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        1. 廣州微卓測(cè)控科技有限公司
          初級(jí)會(huì)員 | 第3年

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          CNG加氣站中的天然氣脫水工藝

          時(shí)間:2020/11/10閱讀:2487
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                             CNG加氣站中的天然氣脫水工藝

           

           

          CNG加氣站的原料氣一般為來(lái)自輸氣管道的商品天然氣,在加氣站中增壓至20~25MPa并冷卻至常溫后,再在站內(nèi)儲(chǔ)存與加氣。充裝在高壓氣瓶(約20MPa)中的CNG,用作燃料時(shí)須從高壓減壓至常壓或負(fù)壓,再與空氣混合后進(jìn)入汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒。由于減壓時(shí)有節(jié)流效應(yīng),氣體溫度將會(huì)降至-30℃以下。為防止氣體在高壓與常溫(尤其是在寒冷環(huán)境)或節(jié)流后的低溫下形成水合物和凍堵,故必須在加氣站中對(duì)原料氣深度脫水。

              CNG加氣站中的天然氣脫水雖也采用吸附法,但與NGL回收裝置中的脫水系統(tǒng)相比,它具有以下特點(diǎn):處理量很小;生產(chǎn)過(guò)程一般不連續(xù),而且多在白天加氣;原料氣已在上游經(jīng)過(guò)處理,露點(diǎn)通常已符合管輸要求,故其相對(duì)濕度小于100%。

              據(jù)了解,CNG加氣站中氣體脫水用的干燥劑在美國(guó)多為分子篩,俄羅斯以往多用硅膠,目前也用分子篩,我國(guó)則普遍采用分子篩。至于脫水后干氣的露點(diǎn)或水含量,則應(yīng)根據(jù)各國(guó)乃至不同地區(qū)的具體情況而異。我國(guó)GB 18047《車(chē)用壓縮天然氣》中規(guī)定,汽車(chē)用壓縮天然氣的水露點(diǎn)在汽車(chē)駕駛的特定地理區(qū)域內(nèi),在Z高操作壓力下,水露點(diǎn)不應(yīng)高于-13℃;當(dāng)Z低氣溫低于-8℃,水露點(diǎn)應(yīng)比Z低氣溫低5℃。CNG的脫水深度通常也可用其在儲(chǔ)存壓力下的水含量來(lái)表示。

          1. 天然氣脫水裝置在加氣工藝流程中的位置

              當(dāng)進(jìn)加氣站的天然氣需要脫水時(shí),脫水可在增壓前(前置)、增壓間(級(jí)間)或增壓后(后置)進(jìn)行,即根據(jù)其在CNG加氣工藝流程中的位置不同,又可分為低壓脫水(壓縮機(jī)前脫水)、中壓脫水(壓縮機(jī)級(jí)間)及高壓脫水(壓縮機(jī)后)三種。

              脫水裝置通常設(shè)置兩塔即兩個(gè)干燥器,一套系統(tǒng)在脫水,一套系統(tǒng)在再生。交替運(yùn)行周期一般為6~8h,但也可更長(zhǎng)。脫水裝置的設(shè)置位置應(yīng)按下列條件確定:所選用的壓縮機(jī)在運(yùn)行中,其機(jī)體限制冷凝水的生成量,且天然氣的進(jìn)站壓力能克服脫水系統(tǒng)等阻力時(shí),應(yīng)將脫水裝置設(shè)置在壓縮機(jī)前;所選用的壓縮機(jī)在運(yùn)行中,其機(jī)體不限制冷凝水的生成量,并有可靠的導(dǎo)出措施時(shí),可將脫水裝置設(shè)置在壓縮機(jī)后;所選用的壓縮機(jī)在運(yùn)行中,允許從壓縮機(jī)的級(jí)間導(dǎo)出天然氣進(jìn)行脫水時(shí),宜將脫水裝置設(shè)置在壓縮機(jī)的級(jí)間。此外,壓縮機(jī)汽缸采用的潤(rùn)滑方式(無(wú)油或注油潤(rùn)滑)也是確定脫水裝置在流程中位置時(shí)需要考慮的因素。

              在增壓前脫水時(shí),再生用的天然氣宜采用進(jìn)站天然氣經(jīng)電加熱、吸附劑再生、冷卻和氣液分離后,再經(jīng)增壓進(jìn)入進(jìn)站的天然氣脫水系統(tǒng)。再生用的循環(huán)風(fēng)機(jī)應(yīng)為再生系統(tǒng)阻力值的1.10~1.15倍。

              在增壓后或增壓間脫水時(shí),再生用的天然氣宜采用脫除游離液(水分和油分)后的壓縮天然氣,并應(yīng)由電加熱控制系統(tǒng)溫度。再生后的天然氣宜經(jīng)冷卻、氣液分離后進(jìn)入壓縮機(jī)的進(jìn)口。再生用天然氣壓力為0.4~1.8MPa或更高。

              低、中、高壓脫水方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。高壓脫水在需要深度脫水時(shí)具有優(yōu)勢(shì),但由于高、中壓脫水需要對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行必要的保護(hù),否則會(huì)因含水蒸氣的天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)而導(dǎo)致故障。

              天然氣脫水裝置設(shè)置在壓縮機(jī)后或壓縮機(jī)級(jí)間時(shí),壓縮天然氣進(jìn)入脫水裝置前,應(yīng)先經(jīng)過(guò)冷卻、氣液分離和除油過(guò)濾,以脫除游離的水分和油分。

          2. CNG加氣站天然氣脫水裝置工藝流程

          目前國(guó)內(nèi)各地加氣站大多采用國(guó)產(chǎn)天然氣脫水裝置,并有低壓、中壓、高壓脫水三類(lèi)。其中,低壓和中壓脫水裝置有半自動(dòng)、自動(dòng)和*三種方式,高壓脫水裝置只有全自動(dòng)一種方式。半自動(dòng)裝置只需操作人員在兩塔切換時(shí)手動(dòng)切換閥門(mén),再生過(guò)程自動(dòng)控制。在兩塔切換時(shí)有少量天然氣排放。全自動(dòng)裝置所有操作自動(dòng)控制,不需人員操作。在兩塔切換時(shí)也有少量天然氣排放。*裝置指全過(guò)程(切換、再生)實(shí)現(xiàn)*。這些裝置脫水后氣體的水露點(diǎn)小于-60℃。干燥劑一般采用4A或13X分子篩。

          半自動(dòng)和全自動(dòng)低壓脫水工藝流程見(jiàn)圖3-20。圖3-20中原料氣從進(jìn)氣口進(jìn)入前置過(guò)濾器,除去游離液和塵埃后經(jīng)閥3進(jìn)入干燥器A,脫水后經(jīng)閥5去后置過(guò)濾器除去吸附劑粉塵后至出氣口。再生氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入加熱器升溫,然后經(jīng)閥B進(jìn)入干燥器B使其再生,再經(jīng)閥27進(jìn)入冷卻器冷卻后去分離器分出冷凝水,重新進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓。

           

          *低壓脫水工藝流程見(jiàn)圖3-21。圖3-21中原料氣從進(jìn)氣口進(jìn)入前置過(guò)濾器,除去游離液和塵埃后經(jīng)閥1進(jìn)入干燥器A,脫水后經(jīng)止回閥和后置過(guò)濾器至出氣口。再生氣來(lái)自脫水裝置出口,經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入加熱器升溫,然后經(jīng)止回閥進(jìn)入干燥器B使其再生,再經(jīng)閥4進(jìn)入冷卻器冷卻后去分離器分出冷凝水,重新回到脫水裝置進(jìn)氣口。

           

          半自動(dòng)、全自動(dòng)和*中壓脫水流程與圖3-20、圖3-21基本相同,只是進(jìn)氣口來(lái)自壓縮機(jī)一級(jí)出口(或二級(jí)出口,但工作壓力不宜超過(guò)4MPa),出氣日去壓縮機(jī)二級(jí)入口(或三級(jí)入口)。

          高壓脫水裝置工藝流程見(jiàn)圖3-22。圖3-22中的氣體依次進(jìn)入前置過(guò)濾器、精密過(guò)濾器,除去游離液和塵埃后經(jīng)閥1進(jìn)入干燥器A脫水,然后經(jīng)后置過(guò)濾器和壓力保持閥送至順序盤(pán)入口。再生氣從裝置出口或低壓氣井(或低壓氣瓶組)引入,經(jīng)減壓后進(jìn)入加熱器升溫,然后進(jìn)入干燥器B使其再生,再經(jīng)閥4進(jìn)入冷卻器、分離器分出冷凝水后,進(jìn)入壓縮機(jī)前的低壓管網(wǎng)或放空。

          由于四川、重慶地區(qū)氣溫較高,川渝地區(qū)的商品氣中有一部分在管輸前未經(jīng)脫水,其水含量可達(dá)4.25g/m3(露點(diǎn)約為0℃)。針對(duì)這一特點(diǎn),為了減少CNG加氣站脫水裝置負(fù)荷和降低能耗,該地區(qū)CNG加氣站普遍采用高壓脫水裝置。至于其他地區(qū)加氣站當(dāng)其采用來(lái)自長(zhǎng)慶氣區(qū)輸氣管道或西氣東輸管道天然氣為原料氣時(shí),由于原料氣進(jìn)站時(shí)有一定壓力,而且已在上游經(jīng)過(guò)處理,因而普遍選用低壓脫水裝置。

          當(dāng)加氣站規(guī)模較小時(shí),其天然氣脫水裝置也可采用1臺(tái)干燥器,間斷脫水與再生。

          必須說(shuō)明的是,當(dāng)選用成套天然氣脫水裝置產(chǎn)品時(shí),如果其干燥劑床層高度和直徑是某一定值的話,則應(yīng)按照原料氣流量、實(shí)際水含量和該脫水裝置干燥劑床層的裝填量、有效濕容量和高度等核算一下實(shí)際脫水周期和達(dá)到透過(guò)點(diǎn)(轉(zhuǎn)效點(diǎn))的時(shí)間,并比較實(shí)際脫水周期是否小于達(dá)到透過(guò)點(diǎn)的時(shí)間.

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