西安天潔航天科技股份有限公司(710061) 劉錫麟
摘要:本文詳細論述了引進先進技術(shù),進行國際合作,高起點高標準建設加氣站的實踐過程,對多年從事加氣站建設的經(jīng)驗教訓進行了認真的總結(jié),提出了CNG加氣站建設中值得注意的一些基本原則和技術(shù)見解,具有一定的參考價值。
1 選擇一流的國際合作伙伴
1. 1 考察和掌握國內(nèi)同行業(yè)發(fā)展狀況
在天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,我國起步較晚,和國際先進國家有著較大差距。為了緊跟國際先進技術(shù)的發(fā)展步伐,盡快縮短和先進國家的距離,我們就必須積極通過和國外合作的途徑,引進先進技術(shù),高起點、高標準地發(fā)展我們的CNG加氣站技術(shù)。因此,我們首先對四川、河北廊坊、新疆等地已建成的加氣站和國內(nèi)加氣站設備(如壓縮機、干燥器等)的生產(chǎn)廠商進行了多次實地考察,從而對國內(nèi)CNG加氣站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平有了全面的了解。在此基礎上,積極與國外許多加氣站設備供應商進行了廣泛接觸。尤其是,通過對美國安吉公司、艾里爾公司、意大利新比隆公司、加拿大的克勞斯公司、IMW公司、新西蘭的英特邁克公司等廠商的實地考察,他們所生產(chǎn)的機器設備和所建加氣站給我們留下了深刻的印象。對各自的技術(shù)狀況進行了認真細致的分析對比后,使我們了解了國際加氣站技術(shù)的發(fā)展趨勢,看到了我們的差距所在。同時我們也認識到,雖然先進國家的總體水平較高,但發(fā)展也不平衡,其技術(shù)水平和發(fā)展狀況參差不齊,良莠不一落千丈。 就要求我們在選擇合作伙伴時,一定要全面考察認真分析,擇優(yōu)而為之。
1.2 優(yōu)選高水平的加氣站設備和技術(shù)
通過對各先進國家的CNG壓縮機生產(chǎn)商和加氣站設備集成商的全面考察和分析對比后,我們感到美國艾里爾公司(ARIEL)生產(chǎn)的水平對稱平衡式CNG壓縮機,美國安吉公司(ANGI)和加拿大的克勞斯公司(KRAUS)生產(chǎn)的橇裝式壓縮機站和售氣機,以及美國CPI公司生產(chǎn)的站用儲氣裝置等加氣站設備,屬國際著名品牌,代表了國際一流水平。這些設備不僅結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進,而且用戶普遍反映,由于自動化程度較高,操作運行簡單,工作安全可靠、故障率低維護費用小。所以受到各國加氣站用戶的普遍歡迎,市場占有率較高。因此我們決定選用此類加氣設備作為我們國產(chǎn)化發(fā)展的方向。
2 中外結(jié)合進行設備配置
經(jīng)過幾年的實踐,我們認為要建設高起點高標準的加氣站,既要引進先進技術(shù),還要和中國實際相結(jié)合,走中外結(jié)合的道路,二者缺一不可。根據(jù)我們的經(jīng)驗,應注意以下幾個方面。
2.1 基本原則
2.1.1 保持機組的技術(shù)先進性
由于國內(nèi)在加氣站技術(shù)方面的差距,要建設高起點高標準的加氣站,我們以為加氣站的主機,如橇裝式壓縮機站,至少是壓縮機組,在近期內(nèi)最好采用進口設備,以保持機組的技術(shù)先進性。
2.1.2 減少加氣站占地面積
土地資源,尤其是城市的建設用地非常寶貴,必須節(jié)約。因此為了減少加氣站的占地面積,一方面應參考國外技術(shù)標準,盡快修訂行業(yè)建站標準,縮短安全距離。另一方面積極采用技術(shù)先進的橇裝式壓縮機站,露天安裝,盡可能少建或不建永久性建筑,也可降低加氣站的投資,提高經(jīng)濟效益。
2.1.3 確保設備運行安全
國內(nèi)標準通過距離保證安全,既是由于國內(nèi)加氣站設備的技術(shù)水平所限,也有認識上的局限性。為了確保加氣站的運行安全,關(guān)鍵是采用先進技術(shù),通過嚴格的質(zhì)量控制,提高設備和系統(tǒng)的安全可靠性。
2.1.4 降低設備的投資費用
設備費用在加氣站的總投資中占的比例很大,如何降低設備費用,是減少加氣站投資的重要環(huán)節(jié)。依據(jù)幾年來的經(jīng)驗,我們認為主機進口,輔機如脫水干燥設備、脫硫設備、儲氣設備等采用國產(chǎn)設備的方式比較合適。因為國產(chǎn)輔機近年來技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量已大大提高,可滿足加氣站的技術(shù)要求,而價格卻比進口設備低的多。
2. 1。5 入口壓力較寬適應能力強
加氣站壓縮機選型時應注意,入口壓力要寬適應能力較強。因為適于建站的城市天然氣管網(wǎng)的壓力較大,同一地區(qū)不同時間區(qū)段的壓力波動也比較大,因此壓縮機入口壓力范圍要寬一些,而且要和當?shù)氐膲毫Ψ秶嗥ヅ。這樣可避免由于管網(wǎng)壓力高,需要降壓后輸入壓縮機而造成資源的浪費;蛘吖芫W(wǎng)壓力長期過低,降低了壓縮機的工作效率甚至損壞壓縮機。
2.1.6 適應寒冷地區(qū)的特點
我國北方廣大地區(qū)屬于寒帶,冬天冰凍季節(jié)很長,因此在建站時必須考慮它的特殊性。
(1) 天然氣深度脫水
天然氣的脫水干燥在一般地區(qū)的矛盾并不突出,但在青海、新疆、東北等寒冷地區(qū)就顯得非常的重要。天然氣脫水后的水露點在工作壓力下必須低于當?shù)刈畹铜h(huán)境溫度50C以下,大約在--200C以下。這對脫水干燥裝置提出敢很高的要求。
(2) 安裝保溫系統(tǒng)
建有房子的加氣站,房內(nèi)應有暖氣設備,露天安裝的橇裝式壓縮機站應在橇裝內(nèi)安裝取曖保溫裝置。
(3) 采用風冷系統(tǒng)
加氣站中的壓縮機氣缸和級間冷卻,采用風冷方式。在寒冷地區(qū)采用水冷方式,冬天水要結(jié)冰,維護工作量很大,很麻煩,應盡可能地采用風冷方式。
2.1.7 儲氣瓶組容量應和壓縮機匹配
設置儲氣瓶組的容量既要考慮汽車加氣量,又必須和壓縮機的排氣量相匹配。過小的儲氣瓶組容量,會造成壓縮機的頻繁起動,影響壓縮機的使用壽命;過大的儲氣容量,雖然在加氣高峰可和壓縮機一起解決供氣量不足的矛盾,但隨著儲氣容量的增大,每次壓縮機充滿儲氣瓶組的時間會大大延長,往往儲氣瓶壓力還沒有達到20Mpa以上,就必須起動壓縮機給汽車加氣,而造成儲氣容積的浪費。因此儲氣瓶組的容積應經(jīng)過仔細測算后合理確定。
2.2 工藝設計和設備配置
依據(jù)上述基本原則,要采用系統(tǒng)工程技術(shù),進行加氣站的總體和系統(tǒng)設計。這里不能簡單的將幾部分設備連接起來就完事。不僅要依據(jù)輸氣管網(wǎng)的壓力、所需供氣的汽車數(shù)量而確定壓縮機的基本參數(shù)和品牌;依據(jù)天然氣的氣質(zhì)情況和含硫含水狀況,以及當?shù)氐淖畹铜h(huán)境溫度,確定脫硫和脫水干燥的工藝方法以及裝置的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格型號;還應以壓縮機的技術(shù)參數(shù)為基礎,對各個環(huán)節(jié)的工作壓力、氣體流量和流速、工作溫度,以及管徑、接口狀態(tài)等主要參數(shù)進行核算、優(yōu)化和合理匹配;在進行工藝設計時還要考慮系統(tǒng)的運行安全、施工的方便和維修簡單等。在工藝設計和設備配置選型時,還應強調(diào)以下幾點:
。1) 為了保證加氣站的技術(shù)先進性和工作的安全可靠性,我們主張加氣站的主機,主要是橇裝式壓縮機站和售氣機采用進口設備;輔機,包括電機啟動器、脫硫裝置、脫水裝置、儲氣瓶組等采用國產(chǎn)設備,以便降低加氣站的建設成本。
(2) 為了保證壓縮機的運行安全,延長使用壽命,我們推薦采用低壓前置脫水工藝方案,即將脫水干燥裝置設在壓縮機入口之前。
(3) 由于從安吉公司進口的橇裝式壓縮機站中設置了回收罐,可以起到穩(wěn)定壓縮機入口壓力的作用,所以系統(tǒng)設計中不需在壓縮機前設置容積較大的緩沖罐。
(4) 地下高壓管線采用焊接方式連接,經(jīng)過探傷和壓力氣密試驗,安全可靠不留隱患,地上高壓管線的連接采用卡套式連接方式,便于維修更換。
2. 3 逐步國產(chǎn)化和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合
(1) 在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下分步實施國產(chǎn)化加氣站設備的國產(chǎn)化是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然方向,但由于國內(nèi)基礎工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)水平所限,短期內(nèi)在某些關(guān)鍵技術(shù)方面還難于達到國際先進水平。所以國產(chǎn)化不可能一步到位,只能分步實施,成熟一項,完成一項。這樣穩(wěn)妥可靠,可保證設備的總體技術(shù)水平不會降低。
(2) 先采用SKD(semi knock down部分拆散)方式進行部件組裝,逐步提高國產(chǎn)化率對于主機中的壓縮機組和售氣機,先采用SKD方式進行部件組裝。在熟悉組裝工藝的基礎上,由外到里,由易到難,逐步提高國產(chǎn)化。
(3) 國內(nèi)能生產(chǎn)的部件盡可能在國內(nèi)解決,以降低成本比如橇裝箱體、橇裝底座、進排風箱、回收罐、電機起動器等部件,技術(shù)要求不高,對壓縮機站的總體技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量影響不大,國內(nèi)的加工工藝可以滿足要求,所以要盡可能在國內(nèi)生產(chǎn)以降低成本。
(4) 短期內(nèi)閥門等關(guān)鍵件盡可能采用進口件CNG加氣站的介質(zhì)是高壓可燃氣體,安全是第一位的,因此,國產(chǎn)化時要注意,在近期內(nèi),盡可能的采用高質(zhì)量的進口高壓氣體閥門和PLG等控制元器件,以保證關(guān)鍵環(huán)節(jié)的可靠性。
(5) 結(jié)合國情,通過創(chuàng)新對產(chǎn)品技術(shù)進行優(yōu)化進口設備技術(shù)固然先進,但它是按美國標準生產(chǎn)的。一些地方,比如美國的許多加氣站不設置脫硫和脫水裝置,而且每個站都是單機運行,不設置備用機等。諸如此類的設計并不一定適合我國的實際情況。所以必須在消化吸收進口技術(shù)的基礎上,結(jié)合我國的具體環(huán)境,進行優(yōu)化和創(chuàng)新。
3 合理解決工程建設的資質(zhì)問題
CNG加氣站及可燃氣體、高壓容器和高壓管道,為了保證建設質(zhì)量和運行安全,建設單位不僅要按規(guī)定辦理一系列的審批手續(xù),而且工藝設計、工程設計、設備制造、建設施工單位都必須具備國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門批準頒發(fā)的相應資格證書。
3.1 CNG加氣站的工藝設計
加氣站的工藝設計屬于高壓燃氣設計范疇,包括總體設計、設備選型和配置、管道和閥件的計算和選配等項工作。必須由具有燃氣設計資格的單位來承擔。這種資質(zhì)只有一些實力雄厚的甲級設計院才有資格取得。為此我們便和這些設計院密切合作,由我方提供設計方案、平面布置、設備選型和配置等技術(shù)資料,然后由對方承擔總體和工藝設計。從而妥善的解決了設計資質(zhì)問題。
3.2 加氣站的工程設計
加氣站的工程設計,不同于一般的房屋設計,它對燃氣的防爆安全技術(shù)要求較高,只有乙級以上的設計單位才允許承擔。設計內(nèi)容,不僅包括設備基礎、配電室、營業(yè)室、加氣島、壓縮機房、以及控制、動力和照明、防雷防靜電接地等電路設計,還應包括水、暖和消防設施等設計內(nèi)容。一般由我方或甲方委托有資質(zhì)的工程設計單位進行,或者由上述工藝設計院同時完成。
3.3 壓力容器類設備制造資格
加氣站中的許多重要設備,如脫水干燥裝置、脫硫裝置、儲氣瓶組和回收罐等都屬于壓力容器。為了保證加氣站的運行和安全,對于進口設備,不但要求制造商具有相應的資格,設計制造符合ASME標準要求,還必須取得中國進口許可證;國產(chǎn)設備必須選用有壓力容器制造許可證的國家定點廠商所生產(chǎn)的合格產(chǎn)品。其他廠家生產(chǎn)的設備哪怕價格低也決不選用。這一原則決不能放松。
3.4 燃氣和高壓管道及設備的安裝施工
燃氣和高壓管道及設備的安裝施工質(zhì)量,直接影響加氣站的運行安全。所以必須具有相應資質(zhì)的施工隊伍才能承建。我們一般都選用有三類壓力容器制造和安裝資格的單位進行施工,通常委托具有資質(zhì),也有經(jīng)驗當?shù)靥烊粴夤镜墓こ淌┕り犖檫M行,確保了加氣站的施工質(zhì)量和安全生產(chǎn)。
4 加氣站的建站標準
加氣站的相關(guān)標準,是各個國家多年來在加氣站設備制造和建站方面的經(jīng)驗總結(jié),是我們從事CNG加氣站這個行業(yè)所應遵循的法律依據(jù),也是加氣站安全的基本保證,必須不打折扣的嚴格執(zhí)行。
4.1 國際標準和國外先進標準
有關(guān)壓縮天然氣汽車加氣站的ISO國際標準正在制定,估計年內(nèi)可能發(fā)布。以美國相關(guān)標準為代表的國外先進標準,已被許多國家所接受并被參照執(zhí)行。主要有:
(1) NFPA52---美國壓縮天然氣汽車燃料系統(tǒng)
(2) NFPA70---美國國家電子標準
這兩個標準為美國國家消防協(xié)會(NFPA)所制定。
(3) ASME/ANS/B31。3---美國化工和煉油廠管道標準
(4) ASME8---美國鍋爐和壓力容器標準
這兩個標準為美國機械工程師學會所制定。
4.2 國內(nèi)實施的行業(yè)標準
(1)SY/T7546--1996 汽車用壓縮天然氣
(2)SY0092--1998 汽車用壓縮天然氣加氣站設計規(guī)范(石油天然氣行業(yè)標準)
(3)SY4060--1993 天然氣凈化裝置設備與管道安裝工程施工及驗收規(guī)范
(4)CJJ84--2000 汽車用燃氣加氣站技術(shù)規(guī)范(建設部行業(yè)標準)
4.3 部分地區(qū)使用的地方標準
(1) 四川地方標準
DB51/5031--1996 車用壓縮天然氣充裝站建設技術(shù)規(guī)范
(2) 西安地方標準
市城規(guī)字[1999]第089號 西安市天然氣汽車加氣站建設暫行規(guī)定
4.4 編制企業(yè)標準
由于已經(jīng)頒布執(zhí)行的行業(yè)標準和地方標準中,都沒有涉及進口橇裝站的內(nèi)容,為了規(guī)范建站施工,提高工作質(zhì)量,我們依據(jù)多年的實踐經(jīng)驗,在參考了許多相關(guān)行業(yè)的標準后,制定了自己的企業(yè)標準,作為施工和設備安裝的依據(jù)。
橇裝式CNG加氣站施工工藝規(guī)范(試用)
橇裝式CNG加氣站設備安裝規(guī)范(試用)
4.5 西安臨時性地方標準的編制
現(xiàn)行的石油天然氣行業(yè)標準和四川省標準都有一定的局限性,難于解決西安建站中出現(xiàn)的一些問題。為了加快建站速度,1999年西安市決定在國家標準出臺前,先編制西安臨時地方標準。
4.5.1 西安地方標準需要解決的問題
(1) 如何減少土地使用面積,節(jié)約城市寶貴的土地資源,同時解決征地難和投資大的問題。
(2) 為解決油氣混合站的建站問題。在有條件的原加油站的基礎上擴建,可能是今后大量加氣站建設的必然趨勢。
(3) 如何滿足和解決國外先進的橇裝式加氣站的建設標準問題。
(4) 解決子母站和移動加氣站問題。
4.5.2 標準的技術(shù)調(diào)研
為了獲取第一手資料,由西安市天然氣汽車產(chǎn)業(yè)領導小組辦公室牽頭,主管副市長帶隊,有市建委、市規(guī)劃局、市公用事業(yè)局、市消防隊等地的加氣和生產(chǎn)加氣設備的廠家,全面掌握了國內(nèi)CNG汽車技術(shù)的發(fā)展狀況。在此基礎上,又出國考察了美國、加拿大、意大利、澳大利亞、新西蘭、馬來西亞等國,對國際CNG汽車技術(shù)的發(fā)展方向有了全面的了解。為西安標準的編制奠定了良好的基礎。
4.5.3 標準的制定原則
(1) 以建設部標準報批稿為藍本,因為它有油氣混合的內(nèi)容,且安全距離比四川標準大大縮短,可減少加氣站占地面積。
(2) 在油氣混合站中不要和已有的加油站標準相沖突。
(3) 參考國外先進標準,縮短部分安全間距數(shù)值。但考慮到國內(nèi)的接受能力和認識過程,不能全部照搬。
(4) 既要滿足國外橇裝式加氣站,也要適用國產(chǎn)開放式加氣站。
(5) 不主張采用氣井和地下儲氣瓶儲氣方式。
(6) 原標準中對目前建站中難以涉及的一些距離指標予以保留,以便容易評審通過。
(7) 按照"標準、簡要、適用、可操作性強的原則"進行編制。
由西安市城市規(guī)劃管理局、西安市公安局、西安市科學技術(shù)委員會和西安市公用事業(yè)局聯(lián)合頒布的西安臨時地方標準,即《西安市天然氣汽車加氣站建設暫行規(guī)定》,使消防等政府部門的審批,建設單位的施工,都有了法律依據(jù),無疑將促進西安的天然氣汽車產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展。
5 強化售后服務工作
完善售后服務體系,強化售后服務工作,提高售后服務質(zhì)量,是保證CNG加氣站安全高效運行的重要環(huán)節(jié),必須引起高度重視。在國外考察中我們注意到,國外的CNG加氣站通常都是單機組運行,幾乎不到象國內(nèi)那樣"開一備一"的情況。為什么呢?我們分析,降低加氣站的投資費用是其一,設備技術(shù)先進、安全可靠是其二,但更重要的是他們的售后服務體系完善,可使出現(xiàn)故障的設備在很短的時間內(nèi)恢復生產(chǎn),為此我們應從以下幾方面進行加強。
5.1 建立快速反應機構(gòu)和維修中心
作為加氣站設備集成商,尤其是進口設備的獨家代理商,公司要組建售后服務的快速反應機構(gòu)和維修中心。從技術(shù)力量、人員結(jié)構(gòu)、設備配置、維修工具和車輛配備等方面,都要適應快速反應的需要。對用戶的售后服務和設備維修請求,要在最短的時間內(nèi)做出響應,并到達現(xiàn)場進行搶修。對于出現(xiàn)故障的部件,應先更換保證生產(chǎn),壞件回公司后再作修理。隨著業(yè)務的擴大,可在各地建立一些售后服務的分支機構(gòu),逐步形成覆蓋全國的售后服務網(wǎng),快速反應的能力必將進一步提高。
5.2 準備充足的維修備件供應
為了保證售后服務的快速反應,充足的維修備件儲備和供應是關(guān)鍵。我們結(jié)合加氣站設備集成生產(chǎn)線的建立,準備充足的備件是不成問題的。另外,對于進口件,一方面可選用多家廠商的同類產(chǎn)品,另一方面通過國產(chǎn)化的途徑,逐步用質(zhì)量可靠的國產(chǎn)件替代,可較好的解決維修備件的長期供應問題。
5.3 加強對用戶技術(shù)人員和操作人員的技術(shù)培訓
應采取多種途徑和方式方法,加強對用戶的技術(shù)人員和操作人員的技術(shù)培訓,比如,在建站施工前在公司內(nèi)組織專門的技術(shù)培訓班,對他們進行基礎理論和工作原理的培訓 ;在施工過程中,結(jié)合設備安裝和調(diào)試對他們進行現(xiàn)場教學,使他們能夠掌握設備的操作技能和基本的維護保養(yǎng)技術(shù);在以后的售后服務中,再進一步提高他們的故障診斷和維修技術(shù),F(xiàn)場人員技術(shù)水平的提高,既可保證設備的正常運行,也可減小售后服務的壓力和工作量。
5.4 不斷提高售后服務人員的技術(shù)水平和敬業(yè)精神
售后服務尤其是現(xiàn)場維修,多數(shù)是一個人單槍匹馬去進行。這就要求維修人員技術(shù)嫻熟、一專多能,不僅能夠處理機械故障、電器故障、氣路故障,還應具有能夠通過系統(tǒng)分析判斷解決問題的能力。因此不斷提高售后服務人員的技術(shù)水平是保證售后服務質(zhì)量的關(guān)鍵所在。同時售后服務又是非常辛苦的工作,常年在外奔波,需要有敬業(yè)精神和吃苦耐勞的毅力,這也是做好售后服務工作的有力保證。
5.5 進一步提高設備的標準化程度
進一步提高設備的標準化程度,確保絕大部分規(guī)格型號設備的主要部件可以通用,這是大多數(shù)壓縮機生產(chǎn)商和加氣站設備集成商,正在努力進行的一項重要工作。這個工作做好了,可以大大減少維修機構(gòu)和用戶的備件儲備種類和數(shù)量,并使維修工作變得更加方便易行。我們引進國外先進技術(shù),進行加氣站設備的集成,更要在提高標準化程度上下功夫,為將售后服務工作做得更好而創(chuàng)造有利條件。
通過技術(shù)引進、中外結(jié)合、高起點、高標準建設CNG汽車加氣站的實踐,必將使我們的技術(shù)隊伍得到進一步的鍛煉,技術(shù)水平得到進一步提高。在密切注意國際先進技術(shù)發(fā)展方向的基礎上,努力實現(xiàn)國產(chǎn)加氣站設備和技術(shù)與國際接軌,為我國CNG汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展再做新貢獻