养(8000小时)
1、半年维护保养的全部内容。
2、清洗检查润滑装置、润滑系统管路及阀、泵等零部件,更换修理损坏件。
3、检查主轴承盖螺栓、连杆螺栓锁紧情况。
4、检查压缩缸活塞环及进排气阀钢垫和气阀弹簧,更换磨损及损坏件。
5、消除散热器,冷却器内外污物,检查有无泄漏及堵塞现象,并予以清除。
6、检查记录活塞杆磨损情况。
7、检查活塞杆填料的磨损和密封情况,更换磨损件。
8、检查记录十字头导承滑道间隙。
9、检查更换水泵密封和其他易损件。
(七)三年维护保养(24000小时)
1、一年维护保养的全部内容。
2、检查主机各主要零部件,例如轴瓦、轴颈、连杆、连杆铜套、十字头、十字头销、十字头滑道、活塞及拉杆、气缸、余隙缸等磨损情况及其损坏情况,并按需要进行修理和更换。
3、检查各管道系统、压力容器、阀件的腐蚀情况和损坏情况,并按压力容器安全管理规定对压力容器及管道进行内外部检验和水压试验。
(八)长期封存机组的维护保养
1、放尽冷却系统的冷却水。
2、排尽曲轴箱内润滑油、清洗箱内,十字头导承内等部位的油污,并在曲轴箱、十字头导承、连杆、十字头、活塞杆及填料等各部位均匀涂上优质防锈油脂。
3、清洗压缩缸及各气阀,并涂以防锈油。
4、清晰压缩缸及活塞,并涂以清洁润滑油。
5、在机组所有金属裸露外表面涂上防锈油脂。
6、采取必要的措施防止机组日晒雨淋及风沙或大气中的有害气体的侵蚀。
防止零件和工具的丢失与损坏。
(九)启封后的维护保养
1、拆下曲轴箱顶盖,检查曲轴和曲轴箱是否清洁,并按定量加入规定牌号的润滑油。
2、在各轴承、十字头及中体和活塞杆上注上润滑油。
3、清洗密封环,并上油。
4、排除注油器内旧的润滑油。
加入新油后,拆开每一根油管,手动注油器,检查润滑油是否能顺利到达每一注油点。
5、检查各重要螺栓、螺母是否松动。
六、CNG压缩机常见故障诊断和排除总结
cng压缩机在日常使用中会出现一些问题,对cng压缩机常见故障诊断和排除我们作出了如下总结,希望对大家有些帮助。
1、压缩机润滑系统
润滑系统出现故障,会给压缩机造成比较大的损坏,所以为了安全起见,控制系统都要让压缩机自动停机,并显示相应的故障代号或故障位置。
常见的故障可能有以下几种情况。
润滑油位过低
油位传感器(开关)位置过高。
当油位过低的故障代码出现时,观察压缩机端面的玻璃视窗中的油位是否在中线以上。
否则应将油位开关的安装位置予以调整。
如果确实缺油,应及时补充。
要注意油位应不低于中线。
润滑系统油压过低
油过滤器过脏,堵塞油路,压降增大,会使后续的管路油压降低。
应检查清理油过滤器或更换油过滤器元件。
油路系统漏油时油压必然降低,检查管路接头是否有漏油现象。
管路油压传感器失灵会产生虚假信息,检查压力传感器有无故障。
压力调节器调整不当,也会造成油压降低,应检查和调节油压调节器的位置。
润滑油系统油泵工作不正常,油压肯定降低,检查油泵。
如果在启动过程中出现油压低的故障信号而不能启动时,若在冬天有可能因温度低油粘度高,短时间油压达不到所致,可多起动几次就可恢复正常。
或者,由技术人员将预润滑泵延时工作时间设置适当加长即可。
气缸润滑系统缺油
油不流动传感器失灵往往产生错误信号,应首先检查或更换(大多情况是固化在壳体内的电池耗尽。
并不像厂商允诺的工作寿命6—10年,经常几个月就没电了)。
更换时应将整个总成全部换掉,否则仍然可以出现问题。
如果身边暂时没有备件,在确信系统并不缺油的前提下,为了不停机影响生产,亦可采取两种临时办法。
修改控制软件使计算机不再临测该信号。
或者,将传感器输出的两根信号线短接即可。
注意,这只能解决燃眉之急,其间必须经常用其它方法监测油路。
柱塞泵出现故障,无法向系统供油,应及时检查维修或更换。
润滑油分配器滑阀卡死。
一般是由润滑油中的杂质引起的。
不仅要将分配器分解清洗,还要进一步奁清润滑油不干净的原因,比如油过滤器过脏或破损,心陔立即清洗或更换过滤元件。
发令爆破片破裂。
这是由于管路油压过高引起的,先俭查润滑油分配器几个油输出口是否有油,符尤油就订能是分配器中的滑阀卡死,引起管路油压升高,将分配器分解清洗并更换爆破片后就Hf恢复正常单向阀忙化打不丌或者油箱出油口有杂物堵塞,使柱采泵吸不㈠由。
榆奄维修相关部位。
润滑油温过高
油冷却器内被杂物或赃物堵塞,冷却效率降低检查许予以清除。
油路机械式冷热转换阀(有些称静热力阀)故障使润滑油尼法经过油冷却器降温。
检查维修或更换转换阀.过滤器过脏堵塞后使油流不畅,阻力增加发热使油温歼,应清理或更换油过滤器芯。
涧滑油过脏或粘度过高,使摩擦面容易发热,带走热戢降低温度的效果变差,、更换合适的润滑油。
预润滑系统故障
油雁降低的主要原因是润滑油粘度过低或者夏季应用了冬季润滑油应更换粘度较高的润滑油,预润滑泵磨损、啮合间隙或端面问隙增大、漏油等故障也呵使油压降低。
应予检修或更换。
预润滑泵电机运转不正常,如不容易启动,或者运转一会儿又不转了。
预润滑泵电机大多选用110V/220V单相电机,当频率为60Hz(我国标准为50Hz)目.功率的选择刚好为临界状态,若负载略有增加,电机达不到额定转速,启动绕组分离不开,使转矩降低而不能启动,甚至把烧组烧坏。
我们曾遇到同样的电机和预润滑泵,同样的润滑油牌号和油压没定,有些加气站可正常运行,有些难于启动。
估计是电压和其它因素略有不同昕引起的。
这种情况多发生在压缩机站调试时i,解决的办法是更换频率为50Hz功率销大的电机即可。
2、压缩机进排气系统
2.1进气压力过低
输气管道的压力过低,尤其是加气站从城市管网的中压管道取气,在用气高峰时容易出现这种情况。
进站管道的气压还高于设备的最低进气压力时,压缩机就不能启动因为压缩机的进气压力的设定,是由压缩机一级入口处的传感器检测的。
其前面的脱水干燥器,还有大约0.03MPa—O.07MPa的压降.、尽管进站输气管道的气压还未到设定的近气压力的下限,但压缩机人口气压已到下限,所以压缩机保护停机。
出现这种情况时,可通过3种办法解决。
,如果压力低的不多,且是临时性的,可以通过汁算机将进气压力下限值略调低一些,等压力恢复后再调回来;如果是经常性的,可以将加收罐的反馈凋压器的压力适当调高一些,这应由有一定经验的人员进行,否则会引起其它故障;如果储气瓶组的压力较高,仍可给汽车加气,则等进口压力上升后再开机。
2.2进气压力过高
首选检查压缩机一级进气压力表(一般设在橇装箱体外壁)读数是否超过最高进气压力。
这种情况不多见,因为压缩机选型时已经考虑并允许管网的最高压力,如0.3MPa如果偶然超过03MN,但只要不超过控制设定的最高限,如O.48MPa,短时间运行是没有问题的,可以不管。
超过最高限,压缩机会自动停机,等待管网压力的降低。
如果长期超限就必须在进站管线中增加凋压器。
检查回收罐反馈压力调节器的设置是否正常(一般约高于压缩机一级进气压力3),否则应将该反馈压力适当凋低。
2.3排气压力过低
检查进气力是否过低。
过低的进气压力会使压缩机达到额定排气压力的时间加氏,而且后两级气缸的温升明显增加。
检查是否有泄漏。
排所管路系统的严重泄漏是造成排气压力过低的常见故障。
检查压缩机进排气阀。
,进气阀关闭不严,会使进气量减少,压力降低,最终的排气压力必然降低或使压缩时间延长;排气阀关闭不严,会绽压缩气体在进气冲程时返回气缸,减少了气量,也降低了排气压力。
检查进气是否有堵塞。
,进气管路的堵塞,增加了压降,减少了进气量.清理/更换过滤器芯子,以减少过滤器中的压降回收罐的气动放泄球阀关闭不严。
这将使压缩机排出的气体经过滤器不断进入回收罐,排气管路的压力自然降低,主要原因是气动执行器和球阀之间的转动拔又间隙过大,关不到位。
将位置调正关紧固后即可正常。
2.4排气压力过高
检查压缩机的阀。
如果出现在中问级,有可能是下一级进气阀开度不够、卡死或者排气阀不开。
检查排气管路中是否有堵塞。
如果中间级压力高,估计是过滤器堵塞。
如果是最终排气压力高,则应检查管路中的过滤器是否过脏,单向阀、限压阀是否失效,尤其是手动球阀往往维修后容易忘记打开。
监测控制系失灵。
最终排气压力达到设定值时(一般为25MPa)控制系统就会发出停机指令,如果控制系统失灵,例如压力传感器等元器件失效,就会使排气压力一直上升。
2.5排气量减小
检查是否有泄漏。
一
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