【正文】 ，還可以節(jié)省汽車運行的成本。 汽車的發(fā)展 歷史 已有百年 之多 ，許多國家 也 將汽車工業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)，它對人類的 生活和社會 的 發(fā)展 已經(jīng) 起到了巨大的推動作用，但 是，它 也對人類 的 生存環(huán)境造成了嚴(yán)重 的 污染。這是由于資源豐富，價格較便宜，容易儲存，而且燃燒后對環(huán)境污染很小。預(yù)計未來的 20~30 年將是我國天然氣儲量快速增長時期。由于汽車數(shù)量的激增， 導(dǎo)致其 排放 的 廢氣中 的 有害成分對環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重。 CNG 汽車行業(yè)在我國具有廣闊的發(fā)展市場，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，對汽車的需求量也逐漸增多，人們環(huán)境意識也逐漸提高，更傾向于選購低消耗、低排放量的汽車，再加上國家對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的扶持，我國的天然氣汽車行業(yè)的發(fā)展，不管是在技術(shù)上，還是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，都會產(chǎn)生全新的改變。 關(guān)鍵詞 ： 壓縮天然氣；天然氣汽車；加氣站；站址 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 V Process Design of Compressed Natural Gas Filling Stations in YangQuanCity ABSTRACT Compressed natural gas (CNG) and liquefied natural gas (LNG) is currently recognized as an ideal alternative fuel. This is due to its character: abundant and cheap, easy to store, but little environmental pollution after bustion. The next 20~30 years will see the rapid growth of China39。s environmental consciousness also increase gradually, were 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 VI more likely to purchase low consumption, low emission cars, coupled with the state support of related industries, the development of China39。 station sit山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 前 言 隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，城市汽車擁有量也隨之大幅度提高，城市汽車尾氣的排放量也在不斷增加，汽車尾氣帶給城市大氣的污染也越來越嚴(yán)重。 通過世界科學(xué)家不懈的研究和實踐，發(fā)現(xiàn)能取代石油成為世界主要能源消費的是天然氣。所謂的 CNG 加氣站就是經(jīng)壓縮機(jī)將天然氣加壓至 ，通過優(yōu)先 /順序控制盤為儲氣井組充裝天然氣，或直接輸送至加氣機(jī)或者加氣柱為 CNG 燃料汽車加氣；或是將壓縮好的 CNG 用拖車?yán)M(jìn)站后，經(jīng)卸氣柱進(jìn)入天然氣增壓機(jī)，經(jīng)增壓機(jī)等壓縮后的高壓天然氣經(jīng)加氣機(jī)直接向汽車加氣。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 2 緒 論 天然氣利用方針 《天然氣利用政策》已經(jīng) 由 國家發(fā)展和改革委員會 主任辦公會議審議通過 ，自 20xx年 12 月 1 日施行 。 本政策 統(tǒng)籌兼顧 ，整體考慮全國天然氣利用的方向和 領(lǐng)域 ，優(yōu)化配置國內(nèi)外 資源 ；堅持區(qū)別對待，明確天然氣利用順序，保民生、保重點、保發(fā)展，并考慮不同地區(qū)的 差異化政策；堅持量入為出 。 （ 2）嚴(yán)格執(zhí)行國家及行業(yè)頒發(fā)制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，確保加氣站的長期、穩(wěn)定、安全運行。 有利于改善生態(tài)環(huán)境，減少城市大氣污染，有利于促進(jìn) CNG 汽車工業(yè)的發(fā)展，有利于加速“油改氣”車的改裝步伐，有利于提高城市服務(wù)功能 因此，項目的建設(shè)是完全必要的。 天 然氣的特點密度最小 ，極易散逸；自燃 點高，達(dá) 700 攝氏度 ，是 所有燃料中最高的；其爆炸極限也很高，在自然條件下，不易形成爆炸混合物。 地球上蘊(yùn)藏著極其豐富的天然氣資源。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 3 項目建設(shè)概況 城市概況 安康，位于陜西省東南部，北依秦嶺，南靠巴山，漢水橫貫東西，河谷盆地居中，幅員在北緯 31176。01′ 之間。是陜西省及西北地區(qū)最主要的茶葉、蠶繭、油桐、生漆主產(chǎn)區(qū)。 自然條件 (1) 氣溫 歷 年極端最低氣溫： ℃ 歷年極端最高氣溫： ℃ 室外計算氣溫： 8℃ (2) 年主導(dǎo)風(fēng)向及頻率 全年主導(dǎo)風(fēng)向為東 風(fēng) 和東北 風(fēng) ， 夏季東 風(fēng)最盛，歷年最大風(fēng)速 18m/s 7～ 8月，常有強(qiáng)臺風(fēng)影響 (3)最大凍土深度 7cm 設(shè)計基本參數(shù) 天 然氣基本參數(shù) 計算 寧海 市壓縮天然氣加氣母站的氣源是來自從城市門站。 C2H6:﹪； C3H8: ﹪ 。 燃?xì)獬煞旨盎拘再|(zhì)詳見 （ 表 ）： 表 燃?xì)獬煞旨盎拘再|(zhì) 燃?xì)獬煞? CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO CO2 N2 百分比（ %） 分子量 M 摩爾容積 VM（ Nm3/kmol） 密度 ? （ kg/Nm3） 高發(fā)熱值 Hs(MJ/Nm3) ∕ ∕ ∕ 低發(fā)熱值 Ht(MJ/Nm3) ∕ ∕ ∕ 爆炸極限下限 Ls(體積 %) 5 ∕ ∕ ∕ 爆炸極限上限 Lt(體積 %) 15 13 ∕ ∕ ∕ 動力粘度 μ106（ Pa 由式子 () M= ﹙ ＋ 38 ＋ ＋ ＋ ﹚ =（二）平均密度和相對密度 混合氣體的平均密度由下式算得： () 式中 ρ——混合氣體平均密度； y i——各單一氣體容積成分（ %）； ρ i——各單一氣體密度（ kg/Nm3）。 天然氣的爆炸極限由下式算得 L=39。iL —某可燃成分 與某一惰性氣體混合氣體在混合組分中的爆炸極限（體積 %） 此外還可用下式估算含惰性氣體的燃?xì)獾谋O限： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 ? ?)1/(100 100)1/(1 BBL BBLL CC ?? ???? () 式中 cL — 不含惰性氣體氣體的爆炸極限， % B— 惰性氣體容積分?jǐn)?shù) 第 1 步，調(diào)整可燃組分含量，計算不含惰性氣體 的燃?xì)獗O限。 用氣量計算匯總詳見 （ 表 ）： 表 汽車用氣量計算 名 稱 百公里耗氣量 日平均行程 汽車擁有量 CNG 汽車普及率 年 用氣量 Nm3 Km 輛 % Nm3 家庭車 10 55 40000 40% 105 出租車 10 280 1200 100% 105 公交車 28 150 900 45% 105 年用氣量還應(yīng)計入未預(yù)見量，它包括管網(wǎng)的燃?xì)饴p量的發(fā)展過程中未預(yù)見的供氣量。其中，以壓縮天然氣（ CNG）汽車為代表的天然氣汽車以其低成本、低排放、抑制溫室效應(yīng)和降低對石油依賴度等優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)前世界汽車工業(yè)的一個重要發(fā)展方向。根據(jù)國際天然氣汽車協(xié)會統(tǒng)計 ，中國已在近 30 個省、市、自治區(qū)的 80 多個城市推廣了天然氣汽車，擁有 CNG 汽車約 40 萬輛，加氣站 1000 余座。 隨著國產(chǎn)天然氣的大力開發(fā)，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步增長。 20xx 年我國非常規(guī)氣產(chǎn)量為 億立方米，包括煤層氣、頁巖氣、煤制天然氣。 20xx年我國煤制氣產(chǎn)量為 （不包括匯能煤制氣產(chǎn)量）。 我國城市大氣污染較為嚴(yán)重，國內(nèi)油氣價差將長期維持，政府對天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予政 策支持，天然氣供應(yīng)安全保障度高，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系基本建成，加上市場需求拉動，這六大動力因素將促使 CNG 汽車用戶群成為中國具有很大發(fā)展?jié)摿Φ奶烊粴饫檬袌鲋弧? CNG 汽車具有以下幾大優(yōu)點： （ 1）優(yōu) 良的排放性能，有利于保護(hù)環(huán)境 使用天然氣作為汽車燃料與汽油相比， CO 可減少 90%以上， HC 可減少 72%， NOx山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 可減少 39%， CO2 可減少 24%， SO2 可減少 90%，與此同時，噪音可以降低 40%。降低維修費用。 CNG 一般成分以甲烷為主，含甲烷 80%以上，純度較高。為此，公交系統(tǒng)和出租車司機(jī)都愿意選擇 CNG作為其汽車燃料。因其自燃著火溫度高，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞、翻車事故時燃料起火爆炸的可能 性比汽油小得多。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 5 城市天然氣門站、 CNG 加氣站的站址選擇 城市門站的站址選擇 城市門站又稱為城市燃?xì)夥峙湔?，是長距離輸氣干線或支線 的終點站，是 城市、工業(yè)區(qū)分配管網(wǎng)的氣源站，在該站內(nèi)接受長輸管線輸送來的燃?xì)饨?jīng)過除塵、調(diào)壓、計量和加臭后送入城市或工業(yè)區(qū)的管網(wǎng)。用于 站 場的站址，應(yīng)有足夠的面積，并為擴(kuò)建留下必要的余地。 加氣站的站址選擇 站址選擇應(yīng)符合下列規(guī)定： （ 1） 站址的選擇和分布應(yīng)符合城市規(guī)劃和區(qū)域道路交通規(guī)劃，符合安全防火、環(huán)境保護(hù)、方便使用的要求。供氣參數(shù)應(yīng)符合天然氣壓縮機(jī)性能要求。站內(nèi)儲氣裝置與站外建、構(gòu)筑物等的防火間距不小于表 62 中的規(guī)定，和建站內(nèi)天然氣儲氣裝置與站外明火、散發(fā)火火地點火和各類建筑保護(hù)物的防火間距， 要比表 51 中的三級站防火間距增加 20%的規(guī)定值 。 母站建在臨近天然氣管線的地方，從天然氣管線直接取氣，經(jīng)過脫硫、脫水等工藝，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)入儲氣瓶組儲存或通過加氣機(jī)給子站車 或車輛加氣。 （ 2） CNG 站的站址選擇應(yīng)符合城市統(tǒng)一規(guī)劃，得到規(guī)劃、消防等有關(guān)部門同意，盡量不占或少占良地，減少征地，節(jié)約投資。 （ 5） CNG 站應(yīng)具有良好的交通條件。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 總平面布置及對外的安全距離嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)范要求，按工藝要求，成產(chǎn)性質(zhì)及火災(zāi)危險性大小等因素合理布置。 站內(nèi)停車場和道路采用不發(fā)生火火混凝土地面。 具體布置見 寧海市 加氣母站及加氣子站平面布置圖。經(jīng)過多級增壓后，壓力達(dá)到 25MPa。 （ 2）子站（壓縮機(jī)）工藝流程 子站 —— 無氣源處設(shè)加氣子站，天然氣由氣源處以壓縮天然氣狀態(tài)運來或以液體狀態(tài)運來，子站的作用保證這些氣體已要求的壓力沖汽車儲氣瓶中 。 具體 流程詳見 寧海 市 CNG 加氣 子站工藝流程圖。 具體流程詳見 寧海 市 CNG 加氣子站（液壓）工藝流程圖。 多臺并聯(lián)運行的壓縮機(jī)單臺排氣量，應(yīng)按公稱容積流量的 80%~85%計算；壓縮機(jī)排氣壓力不應(yīng)大于 ； 壓縮機(jī)各級冷卻后的排氣溫度不應(yīng)大于 40℃ ；選用的壓縮機(jī)應(yīng)便于操作維護(hù)、安全可靠，并符合節(jié)能、高效、低振動和低噪聲要求。往復(fù)式壓縮機(jī)的壓比通常為 3:1 或 4:1，可多級配置，每級壓比一般不超過 7。 缺點：占地積面積大，不利于小型化；活塞自重落在汽缸壁上磨損較嚴(yán)重不宜采用無油潤滑。 缺點：維護(hù)不太方便，活塞與氣缸間仍存在偏磨，不太適宜無油潤滑；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高。 潤滑方式選擇 壓縮機(jī)氣缸潤滑方式分為有油潤滑、無油潤滑、少油潤滑三種。 B、 無油潤滑 優(yōu)點：不需要安裝昂貴的油分離器；節(jié)省了費用和機(jī)器空間；耗油量低；潤滑系統(tǒng)簡化；維護(hù)工作量降低。即能保證氣缸潤滑需要，又可將潤滑油消耗量控制到最小。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 26 本次設(shè)計選擇有油潤滑方式， 在壓縮機(jī)的各級級間、末級應(yīng)設(shè)油氣分離器。開式循環(huán)的水冷卻方式由于要求建有專門的冷卻水池，屬于落后技術(shù)。 缺點：氣缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜；需要定期更換冷卻液；增加一套冷卻水循環(huán)系統(tǒng)使得整機(jī)系統(tǒng)變復(fù)雜。 缺點：氣缸散熱翅片使得鑄造工藝復(fù)雜。 計算參數(shù) 母站工作壓縮機(jī)工作時間 1516h，考慮到 寧海 市 CNG 未來 市場，選擇 壓縮機(jī)工作時間 為 16 小時 /天 。 選擇四川金 星 壓縮機(jī)制造有限公司生產(chǎn) ，排氣量 2980 Nm179。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《車用壓縮天然氣》 (CB18047—20xx)規(guī)定：在汽車駕駛的特定地理區(qū)域內(nèi)