压缩天然气

2024年1月24日发(作者：2013款明锐参数)

压缩天然气

一、压缩天然气简介

压缩天然气（Compressed Natural Gas，简称CNG）是天然气在环境温度为-40℃至50℃经过脱硫、脱水并加压至20-25MPa后以气态储存在容器中的天然气。CNG是一种理想的车用替代能源，具有成本低、效益高、无污染、使用安全便捷等特点，主要用于出租车等各类短途车辆，也可作为城镇居民、中小工业企业及商业用户气源。

随着我国对环境保护工作的重视和能源结构的调整，CNG技术得到快速发展及推广应用，并展现出广阔的前景。CNG作为汽车燃料在环保和经济效益方面主要表现在以下几个方面：

1、环境污染少

天然气作为气体燃料比固体或液体燃料燃烧更完全、彻底。由于天然气含碳量相对较低，燃烧时单位热值所产生的CO2比石油低约30%，比煤炭低约43%，废气排放总量约是汽油燃料的1/5。因此，压缩天然气技术能减轻大气污染和温室效应，有利于环境保护。

2、延长汽车使用寿命

压缩天然气汽车技术以气代油，设备腐蚀小，燃烧后结炭少，可降低机械摩擦的耗损，减少发动机维修，延长其使用寿命，且发动机噪音小，操作方便。

3、经济效益好

压缩天然气技术的应用，大大降低了燃料和机车维护的成本，经济效益可观。据统计数据，压缩天然气汽车较普通燃油汽车燃料费节约近1/3，维护维修费用下降40%，发动机寿命延长2-3倍，大修间隔里程延长2万-2.5万km,可减少50%的机油用量，经济效益非常明显。

4、实用性好

中国石油资源严重不足，而天然气资源较为丰富，压缩天然气技术的应用可在一定程度上弥补石油紧缺的困境。压缩天然气热值高、挥发性好，冷热启动驾驶性能好，尤其在冬季寒冷地区的启动性能好。

5、安全性好

压缩天然气的压缩、储运、减压、燃烧过程，都是在密闭状态下进行的，且压缩天然气储气瓶和相关汽车配件的加工、制造、安装有严格的规范和标准，可确保安全，不易发生泄漏。天然气比空气轻，即使有泄漏，在高压下也会迅速扩散，不易着火。天然气燃点为650℃-700℃，不易发生燃烧。

二、压缩天然气技术指标

目前，压缩天然气执行标准为GB18047-2000《车用压缩天然气》，主要技术指标如下：

CNG技术指标

项目

高位发热量,MJ/m3

总硫(以硫计),mg/m3

硫化氢,mg/m3

二氧化碳yco2,％

氧气yo2,％

水露点,℃

技术指标

>31.4

≤200

≤15

≤3.0

≤0.5

在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃;当最低气温低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃

注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa,20℃

三、压缩天然气的应用方式

我国CNG应用技术已经比较成熟，目前除了应用于城市天然气汽车之

外，对城镇的天然气供应也已陆续开始。压缩天然气按用途分为车用和民用两类，两类用户的应用方式包括压缩天然气汽车加气站、压缩天然气储配站和压缩天然气瓶组供应站。

（一）汽车加气供应方式

压缩天然气汽车加气站是由高、中压输气管道或气田的集气处理站等引入天然气，经净化、计量、压缩并向气瓶车或气瓶组充装压缩天然气的站场。

1、CNG加气站的发展概况

三十年代初，富气贫油的意大利首先研制了压缩天然气汽车。经过七十多年的发展，据统计，目前全世界约有600万辆燃气汽车，其中CNG汽车110万辆，已建成4000余座CNG加气站。其中，意大利、荷兰、澳大利亚、美国、日本、新西兰、韩国、加拿大和阿根廷等国发展较快，燃气汽车的保有量已达到汽车总量的5%-15%左右。

天然气作为汽车燃料的使用，在中国经历了两个阶段。第一个阶段为六十年代初期，我国开发了第一代天然气汽车，采用橡胶气包固定于车顶，行程只有十几公里，显得笨重而又不美观；八十年代末期，我国研制成功了第二代高压天然气汽车——CNG汽车，并以极大的优势取代了气包天然气；九十年代中期，我国开始进行CNG 汽车的推广工作，自1999年起，我国开始在北京等12个试点城市开展了“空气净化工程---清洁汽车行动”，以治理汽车尾气对环境造成的污染，其中发展CNG 汽车是该行动的重点之一。北京更是提出自2004年起，城市公交车尾气要求达到欧洲Ⅱ排放标准；到2008年，北京90%的客车要装配尾气优于欧洲Ⅱ排放标准的清洁型CNG 发动机。CNG 技术未来在中国将有更广阔的应用前景。截止2009年11月，我国已建成加气站730多座，改造汽车近30万辆。

燃气汽车在世界范围内迅速发展的主要原因是能源与环保，而发展燃气汽车除了政府的政策支持和导向外，还需具备包括气、车、站等三大技

术要素在内的必备条件。燃气汽车发展的三大技术要素所涉及的内容有：“气”：气源、气种、气质、气价——生产、运输、储存、充装；“车”：车型、车种、排放、车资——匹配、批量、工况、净化；“站”：站址、规范——选址、设备、建设、管理。

2、压缩天然气加气站分类及储气规模

压缩天然气汽车加气站是生产和销售压缩天然气的场所，是组成压缩天然气生产与使用的重要部分。根据站区现场或附近是否有管道天然气，CNG加气站一般可分为3种类型：加气母站、常规加气站和加气子站。

CNG加气站储气设施的总容积应根据加气汽车数量、每辆汽车加气时间等因素综合确定，在城市建成区内储气设施的总容积应符合下列规定：管道供气的加气站固定储气瓶（井）不应超过18m3;加气子站的站内固定储气瓶（井）不应超过8m3，车载储气瓶的总容积不应超过18m3。

对于加油和压缩天然气加气合建站，管道供气的加气站储气设施总容积不应超过12m3,；加气子站储气设施总容积不应超过18m3。

（二）压缩天然气储配站减压供气

压缩天然气储配站是具有将槽车、槽船运输的压缩天然气进行卸气、加热、调压、储存、计量、加臭，并送入城镇燃气输配管道功能的站场。其功能主要有：

1、作为在管道天然气到达之前的过渡阶段主气源；

2、作为已有天然气城镇的季节性调峰气源或应急补充气源；

3、作为中小城镇的主气源；

4、作为城镇工业、商业用气的主气源。

（三）压缩天然气瓶组减压供气

压缩天然气瓶组供气站是采用压缩天然气气瓶组作为储气设施，具有将压缩天然气卸气、调压、计量和加臭，并送入城镇燃气输配管道功能的设施。

由于城市燃气管网建设不能与住宅开发建设同步，而居民小区建设必须同步配套燃气管道，在建设大型站场尚不具备条件的情况下，采用瓶组减压供气站作为居民小区的过渡气源是一种有效的供气方法。压缩天然气瓶组供应中小城镇的燃气利用，工艺简单，投资少，见效快，同时有利于改善空气质量，提高了人民生活水平。

四、CNG加气站及其工艺流程

CNG加气站主要由6个系统组成：天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、压缩天然气加气系统、控制系统。

根据天然气原料气的组分、压力及工艺方法的不同，压缩天然气加气站可选择相应的工艺流程。

1、CNG母站

CNG母站是生产和供应压缩天然气的加工工厂，主要服务对象为CNG子站及部分工商业用户。天然气加气母站宜选择在来气压力较高的长输管线附近或与城市门站、储配站合建。加气母站内按功能分区布置，由生产区和经营区组成。生产区包括工艺、储气区，设有过滤、稳压、计量、脱水净化等工艺，天然气压缩机，CNG储气钢瓶组等；经营区包括加气柱、营业、计算机及控制室、冷却水循环泵、配电间等。输送的高压天然气经过滤分离计量后稳压，再经干燥脱水进入天然气压缩机，加压至25MPa，加压后天然气经程序控制器选择安排，进入高中低压储气瓶组或给CNG运瓶车的高压储气管束充气。加气母站也可根据需要增设天然气售气机向燃气汽车售气。当高压储气瓶组存气不足时，经程序控制器，天然气可经压缩机加压直接供给售气机，经计量向燃气汽车售气。母站多建在天然气主管线分输站旁，占地30亩左右，规模为100000-300000Nm3/d左右。一般一个加气母站要供应3-5个加气子站，可以辐射100km左右范围的加气子站。工艺流程示意图如图所示：

2、CNG常规站

常规站又称标准站，建在天然气管线通过的地方，从天然气管线直接取气，进站压力0.4MPa，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机压缩至25MPa，然后进入储气瓶组存储或通过售气机直接给车辆加气。通常常规站日加气量在10000Nm3-20000Nm3。工艺流程示意图如图所示：

3、CNG子站

CNG子站是直接为汽车储气瓶充装压缩天然气的专用场所，主要服务对象为城市出租、公交等短途车辆。天然气运瓶车携带高压管束至天然气加气子站，高压管束中的高压天然气经程序控制器选择顺序安排，进入子站内高中低压储气瓶组，储气瓶组天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车计量售气。当高压储气管束存气压力不足时，可通过站内天然气压缩机加压，经程序控制器向站内瓶组供气，或直接供给售气机经计量向燃气汽车售气。其主要气源来自CNG母站，一般建设在城市市区及周边方便车辆加气的地方，或者建设在没有天然气管线的地方，占地面