摘要：近幾年，在國家大力提倡“節(jié)能減排”和利用綠色能源的政策下，壓縮天然氣(CNG)汽車在迅速發(fā)展，在CNG加氣站運(yùn)行管理中，天然氣供銷差率是影響CNG加氣站的經(jīng)濟(jì)效益主要原因，本文通過分析影響CNG加氣站供銷氣差率的原因，找出解決問題的辦法，一方面可以減少天然氣排放，起到節(jié)省能源，提高CNG加氣站的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面提高加氣站的整體管理水平。
關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；CNG；供銷氣差率
1 前言
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，對能源的需求越來越大；石油大量消耗和汽車尾氣大量排放加重了我國的環(huán)保壓力，再加上國際石油價(jià)格不斷攀升，迫切需要我們尋找新的替代能源。我國“十一五”規(guī)劃綱要提出了“節(jié)能減排”的工作部署，2008年各地市把“節(jié)能減排”工作作為一把手工程，這是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。而CNG汽車是清潔能源汽車中較理想的一種。“西氣東輸”工程為下游用戶的城市提供了難得的機(jī)遇。在我國，CNG汽車加氣站的發(fā)展呈蓬勃之勢，許多城市都迅速建設(shè)CNG加氣站。但在CNG加氣站運(yùn)行過程中，如何既能降低供銷差率，又能公正、準(zhǔn)確地對天然氣進(jìn)行計(jì)量，已經(jīng)成為燃?xì)馄髽I(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理中一項(xiàng)重要工作。
2 影響CNG加氣站供銷氣差率的主要原因
2.1 影響CNG液壓子站的供銷氣差率
2.1.1 CNG液壓子站購氣量與銷售氣量的偏差大
液壓子站的購氣量是槽車在母站的充裝氣量。母站充裝一般通過加氣機(jī)給槽車加氣，目前，國內(nèi)加氣母站采用的加氣機(jī)，無論是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，其核心絕大多數(shù)采用進(jìn)口的質(zhì)量流量計(jì)(如美國的羅斯特質(zhì)量流量計(jì)、丹麥massflo質(zhì)量流量計(jì)和德國promass60型質(zhì)量流量計(jì))，目前，絕大部分質(zhì)量流量計(jì)是依據(jù)科氏力原理來測量流體的質(zhì)量流量的?？剖狭κ侵肝矬w在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中作直線運(yùn)動時(shí)所受的力：
Fc=2×△m(v.W)式中，F(xiàn)c為科氏力；△m為移動物體的質(zhì)量；W為角速度；v為旋轉(zhuǎn)或震動時(shí)的徑向速度。由此可見，科氏力與運(yùn)動流體的質(zhì)量△m、速度v成正比，即與流體的質(zhì)量流量成正比，而與流體溫度、壓力、粘度及流量特性等無關(guān)。式中恒定的角速度W可以用流量計(jì)測量管的震動來代替，當(dāng)流體流過兩根平行的(或其他形式的)測量管時(shí)，測量管受科氏力的作用產(chǎn)生反向振動。在測量管中產(chǎn)生的科氏力會引起測量管變形，從而產(chǎn)生進(jìn)口和出口的相位差，通過入口和出口的相位傳感器即可測出測量管的震動相位。
加氣機(jī)廠家之所以選擇質(zhì)量流量計(jì)，是為了避免密度、溫度等物理因素的變化對天然氣計(jì)量的影響。根據(jù)物理學(xué)原理，單位體積的氣體，當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，氣體的密度與體積大小成反比，而加氣機(jī)通過密度設(shè)定，將質(zhì)量換算為體積，作為計(jì)量。加氣機(jī)的密度設(shè)定是由廠家出廠前設(shè)置的，加氣機(jī)質(zhì)量流量計(jì)的天然氣密度值一般為0.64kg/m3～0.74kg/m3。
CNG加氣母站和CNG加氣子站通常不在同一城市，母站加氣機(jī)和子站銷售的加氣機(jī)可能不是同一廠家的，即使是同一廠家的，出廠時(shí)密度設(shè)置值也不可能完全一樣，另外，充裝時(shí)溫度和加氣速度不同，這就造成了母站加氣機(jī)和子站銷售的加氣機(jī)質(zhì)量流量計(jì)的天然氣密度是一個(gè)不確定因素，CNG加氣子站購氣量和銷售氣量不可能是完全吻合的，天然氣體積實(shí)際偏差在5%～10%范圍之間。一座CNG加氣站日供氣能力按20000m3計(jì)算，每天損失氣量為1000m3～2000m3左右。
2.2 CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站、加氣母站的供銷氣差率
2.2.1 高壓天然脫水裝置天然氣排污放散量
天然氣在加氣站脫水采取兩種方式，一種是前置干燥塔，即壓縮機(jī)前脫水，脫水裝置采用固體吸附法，采用活性氧化鋁-分子篩或硅膠-分子篩兩級脫水裝置；另一種是后置干燥塔，即壓縮后深主脫水，采用分子篩一級脫水裝置。
干燥塔的前、后置過濾器每天排污一次，排污時(shí)間一般為5s，排污管直徑為D=0.1m，壓縮天然氣溫度t=50℃
高壓天然氣放散時(shí)出口流速為臨界流速，根據(jù)工程熱力學(xué)計(jì)算公式，臨界流速為：
Cc—出口流速，m3/s
n—絕熱指數(shù)，對于多原子氣體，n取1.30
R—氣體常數(shù)，R=Ro/M，M為分子量
對于空氣R=287，天然氣R=519.6J/kmol·k
T1—進(jìn)口氣體溫度，高壓天然氣T1=333K
根據(jù)上式可知放散過程下的出口流速僅與氣體的種類、進(jìn)口氣體溫度及氣體的絕熱指數(shù)有關(guān)，與放散管截面積無關(guān)。
將天然氣參數(shù)代A式1-1，得：
Cc=442.3m/s
三個(gè)排污口天然氣的放散量(工況)
V1=3CcπD2t/4=3×442.3×3.14×0.01×0.01×5/4=0.52m3
由氣體理想狀態(tài)方程
P1V1T1==P2V2T2
P1=25MPa
V1=0.52m3
T1=273+50=333K
P2=0.1MPa
T2=273+20=293K
所以V2=P1V1T2/P2T1=114.4Nm3
每天排污放散的天然氣為114.4m3，一個(gè)月放散的天然氣為3432m3左右，每立方米天然氣按3.3元計(jì)算，一個(gè)月加氣站直接經(jīng)濟(jì)約11325.67元。
2.2.2 加氣標(biāo)準(zhǔn)站、加氣母站壓縮機(jī)放散量
壓縮機(jī)在停機(jī)、維修時(shí)需要將壓縮機(jī)中的氣體進(jìn)行逐級放散，壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，停機(jī)和維修次數(shù)越多，放散量越多。
2.2.3 加氣標(biāo)準(zhǔn)站、加氣母站儲氣瓶組放散量
儲氣瓶組的放散與氣質(zhì)有關(guān)，氣質(zhì)越差，定期排放的次數(shù)越多。
3 降低供銷氣差率的措施
3.1 降低CNG液壓子站購銷氣差率的措施
降低CNG液壓子站購銷氣差率的措施有兩種：一種是改變加氣機(jī)的計(jì)量單位，把元/m3改為元/kg，真正意義發(fā)揮質(zhì)量流量計(jì)的作用，實(shí)現(xiàn)天然氣以質(zhì)量計(jì)
量，避免因天然氣密度值不同而影響體積誤差。另一種是對加氣母站和加氣子站的天然氣進(jìn)行氣質(zhì)進(jìn)行分析，根據(jù)氣質(zhì)情況，統(tǒng)一設(shè)定加氣機(jī)的密度值，達(dá)到購氣和售氣的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，盡量縮小天然氣購銷氣差率。
3.2 降低高壓天然脫水裝置天然氣排污放散量的措施
在高壓天然氣脫水裝置后設(shè)置高壓回收罐和高中壓調(diào)壓器，先將經(jīng)高壓脫水裝置的天然氣回收到高壓回收罐中，然后經(jīng)高中壓調(diào)壓器把天然氣降低到進(jìn)站天然氣壓力范圍內(nèi)，輸送到壓縮機(jī)前管道中，循環(huán)利用。此措施需要根據(jù)高壓脫水裝置放散量，設(shè)計(jì)合理的高壓回收罐和選擇合理的高中壓調(diào)壓器。
3.3 降低加氣標(biāo)準(zhǔn)站、加氣母站壓縮機(jī)放散量的措施
合理安排壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間，減少壓縮機(jī)的停開機(jī)次數(shù)和維修次數(shù)，減少壓縮機(jī)向空氣中的排放量。
3.4 降低加氣標(biāo)準(zhǔn)站、加氣母站儲氣瓶組放散量的措施
利用國內(nèi)外先進(jìn)的脫水、脫硫裝置，提高壓縮天然氣的質(zhì)量，減少儲氣瓶組排污放散量。
4 結(jié)論
隨著國內(nèi)CNG加氣業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，CNG加氣站的供銷差問題已引起加氣站管理部門的高度重視，如何有效地降低CNG加氣站供銷差率成為國內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)管理中一項(xiàng)重要工作，也是衡量加氣站“節(jié)能、減排和增效”工作的重要指標(biāo)，本文結(jié)合CNG加氣站管理的實(shí)際情況，分析了影響供銷差率的幾個(gè)重要因素及采取的相應(yīng)措施，目的是能有效地降低供銷氣差率，增加CNG加氣站的經(jīng)濟(jì)效益，提高CNG加氣站的管理水平。
(本文作者：白永鋒 新鄉(xiāng)新奧燃?xì)庥邢薰?453000)
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