CNG是一種理想的車用替代燃料,具有成本低、效益高、無污染、使用安全便捷等特點[1]。由于我國CNG技術起步較晚、研究不夠深入,導致CNG加氣站工藝流程不盡合理、CNG壓縮機整體性能不夠優良,系統運行能耗高、效率低[2]。根據CNG壓縮機工藝流程,分析了影響能耗的關鍵參數,提出了對壓縮缸級間回氣冷卻、分離的節能技術。同時,結合現場條件完成了L-12/5-250型壓縮機第二、四級級間回氣管線加裝冷卻器的節能技術改造試驗。試驗結果表明:①降低了各級壓縮缸的進出口溫度;②不同原料氣進氣壓力下,CNG壓縮機單耗都有所下降,在0.35MPa的進氣壓力下得到了3.87%的節能效果。試驗結果驗證了該節能技術的可行性,對CNG加氣站的節能降耗具有指導意義。
1 重慶CNG維修CNG壓縮機工藝分析
CNG加氣站一般由天然氣預處理、壓縮、儲存、控制以及CNG售氣等5個系統組成[3]。CNG壓縮機是壓縮系統的核心部分,一般為多級壓縮,采用中間冷卻與分離方式降溫、脫液[4]。某加氣站采用2臺L-12/5-250型壓縮機,為2列四級壓縮(一、三級在豎直列,二、四級在水平列),中間冷卻,有油潤滑,氣缸和中間冷卻器為水冷結構,具有運轉平穩、排氣量大、適用范圍廣、維護費用低等優勢[5-6]。由于采用了級差式壓縮缸結構,同列壓縮缸壓力差別較大,氣體作用力差別較大,為了改善活塞桿的受力狀態和減小電機的負荷,在同列壓縮缸中間設有平衡腔來平衡活塞力[7]。L-12/5-250型壓縮機結構如圖1所示,其額定功率為126 kW,排氣量為12m3/min,進氣壓力為0.5MPa,排氣壓力為25MPa[8]。
L-12/5-250型壓縮機的工藝流程為:原料氣經過預處理,除去氣體中的硫和游離水,經CNG壓縮機逐級壓縮,級間壓縮氣體經過中間冷卻器冷卻和油水分離器分離出凝液和潤滑油,終將天然氣壓縮到25 MPa,隨后進入下一處理環節[9]。同時,由于L型四級壓縮機結構布局的關系,為回收平衡腔漏失的天然氣,把二、四級壓縮缸的第二、四級級間回氣(平衡腔漏失的天然氣)直接返回到一級壓縮缸再次壓縮[10]。
L-12/5-250型壓縮機第二、四級級間回氣未經過冷卻和分離而直接與原料氣混合后進入一級壓縮缸壓縮,由于第二、四級級間回氣溫度高,接近壓縮缸出口溫度,與原料氣混合后必然提高一級進氣溫度,而且第二、四級級間回氣所含的凝液和潤滑油等進入一級壓縮缸,減少了原料氣的吸入量,惡化了各級壓縮缸的工況,增加了各級冷卻器、分離器的負荷,必然降低壓縮機組的效率。
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