摘要：指出CNG氣瓶車卸車存在留有余氣和壓力較低時(shí)瞬時(shí)流量不足的問題，提出采用輔助卸車系統(tǒng)解決此問題。介紹輔助卸車系統(tǒng)的工作原理及流程，比較了3種輔助卸車系統(tǒng)的工藝流程。

關(guān)鍵詞：CNG減壓橇；  輔助卸車；  卸車效率；  瞬時(shí)流量；  CNG氣瓶車

Discussion on Assistant Unloading System for CNG Cylinder Vehicle

Abstract: The problems of residual gas and insufficient instantaneous flow at low pressure when unloading CNG from a cylinder vehicle are raised, and assistant unloading systems are proposed to solve the problems. The working principles and process flows of assistant unloading systems are introduced. The process flows of three assistant unloading systems are compared.

Key words: CNG decompression skid；assistant unloading；unloading efficiency；instantaneous flow；CNG cylinder vehicle

1概述

CNG減壓橇在運(yùn)行過程中存在著一個(gè)困擾諸多用戶的問題：隨著CNG氣瓶車內(nèi)的壓力下降，其瞬時(shí)流量逐漸下降。以2 000 m³／h的CNG減壓橇為例，CNG氣瓶車內(nèi)壓力小于7.4 MPa時(shí)，瞬時(shí)流量小于2 000 m³／h，如果減壓橇后管道的儲(chǔ)氣能力小，便無法達(dá)到2 000 m³／h的供氣能力，需要更換下一輛CNG氣瓶車(新車)來滿足2 000 m³／h的流量要求，而前一輛CNG氣瓶車(老車)中仍留有余氣。留有余氣的老車重新回到母站充氣，這將增加很多運(yùn)輸成本，同時(shí)也造成了運(yùn)輸能力的下降。如果通過輔助卸車系統(tǒng)來優(yōu)先卸掉老車中的余氣，不僅解決了瞬時(shí)流量不足的問題，而且使老車中的余氣壓力達(dá)到要求。

2 輔助卸車系統(tǒng)工作原理及流程

輔助卸車系統(tǒng)是在CNG減壓橇中單獨(dú)設(shè)置一路卸車調(diào)壓系統(tǒng)，當(dāng)CNG氣瓶車內(nèi)壓力低(一般小卸車柱入口于4.0 MPa)時(shí)，通過高壓閥組切換到輔助卸車路，后一輛CNG氣瓶車連接到主路。前一輛CNG氣瓶車中的低壓CNG通過輔助卸車路，先進(jìn)入輔助卸車路中的調(diào)壓器，經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入CNG主路二級(jí)調(diào)壓后的管道中。

輔助卸車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)老車優(yōu)先卸氣的原理在于：其調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值(取0.35 MPa)稍高于主路二級(jí)調(diào)壓器的出l5壓力(取0.3 MPa)，因此優(yōu)先卸掉老車中的氣體。當(dāng)后面連接的中壓管道用氣量很小時(shí)，中壓管道的壓力會(huì)大于0.3 MPa，這樣老車優(yōu)先新車卸車，且主路中沒有流量；但當(dāng)中壓管道的用氣量大于老車的供氣量，造成中壓管道的壓力低于0.3 MPa時(shí)，雖然老車優(yōu)先卸車，但用氣缺口將由新車提供，此時(shí)新老車同時(shí)供氣。一定時(shí)間后(老車壓力從4.0 MPa降到0.6 MPa)，老車內(nèi)的余氣很少，此時(shí)老車返回CNG母站充氣。其卸車工藝流程見圖l。

3 3種輔助卸車系統(tǒng)

①方案1

輔助卸車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力選擇為4.0 MPa(工藝流程見圖1)，但一些大型燃?xì)夤炯夹g(shù)人員擔(dān)心通過卸車柱高壓閥組切換新老車時(shí)會(huì)發(fā)生誤操作，誤將輔助卸車路閥門當(dāng)成主路閥門開啟，使新車中壓力大于4.0 MPa的CNG(新車壓力一般在20 MPa以上)直接進(jìn)入輔助卸車系統(tǒng)，發(fā)生超壓而出現(xiàn)危險(xiǎn)。當(dāng)然，打開高壓球閥的正確操作是右手握住球閥柄，左手慢慢磕右手，使得高壓球閥慢慢開啟。此時(shí)如果開錯(cuò)球閥，由于慢慢開啟，球閥后管道壓力慢慢升高，當(dāng)接近4.0 MPa時(shí)后面的放散閥會(huì)自動(dòng)開啟，同時(shí)緊急切斷閥會(huì)連鎖切斷進(jìn)氣，以保護(hù)下游調(diào)壓器等設(shè)備，此時(shí)操作人員應(yīng)該發(fā)現(xiàn)誤操作并及時(shí)糾正。然而對(duì)于追求完美工藝的人來說，此種方式顯然存在不足。如需進(jìn)一步提高安全系數(shù)，可通過提高部分管道的壓力級(jí)別來實(shí)現(xiàn)。

②方案2

將緊急切斷閥之前的輔助卸車系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力調(diào)高到25 MPa。這樣輔助卸車路與主路具備了相同的壓力級(jí)別，只是輔助卸車系統(tǒng)的工藝流程在圖1基礎(chǔ)上有所改變(見圖2)。

從卸車柱高壓閥組至輔助卸車路進(jìn)口的管道也選用25 MPa的設(shè)計(jì)壓力。假如，在CNG氣瓶車壓力為20 MPa時(shí)開啟了輔助卸車路閥門，20 MPa的CNG通過高壓閥組進(jìn)入輔助卸車系統(tǒng)，在緊急切斷閥之前，通過壓力變送器把超壓信號(hào)傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使緊急切斷閥切斷進(jìn)氣，同時(shí)緊急切斷閥后的放散閥開啟，從而保證緊急切斷閥之后的壓力不會(huì)過高。因?yàn)榫o急切斷閥與放散閥都稍有延時(shí)，所以緊急切斷閥與調(diào)壓器之間管道的實(shí)際壓力也要高于4.0 MPa(設(shè)計(jì)壓力可以選用5.0MPa，管材等要選用耐壓6.4 MPa的材料)，從而保證輔助卸車系統(tǒng)的安全。

有些學(xué)者認(rèn)為如果瞬間20 MPa的CNG輸送過來并放散時(shí)，反沖力很大，可能造成放散閥及其連接閥門損壞或在瞬間來不及放散而造成危險(xiǎn)。筆者認(rèn)為這種情況出現(xiàn)的概率很低，因?yàn)檎`操作時(shí)輔助卸車管道中CNG的壓力不是瞬間上升到20 MPa，而是有一個(gè)逐漸升高的過程，放散閥一旦達(dá)到起跳壓力就瞬間放散(因?yàn)榉派㈤y是機(jī)械式，延時(shí)很短，可以忽略)；緊急切斷閥的延時(shí)時(shí)間也很短(≤1s)。在緊急切斷閥切斷進(jìn)氣后，雖然緊急切斷閥前的壓力會(huì)繼續(xù)升高，但因緊急切斷閥前管道設(shè)計(jì)壓力為25 MPa，不會(huì)造成安全隱患；緊急安全閥之后的管道壓力可能會(huì)略高于運(yùn)行壓力，由于放散閥的放散，此段管道內(nèi)的壓力不會(huì)高于運(yùn)行壓力很多，而且在放散和調(diào)壓之后進(jìn)入下游管道，壓力會(huì)迅速降下來，從而正常運(yùn)行。  

③方案3

卸車柱入口到緊急切斷閥之間的管道設(shè)計(jì)壓力為25 MPa，緊急切斷閥之后的管道設(shè)計(jì)壓力為5.0 MPa。如果在卸車柱入口管道上安裝壓力變送器并在輔助卸車路進(jìn)口前增加緊急切斷閥，就會(huì)達(dá)到更加安全的效果。緊急切斷閥與壓力變送器連鎖，保證CNG氣瓶車內(nèi)壓力高于4.0 MPa時(shí)，緊急切斷閥一直保持切斷狀態(tài)，只有當(dāng)CNG氣瓶車內(nèi)壓力低于或等于4.0 MPa時(shí)，緊急切斷閥才會(huì)開啟。這樣就達(dá)到了更高的安全級(jí)別，即便操作人員誤將輔助卸車路閥門當(dāng)成主路閥門開啟，仍不會(huì)使高于4.0 MPa的CNG進(jìn)入輔助卸車系統(tǒng)。工藝流程見圖3。

④注意事項(xiàng)

無論是哪一種方案，壓力變送器都要與緊急切斷閥連鎖，防止調(diào)壓器串壓造成出口壓力過高，保障最終的出氣壓力不超限。

4 結(jié)論

①采用輔助卸車系統(tǒng)，不僅能將CNG氣瓶車內(nèi)的余氣(當(dāng)車內(nèi)壓力小于4.0 MPa時(shí))盡快卸到余氣壓力達(dá)到要求，還可以保證較大的瞬時(shí)流量。

②從安全角度對(duì)3種輔助卸車方案進(jìn)行比較，認(rèn)為第2種方案更具優(yōu)勢(shì)。在不影響供氣量的前提下，不僅使CNG氣瓶車的余氣量更少，還大大縮短了卸車時(shí)間，提高了CNG氣瓶車的運(yùn)輸能力，大大降低了綜合運(yùn)營成本。

本文作者：孫清泰王忙忙