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CNG加气站的加气方式及其选择
刘 锡 麟
原刊于《中国天然气汽车》杂志2002年第三、五期
百度《秋林红似火》
摘 要：本文在对各种加气方式进行比较的基础上，分析了压缩机排气量和储气瓶组储气容量对提高CNG加气站效率的影响，提出了加气方式的选择原则，可为从事加气站的工作人员提供一些参考。关 键 词：CNG 加气站 压缩机
在CNG汽车加气站的发展历程中，各个国家都先后推出了各种不同的加气方式，有慢加气方式和快加气方式，有单线进气方式，也有三线进气方式等。这些加气方式是在不同的发展阶段，针对不同的用户和加气车辆而提出的，都有其优缺点。因此我们在建设加气站时必须从实际出发，综合分析择优选用，才能获得较高的经济效益。
一、慢加气系统
⒈不带储气瓶的慢加气系统
这种慢加气系统比较简单，除净化设备、压缩机外，就是慢加气控制屏和若干加气桩。加气过程中需要压缩机不停的连续运转。
图 1 不带储气瓶的慢加气系统
这种慢加气系统适合于大型车队。允许数十辆车同时加气。可同时加气的车辆数量，取决于压缩机的供气量和每辆车上的气瓶充气量。压缩机所排出的气体，平均分配到每辆车上的流量很小，所以加气时间很长，往往长达数小时甚至十多个小时。正好适合车队晚上收工后，利用夜间的时间加气，以便第二天早晨按时出车。该系统对加气的速度和时间要求较低，所以压缩机的排量可以选小一些，也就降低了投资。例如，压缩机排量为100Nm3/h，每辆车可加气10Nm3，若同时有20辆车加气，全部加满就需要2小时，若有50辆车同时加气，则加满就需要5小时。
⒉带储气瓶组的慢加气系统
这种系统是在上述慢加气系统中增加了一组储气瓶组。增加了储气瓶组，既可以对压缩机的冲击气流起到缓冲作用，亦可使压缩机在系统工作时有停机的机会，减少设备磨损。储气瓶组的容积适当大一些，其作用就更明显。在储气瓶组充满气时，先由储气瓶给汽车加气，气瓶组气体不够时，再起动压缩机。这样可减少压缩机的工作时间。国外的经验表明其费用比快充式加气站降低30%左右。
图 2 带储气瓶组的慢加气系统
⒊带快加气机的慢加气系统
图 3 带快加气机的慢加气系统
如图3所示，快加气机连接在主管道上，并采用大流量加气枪，就可使上述的慢加气系统实现部分快加气，以满足个别车辆的快加气需要。
⒋带储气瓶组和快加气机的慢加气系统
在上述慢加气系统中再增加一组储气瓶组，即使在系统不工作的情况下，也可满足个别车辆的快加气需求。
图 4 带储气瓶组和快加气机的慢加气系统
二、快加气系统
（一）单线快充式加气系统 单线快充式加气系统，是指进入售气机的进气管线为单根钢管。由于没有加气顺序控制功能，储气瓶组中的气体利用率很低（一般不到10%），因而压缩机运行时间很长。
⒈多机组大排量快加气系统
这是一种直接加气方式。这个系统压缩机的供气量很大（单机组排量较小），一般由2～
图 5 多机组大排量快加气系统
3台压缩机同时工作，而且售气机也必须是高流量的加气枪，这样才能保证以较快的加气速度给汽车加气，并保证加满。
⒉多机组大排量、带缓冲罐的快加气系统
在前一种系统的基础上，增加了优先控制屏、缓冲储气容器和紧急切断阀。这样，可使压缩机的气流脉动减小，震动降低，系统的可靠性得到提高。同时，可优先由储气瓶给汽车供气，气瓶气体不够时再起动压缩机，可减少压缩机的启动次数，延长压缩机的工作寿命。
图 6 多机组大排量、带缓冲罐的快加气系统
当然，由于压缩机的供气量较大，缓冲储气瓶的容量也要适当大一些，否则效果不明显。
⒊带储气瓶组的快加气系统
系统中除了净化设备和压缩机、售气机外，还有优先控制屏、紧急切断阀以及一组储气瓶组。售气机也是单管进气。这种系统压缩机的排量和储气瓶组的储气量都较小，所以只能单枪加气。
图 7 带储气瓶组的快加气系统 ⒋多机组带缓冲罐的快加气系统
该系统中压缩机为多台同时工作（若加气车辆较少时也可单机运行，降低运行费用）供气量较大，售气机为双枪售气机或两个单枪售气机，缓冲储气瓶组储气量至少为283Nm3(10，000scf)。优先控制屏可保证在压缩机停机时由储气瓶给汽车供气。只有压缩机排量和储气瓶的容量较大时，才能保证双枪同时加气时的加气速度，并保证加满。否则汽车气瓶的压力可能到不了20Mpa。
图 8 多机组带缓冲罐的快加气系统
（二）三线快充式加气系统
和单线快充式加气系统不同的地方，在于储气装置由三组（高压、中压、低压）储气瓶组组成，售气机上包含了顺序加气控制功能，即给汽车加气时，是按照低压、中压、高压气瓶组的顺序进行供气。这样既可加快加气速度，还可提高储气瓶组的气体利用率。最高可达58%以上。
⒈带分级式储气瓶组的快加气系统
该系统除了售气机中具有顺序加气控制功能，优先控制屏中还设置了顺序充气功能，即向储气瓶组充气时，按照高、中、低压的顺序进行，这样可保证短时间内使一组以上的储气瓶组的压力达到额定值25Mpa，以确保随时有车加气时都可加满到20Mpa。
另外，该系统的优先控制功能，还可作到在压缩机向储气瓶组充气的过程中，只要有汽车需要加气，系统会优先自动转向给车加气。
图 9 带分级式储气瓶组的快加气系统
⒉多售气机的快加气系统 和前一种三线快充系统不同的是，可同时通过多台售气机给汽车加气，每台售气机各有一个独立的顺序加气控制装置。这种系统要求的压缩机的排气量和储气瓶组的储气量都比较大，否则不但加气速度比较慢，而且汽车往往加不满，对于车载气瓶容量比较大的公交车尤为明显。
图 10 多售气机的快加气系统
三、快慢结合式加气系统
这种加气系统是在一般快充加气系统的基础上，增加了一套慢加气系统。从优先控制屏中接管，包括了慢加气控制屏和若干慢加气桩。这个系统白天可以快加气方式给社会车辆（包括出租车）加气，晚上可用慢加气方式给下了班的公交车队加气。虽然加气时间长一些，但可同时为数十台车辆同时加气，比较方便。
图 11 快慢结合式加气系统
四、加气方式的选择
从上述各种加气方式的比较中，可以得到这样的结论，加气方式的选择不要千篇一律，要根据加气车辆的车型、数量，服务的对象，加气的时间以及投资的多少进行优化选择。这样才能保证取得较高的投资效益。因此应考虑以下基本原则。⒈主要面向公交车的加气站
这种情况多是公交公司内部加气站，一般不对外营业。
⑴ 以三线进气的快加气方式为主，保证加气速度。有场地有条件的可考虑增加慢加气系统，以方便晚间下班车队的加气；
⑵ 采用多台售气机同时加气方式，减少车辆的排队现象，提高加气站的工作效率；
⑶ 由于公交车辆的车载气瓶容量大，需要较大的供气量，所以压缩机的排气量一定要大，比如至少850Nm3/h，日供气10000Nm3，可供应约200辆车加气。必要时可选双机组，即可保证供气量，又可保证不间断供气；
⑷ 应选用较大容量的储气瓶组，至少需要3000Nm3，这不但是早晚加气高峰的需要，也是多台售气机同时加气时保证加满的必要条件。⒉主要面向出租车的加气站
这种情况既可能是出租车公司内部加气站，也可能是社会营业性加气站。⑴ 以三线进气的快加气方式加气，可提高加气速度；
⑵ 压缩机的排气量可适当小一些，比如500Nm3/h，日供气6000Nm3,就可满足360辆车的加气需要（如果一台车每次加气10 Nm3，大部分车辆每天可加气两次）。这样可以减小投资，降低运营成本；
⑶ 储气瓶组的容量可小一些，如500Nm3即可保证所有车辆都能加满； ⑷ 一台双枪售气机既可满足加气要求。
⒊主要面向社会各种车辆的加气站
营业性加气站多是这种情况。气加车辆既有公交车、出租车、中巴车，也可能有各种货车。
⑴ 仍然采用三线进气的加气方式，提高加气速度；
⑵ 压缩机的排量可取为上述两种情况之间，比如650Nm3/h，既可满足大约200～300辆车的加气需要；
⑶ 储气瓶组的容量也可小一些，如500Nm3就可保证所有车辆都能加满； ⑷ 不需要考虑公交车早晚的加气高峰，只需按均衡加气进行设计，所以用一台双枪售气机即可。⒋家庭自备车辆加气机
这种情况在发达国家比较多见，我国目前还没有，但将来一定会出现。⑴ 为了降低设备投资，宜选用慢加气方式，即晚上给汽车加气；
⑵ 压缩机排量可选的很小，比如2Nm3/h，给一辆加气量为10Nm3的小轿车加满气需要5个小时，两辆车同时加则需要10小时；
⑶ 储气瓶组不需要，但可加一个很小的缓冲罐，以保证气流的平稳； ⑷ 售气机不需要，只需一个加气枪即可。
