CNG用天然气压缩机技术发展探讨

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:45

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1 CNG迅猛发展
　　1999年止，全国十二个示范省市加气(CNG)站近70座，清洁汽车(NGV)保有量不足万辆，经过四年时间的迅猛发展，至2003年10月止，全国16个示范省市CNG站已建成273座，NGV74852辆，LPG站建成282座，LPGV89475辆。
　　四川省2003年年底统计，CNG站已达156座，NGV45000辆。四川省自1989年，中国天然气总公司引进澳大利亚主机与国产设备配套建成第一座车用CNG充气站，经过十年探讨发展走上了一条成功之路。CNG事业随着西气东输进程，势必走向更健康的发展历程，西气东输计划2005年覆盖120个城市，2010年覆盖260个城市。CNG将在西气东输的大动脉沿线331个城市扎根、开花结果。为了CNG更快更健康的发展，本文对CNG核心设备之一，CNG站用天然气压缩机技术发展作一探讨。2 目前CNG用天然气压缩机存在问题和技术发展探讨
　　目前使用在CNG站中的天然气压缩机存在诸多不足之处，根据目前最新技术发展方向，能够改进的地方确实不少。
　　2.1 对压缩天然气净化无油认识不足
　　第一、CNG站进口澳大利亚PRESCON 3D350/6D/75R型天然气压缩机；进气压力0.17MPa，排气压力24.8MPa，转速575r/min，排气量250Nm3/h，3级压缩，W型，采用飞溅润滑。至今进口意大利SAFE(塞福)Sr1 W型压缩机、SW1 32F2-EM型仍为飞溅润滑。这种落后的技术导向，导致国内一些CNG用天然气压缩机制造厂，尽管其压缩机占据了CNG一定市场，但并未在气体的完全无油上下功夫。有的开始搞无油结构，搞了几年又倒退到有油润滑。有的对用户宣传无油，采用立式布置，气缸不注油等，但机身里的稀油沿着活塞杆往上窜入填料进入气缸，污染气体，此种压缩机应该正确定义为少油。如具备无油结构，至少在活塞杆上应设抛油环，抛油环随着活塞杆上、下移动，故必须在中间接筒部位加大于一个往复行程S的高度，其刮油装置必须把机身稀油刮干净返回机身，不得窜入或沿活塞杆向上爬进而通过填料带入气缸。如果在机身中体与气缸之间的接筒处暴露的活塞杆，经过运行一段时间至少有20~30mm长一段发黑，而其余部位发亮，这种现象肯定气体绝对无油。
　　意大利Nuovopiginone和美国Nowalk等公司为实现压缩机气体不含油，将机器设计为整体撬装，立式无油结构并采用AP1618规定的长形单室接筒，它用于无油润滑结构，具有足够的长度以防止带油进入气缸，活塞杆上装有防火花材料的抛油环，环一般设计成剖分结构。对于卧式要实现无油结构，气缸填料无油润滑，应采用长、短形双室接筒，并且可以实现易燃易爆气体的漏气回收，填料密封至多达到万分之五泄漏水平。一个普通小型CNG站用气10000Nm3/d，则漏气可达5Nm3/d故从节约能源的观点，应进行漏气回收。
　　解决CNG气体带油问题的根本办法，就是采用无油润滑压缩机。因为设计得再好的除油器也只能除去气体中直径大于1μm的油雾滴，但不可能除尽气体中的全部油雾。
　　气体带油就会污染储存容器，污染干燥剂，使汽车引擎提前点火，使汽车燃料供给系统中的调压阀发生胶结，甚至当排气温度过高，进而积碳，导致不安全事故发生。
　　2.2 关于采用倒级差活塞概念
　　有的CNG用压缩机为了追求降低高度，如在进气压力0.3MPa，排气压力25MPa时，两列四级压缩设计成两个倒级差缸(参照简图)。此种设计方案不可能实现气缸填料无油润滑，因为根据倒级差时活塞杆直径公式

　　求得 d——倒级差时，活塞杆直径mm
　　Di-1——为相邻低压级(盖侧)气缸直径
　　Psi——为轴侧吸入压力MPaA
　　Psi-1——为盖侧吸入压力MPaA
　　倒级差设计是针对化肥企业合成氨用氮氢气压缩机需采用四列六级压缩出现Ⅲ-平-Ⅴ，Ⅳ-平-Ⅵ，平衡段通入低压气，Ⅲ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ级高压等向平衡段泄漏，尤其是Ⅴ、Ⅵ级环的寿命短使泄漏更加恶化，甚至因泄漏造成10%以上输气量损耗，使合成氨减产10%以上，Ⅳ-平-Ⅵ等成为我国对动式四列压缩机回避高压填函的唯一方案。倒级差实际上等于一个双作用气缸，其气缸轴线方向的长度最短，故刚性最大，活塞力均匀，活塞环工作条件最佳，泄漏少。在制造、安装维修方面也最方便。

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