摘要：指出CNG氣瓶車卸車存在留有余氣和壓力較低時瞬時流量不足的問題，提出采用輔助卸車系統(tǒng)解決此問題。介紹輔助卸車系統(tǒng)的工作原理及流程，比較了3種輔助卸車系統(tǒng)的工藝流程。

關鍵詞：CNG減壓橇；  輔助卸車；  卸車效率；  瞬時流量；  CNG氣瓶車

Discussion on Assistant Unloading System for CNG Cylinder Vehicle

Abstract: The problems of residual gas and insufficient instantaneous flow at low pressure when unloading CNG from a cylinder vehicle are raised, and assistant unloading systems are proposed to solve the problems. The working principles and process flows of assistant unloading systems are introduced. The process flows of three assistant unloading systems are compared.

Key words: CNG decompression skid；assistant unloading；unloading efficiency；instantaneous flow；CNG cylinder vehicle

1概述

CNG減壓橇在運行過程中存在著一個困擾諸多用戶的問題：隨著CNG氣瓶車內(nèi)的壓力下降，其瞬時流量逐漸下降。以2 000 m³／h的CNG減壓橇為例，CNG氣瓶車內(nèi)壓力小于7.4 MPa時，瞬時流量小于2 000 m³／h，如果減壓橇后管道的儲氣能力小，便無法達到2 000 m³／h的供氣能力，需要更換下一輛CNG氣瓶車(新車)來滿足2 000 m³／h的流量要求，而前一輛CNG氣瓶車(老車)中仍留有余氣。留有余氣的老車重新回到母站充氣，這將增加很多運輸成本，同時也造成了運輸能力的下降。如果通過輔助卸車系統(tǒng)來優(yōu)先卸掉老車中的余氣，不僅解決了瞬時流量不足的問題，而且使老車中的余氣壓力達到要求。

2 輔助卸車系統(tǒng)工作原理及流程

輔助卸車系統(tǒng)是在CNG減壓橇中單獨設置一路卸車調(diào)壓系統(tǒng)，當CNG氣瓶車內(nèi)壓力低(一般小卸車柱入口于4.0 MPa)時，通過高壓閥組切換到輔助卸車路，后一輛CNG氣瓶車連接到主路。前一輛CNG氣瓶車中的低壓CNG通過輔助卸車路，先進入輔助卸車路中的調(diào)壓器，經(jīng)調(diào)壓后進入CNG主路二級調(diào)壓后的管道中。

輔助卸車系統(tǒng)實現(xiàn)老車優(yōu)先卸氣的原理在于：其調(diào)壓器出口壓力設定值(取0.35 MPa)稍高于主路二級調(diào)壓器的出l5壓力(取0.3 MPa)，因此優(yōu)先卸掉老車中的氣體。當后面連接的中壓管道用氣量很小時，中壓管道的壓力會大于0.3 MPa，這樣老車優(yōu)先新車卸車，且主路中沒有流量；但當中壓管道的用氣量大于老車的供氣量，造成中壓管道的壓力低于0.3 MPa時，雖然老車優(yōu)先卸車，但用氣缺口將由新車提供，此時新老車同時供氣。一定時間后(老車壓力從4.0 MPa降到0.6 MPa)，老車內(nèi)的余氣很少，此時老車返回CNG母站充氣。其卸車工藝流程見圖l。

3 3種輔助卸車系統(tǒng)

①方案1

輔助卸車系統(tǒng)的設計壓力選擇為4.0 MPa(工藝流程見圖1)，但一些大型燃氣公司技術(shù)人員擔心通過卸車柱高壓閥組切換新老車時會發(fā)生誤操作，誤將輔助卸車路閥門當成主路閥門開啟，使新車中壓力大于4.0 MPa的CNG(新車壓力一般在20 MPa以上)直接進入輔助卸車系統(tǒng)，發(fā)生超壓而出現(xiàn)危險。當然，打開高壓球閥的正確操作是右手握住球閥柄，左手慢慢磕右手，使得高壓球閥慢慢開啟。此時如果開錯球閥，由于慢慢開啟，球閥后管道壓力慢慢升高，當接近4.0 MPa時后面的放散閥會自動開啟，同時緊急切斷閥會連鎖切斷進氣，以保護下游調(diào)壓器等設備，此時操作人員應該發(fā)現(xiàn)誤操作并及時糾正。然而對于追求完美工藝的人來說，此種方式顯然存在不足。如需進一步提高安全系數(shù)，可通過提高部分管道的壓力級別來實現(xiàn)。

②方案2

將緊急切斷閥之前的輔助卸車系統(tǒng)設計壓力調(diào)高到25 MPa。這樣輔助卸車路與主路具備了相同的壓力級別，只是輔助卸車系統(tǒng)的工藝流程在圖1基礎上有所改變(見圖2)。

從卸車柱高壓閥組至輔助卸車路進口的管道也選用25 MPa的設計壓力。假如，在CNG氣瓶車壓力為20 MPa時開啟了輔助卸車路閥門，20 MPa的CNG通過高壓閥組進入輔助卸車系統(tǒng)，在緊急切斷閥之前，通過壓力變送器把超壓信號傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使緊急切斷閥切斷進氣，同時緊急切斷閥后的放散閥開啟，從而保證緊急切斷閥之后的壓力不會過高。因為緊急切斷閥與放散閥都稍有延時，所以緊急切斷閥與調(diào)壓器之間管道的實際壓力也要高于4.0 MPa(設計壓力可以選用5.0MPa，管材等要選用耐壓6.4 MPa的材料)，從而保證輔助卸車系統(tǒng)的安全。

有些學者認為如果瞬間20 MPa的CNG輸送過來并放散時，反沖力很大，可能造成放散閥及其連接閥門損壞或在瞬間來不及放散而造成危險。筆者認為這種情況出現(xiàn)的概率很低，因為誤操作時輔助卸車管道中CNG的壓力不是瞬間上升到20 MPa，而是有一個逐漸升高的過程，放散閥一旦達到起跳壓力就瞬間放散(因為放散閥是機械式，延時很短，可以忽略)；緊急切斷閥的延時時間也很短(≤1s)。在緊急切斷閥切斷進氣后，雖然緊急切斷閥前的壓力會繼續(xù)升高，但因緊急切斷閥前管道設計壓力為25 MPa，不會造成安全隱患；緊急安全閥之后的管道壓力可能會略高于運行壓力，由于放散閥的放散，此段管道內(nèi)的壓力不會高于運行壓力很多，而且在放散和調(diào)壓之后進入下游管道，壓力會迅速降下來，從而正常運行。  

③方案3

卸車柱入口到緊急切斷閥之間的管道設計壓力為25 MPa，緊急切斷閥之后的管道設計壓力為5.0 MPa。如果在卸車柱入口管道上安裝壓力變送器并在輔助卸車路進口前增加緊急切斷閥，就會達到更加安全的效果。緊急切斷閥與壓力變送器連鎖，保證CNG氣瓶車內(nèi)壓力高于4.0 MPa時，緊急切斷閥一直保持切斷狀態(tài)，只有當CNG氣瓶車內(nèi)壓力低于或等于4.0 MPa時，緊急切斷閥才會開啟。這樣就達到了更高的安全級別，即便操作人員誤將輔助卸車路閥門當成主路閥門開啟，仍不會使高于4.0 MPa的CNG進入輔助卸車系統(tǒng)。工藝流程見圖3。

④注意事項

無論是哪一種方案，壓力變送器都要與緊急切斷閥連鎖，防止調(diào)壓器串壓造成出口壓力過高，保障最終的出氣壓力不超限。

4 結(jié)論

①采用輔助卸車系統(tǒng)，不僅能將CNG氣瓶車內(nèi)的余氣(當車內(nèi)壓力小于4.0 MPa時)盡快卸到余氣壓力達到要求，還可以保證較大的瞬時流量。

②從安全角度對3種輔助卸車方案進行比較，認為第2種方案更具優(yōu)勢。在不影響供氣量的前提下，不僅使CNG氣瓶車的余氣量更少，還大大縮短了卸車時間，提高了CNG氣瓶車的運輸能力，大大降低了綜合運營成本。

本文作者：孫清泰王忙忙