CNG燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng)切斷閥的工作原理

                     CNG燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng)切斷閥的工作原理

                    上海申弘閥門有限公司

    很多CNG調(diào)壓系統(tǒng)所使用的切斷閥，是由氣動執(zhí)行器來驅(qū)動的高壓球閥，氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)是一個雙作用氣缸，由氣缸的運(yùn)動通過齒條帶動齒輪機(jī)構(gòu)，直線運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，從而可以帶動球閥的開啟。這個切斷閥連接在CNG進(jìn)口位置上，一旦調(diào)壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障即可切斷氣源，使CNG調(diào)壓系統(tǒng)停止工作。
    氣動執(zhí)行器由二位五通電磁閥控制，它有兩個電磁線圈，當(dāng)DT1得電DT2失電時切斷閥開啟，當(dāng)DT2得電，DT1失電時切斷閥關(guān)閉，要求兩個電磁線圈不能同時得電，電路上應(yīng)有互鎖。所謂二位五通閥，即閥芯有兩個不同的位置可以通過電磁鐵改變稱為“二位”，閥上進(jìn)出口一共有五個分別是P、A、B、S、R稱為“五通”，在插圖中用兩個方塊表示閥芯的兩個位置，兩個方塊就是電磁閥的“二位”，每個方塊內(nèi)，對應(yīng)五個進(jìn)出口的連接是不一樣的，圖中DT2得電，右端方塊連接氣路，在S和R接口應(yīng)該各連接一個小型消聲器，以上零件在氣動門市部很好購買。國內(nèi)一些城鎮(zhèn)和郊區(qū)由于遠(yuǎn)離天然氣輸送管網(wǎng)，在鋪設(shè)天然氣供氣管網(wǎng)困難和工程投資大、工期長、成本高、回收期長的情況下；采用CNG過渡來實(shí)現(xiàn)供應(yīng)工商業(yè)、小區(qū)住宅居民用天然氣，是可實(shí)現(xiàn)供氣的一種模式，也是一種值得推廣的辦法。
1 氣源采購與運(yùn)輸
    CNG氣源采購點(diǎn)應(yīng)選擇由穩(wěn)定、有足夠供氣能力的天然氣長輸管線的門站和調(diào)壓站，長輸管線的天然氣經(jīng)過調(diào)壓、過濾、干燥、多級壓縮等工藝后，天然氣由輸入的0.16MPa～4.00MPa壓縮到20.OOMPa～25.OOMPa后，輸入到天然氣拖車瓶組儲存。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
    目前，在國內(nèi)CNG的運(yùn)輸主要有兩種模式：一種是儲氣式鋼瓶集裝箱運(yùn)輸，另一種是高壓氣瓶長管半掛車運(yùn)輸。這兩種儲存和運(yùn)輸方式都符合我國道路交通法的要求，是目前CNG普遍采用的運(yùn)輸模式。兩者相對而言，儲氣式鋼瓶集裝箱在20.OOMPa時，可裝2500m3左右，長管半掛車可裝4000～4500m3左右。在制造工藝和安全性方面，長管半掛車優(yōu)于儲氣式鋼瓶集裝箱。在氣體整體輸入、整體輸出方面，兩者都可以做到，但是在實(shí)際運(yùn)用中，長管半掛車更受歡迎。
    天然氣壓縮站(母站)與天然氣CNG站(子站)的運(yùn)輸距離不應(yīng)超過200km，這主要是以運(yùn)距過大，直接增加運(yùn)輸費(fèi)用，構(gòu)成了供氣成本的增加。
2 CNG站的運(yùn)營模式
CNG小區(qū)供氣的運(yùn)營模式一般是作為市政管網(wǎng)供氣未到達(dá)之前的一種過渡性供氣模式，它的運(yùn)行周期為3～5年，其運(yùn)營模式有以下幾種：
    (1) 建設(shè)用地和場站的投資全由建設(shè)方投資興建，無償交由供氣單位管理。場站及設(shè)備的維護(hù)費(fèi)、綜合管理費(fèi)由供氣單位負(fù)責(zé)。CNG供氣站的使用期限至市政管網(wǎng)供氣接通為止。
    (2) 建設(shè)用地和CNG站土建設(shè)施由建設(shè)方投資，場站設(shè)備和消防設(shè)施由供氣單位投資，使用權(quán)至市政管網(wǎng)供氣接通為止。
    (3) 由政府部門劃批CNG用地，CNG站所有的投資由供氣單位負(fù)責(zé)，使用權(quán)至市政管網(wǎng)供氣接通為止。


3 CNG站的儲氣方式
    CNG的儲氣有四種方式：高壓氣瓶組、高壓罐、地下儲氣井和高壓長管儲氣瓶?，F(xiàn)就以上四種儲氣方式簡述如下：
    (1) 高壓氣瓶組儲氣
    由多個高壓氣瓶組合安裝于集裝箱的框架中，以便于運(yùn)輸，采用氣瓶儲存，壓力相對較高，儲存于氣瓶內(nèi)的天然氣壓力為20.OOMPa，這些體積縮小幾百倍的可燃?xì)怏w，一旦發(fā)生氣瓶事故，則火災(zāi)可能性大大增加。這是構(gòu)成瓶組氣瓶儲氣的危險特征之一，所以針對高壓氣瓶組和儲氣的危險性，在夏季使用時，要對儲氣鋼瓶噴水降溫，以免室外溫度的上升引起瓶內(nèi)的氣體受熱，引起瓶內(nèi)壓力劇增，甚至達(dá)到爆炸的程度。
    (2) 高壓罐儲氣
    高壓儲氣罐是燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中經(jīng)常使用的儲氣設(shè)施，目前國內(nèi)普遍采用的有臥式儲罐和球形儲罐兩種。
    ① 臥式儲罐
    臥式儲罐簡稱臥罐，臥罐的罐體由筒體和兩個橢圓形封頭組裝焊接而成，支撐在兩個鞍式支座上，罐體上設(shè)有氣、液相進(jìn)出管，排污管，液位計，壓力表，安全閥和溫度計等連接管，還設(shè)有1～2個人孔。臥式儲罐的容積在10～120m3之間，主要規(guī)格有10m3、20m3、50m3和100m3等多種。臥式儲罐設(shè)計壓力為1.77MPa，臥式儲罐罐體的材質(zhì)多選用16MnR或15MnVR等壓力容器鋼。
    ② 球形儲罐
    球形儲罐簡稱球罐，球罐罐體由多塊的曲率相同的球殼板組裝焊接而成，支撐在數(shù)根柱式支座上。罐體上部設(shè)有操作平臺、安全閥、放空閥、壓力表、人孔和噴淋降溫管。罐體的下部設(shè)有人孔、氣相進(jìn)出管：底部冷凝液排出管、罐體旁側(cè)設(shè)有扶梯和支座等安全裝置及操作附件。球罐的容積在50～10000m3之間，主要的規(guī)格有120m3和200m3等多種，球罐的設(shè)計壓力為1.77MPa，罐體材質(zhì)多選用國產(chǎn)的16MnR或15MnVR以及進(jìn)口材料。
    ③ 儲罐的附件
    儲罐附件包括各種安全裝置和閥門。在大型儲罐上，除設(shè)有直觀檢查的壓力、液位、溫度等儀表外，還設(shè)有自動檢測的二次儀表和液位上限、天然氣泄漏報警、管道泄漏報警裝置。將測得的參數(shù)通過變送裝置傳送到監(jiān)控中心，在儲罐底部設(shè)有靜電接地線，其電阻不大于10Ω。容積較大的儲罐宜裝兩個安全閥。儲罐的閥門除安全閥和緊急切斷閥，還有截止閥、球閥和止回閥。
    (3) 地下儲氣井
    高壓地下儲氣井主要是提供一種壓縮天然氣的儲存技術(shù)和設(shè)施，經(jīng)過近10年的實(shí)踐和不斷地完善提高，地下儲氣井已經(jīng)成為國內(nèi)外有吸引力的儲氣方式。地下儲氣井主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
    ① 高安全性；
    ② 占地極少，省空間；
    ③ 防火間距大為縮短；
    ④ 使用壽命長，檢測周期長；
    ⑤ 可省掉一系列輔助設(shè)計。
    (4) 高壓長管儲氣瓶組
    高壓長管儲氣瓶的規(guī)格為DN610和長度7m。高壓長管儲氣瓶是選用的鋼坯材料，通過加熱、旋壓、沖壓、拉伸等工藝制成。該容器是作為CNG加氣站的儲存和運(yùn)輸裝置，工作壓力為1～25.00MPa，設(shè)計壓力為27.60MPa，設(shè)計溫度為93℃，該容器按ASMEVM-1進(jìn)行設(shè)計、制造、檢驗。容器的材料為SA372Gr.J.CT70，常見的組合有六容器儲存單元和三容器儲存單元。
4 CNG站工藝流程簡述
    CNG站調(diào)壓工作原理：以兩級調(diào)壓為例，首先用高壓軟管與天然氣撬車連接，壓縮天然氣通過CNG減壓進(jìn)口球閥和自動控制切斷閥門，在一級換熱器內(nèi)預(yù)熱，經(jīng)過一級調(diào)壓器減壓到1.00～2.00MPa，再經(jīng)二級換熱器加熱后一路進(jìn)入儲罐(壓力儲罐)，一路通過二級調(diào)壓器調(diào)壓到0.10～0.20MPa后經(jīng)過流量計和出口閥門，并經(jīng)加臭后輸入城市中壓管網(wǎng)。
    在此過程中，當(dāng)儲罐達(dá)到規(guī)定壓力時停止向儲罐加氣，可以用撬車?yán)^續(xù)向管網(wǎng)供氣，或關(guān)閉撬車用儲罐中的氣向管網(wǎng)供氣。如果CNG站采用地下儲氣井儲氣的，可用撬車直接向氣井卸氣，然后通過氣井經(jīng)兩級調(diào)壓后輸入管網(wǎng)。CNG站工藝流程詳見圖1。
這種切斷閥的優(yōu)點(diǎn)是；多種信號可以同時控制切斷閥動作，比如：*級調(diào)壓器出口壓力信號、第二級調(diào)壓器出口信號、泄漏報警器信號以及伴熱系統(tǒng)信號等，無論上述哪個部位發(fā)生故障，都可以使切斷閥立即切斷。這樣就比調(diào)壓器前端只安裝一臺自力式超壓切斷閥的使用功能多，能使系統(tǒng)更加安全。氣動執(zhí)行器用氣由壓縮氮?dú)馄抗┙o，氮?dú)馄繚M裝態(tài)壓力在15－12MPa，必須通過氮?dú)鉁p壓閥減壓，氮?dú)鉁p壓閥它由進(jìn)口壓力表、出口壓力表、減壓閥組成，（也可以使用氣焊的氧氣減壓閥）氮?dú)怛?qū)動壓力調(diào)至0.4-0.7MPa。系統(tǒng)中的兩位五通電磁閥采用防爆電磁線圈，而又采用了氮?dú)怛?qū)動，因此使用在燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng)中安全、可靠。與本文相關(guān)的論文有：安全閥定期檢驗辦事指南