壓縮機(jī)機(jī)組的選擇需要注意技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性兩方面的問(wèn)題,尤其要注意從整站建設(shè)的角度對(duì)所選機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行衡量。

1．技術(shù)方面應(yīng)注意的要點(diǎn)

(1)選擇有、油潤(rùn)滑還是無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)毋庸置疑，無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)對(duì)氣體的油污染是最小的，合理的選擇應(yīng)該是采用無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)；但由于國(guó)內(nèi)自潤(rùn)滑材料的制約，要實(shí)現(xiàn)可靠性較高的無(wú)油潤(rùn)滑尚不成熟，雖然十多年前就有廠家進(jìn)行過(guò)嘗試，終究由于國(guó)內(nèi)材料基礎(chǔ)等多方面原因又恢復(fù)到有油潤(rùn)滑方案。

從目前來(lái)講，建議企業(yè)以可靠性為主選擇有油和少油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，因?yàn)榧词惯x擇了無(wú)油機(jī)，由于建站標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，仍然需要在加氣站中配置相應(yīng)的干燥、分離設(shè)備，無(wú)法節(jié)省投資；相反會(huì)由于無(wú)油壓縮機(jī)本身成本更高、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用均高于有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，而增加建站成本，甚至出現(xiàn)關(guān)鍵體填料、活塞環(huán)過(guò)早破損的情況。

(2)選擇水冷、風(fēng)冷還是混冷壓縮機(jī)這方面的選擇，不同地區(qū)的廠家和企業(yè)最為關(guān)注，也是爭(zhēng)論最為激烈的。客觀地講，冷卻方式對(duì)于壓縮機(jī)而言不存在技術(shù)上的先進(jìn)性差異，我們更關(guān)注的應(yīng)該是哪種方式更適用。

雖然風(fēng)冷方式一直被多數(shù)人認(rèn)為具有一定的技術(shù)難度(主要是因?yàn)镃NG壓縮機(jī)的排氣壓力高，給冷卻器的設(shè)計(jì)、制造帶來(lái)了一定的難度)而顯得它有先進(jìn)性，但國(guó)內(nèi)已有中石化江漢三機(jī)廠等單位借鑒原有引進(jìn)的大型天然氣壓縮機(jī)組技術(shù)成功制造出全風(fēng)冷橇裝cNG壓縮機(jī)組，為廣大的北方用戶提供了新的選擇。在參考文獻(xiàn)中作者通過(guò)國(guó)內(nèi)外多種壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行得出的結(jié)論是具有代表性的。作者認(rèn)為，要消除水冷機(jī)組的固有弊病，最好的辦法是選擇全風(fēng)冷機(jī)組。

有的企業(yè)認(rèn)為，水冷機(jī)組的冷卻效果要好于風(fēng)冷機(jī)組。但只要我們稍加分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種看法實(shí)際上是片面性的：CNG壓縮機(jī)在國(guó)外發(fā)展已有70多年歷史，從最初的水冷、風(fēng)冷兩種冷卻方式并存，演化到現(xiàn)今的絕大多數(shù)為風(fēng)冷，說(shuō)明兩個(gè)問(wèn)題，第一，國(guó)外成熟的機(jī)組技術(shù)更傾向于采用風(fēng)冷，排氣溫度不存在過(guò)高的問(wèn)題；第二，國(guó)內(nèi)因?yàn)樽畛鯖](méi)有引進(jìn)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，而是一些廠家依托自身的高壓空氣壓縮機(jī)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，并未針對(duì)天然氣介質(zhì)專門(mén)進(jìn)行優(yōu)化選擇，造成了一種先入為主的效果，同時(shí)某些廠家出于自身產(chǎn)品宣傳的需要過(guò)分強(qiáng)調(diào)水冷機(jī)組的表面好處，卻有意回避了水冷機(jī)組的許多不足：結(jié)垢、腐蝕、增加運(yùn)行成本等。因而造成目前大多數(shù)企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)組選擇上的一些觀念誤區(qū)。

可以證明，即使在南方選擇全風(fēng)冷機(jī)組也是可行的，我們可以從熱力學(xué)的角度簡(jiǎn)單分析一下這個(gè)問(wèn)題。

CNG壓縮機(jī)的壓縮介質(zhì)為純度較高的天然氣(主要成分為甲烷CH4，占90％以上)其壓縮因子一般為1．29，遠(yuǎn)小于空氣的1，4。這樣，在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中每級(jí)壓縮之后排溫就遠(yuǎn)比壓縮空氣時(shí)小，一般廠家在設(shè)計(jì)時(shí)限定每級(jí)排氣溫度(不經(jīng)過(guò)冷卻)小于160℃，而在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往只有140℃左右，有的壓縮級(jí)甚至不到100℃。所以，從熱力學(xué)的角度講，CNG壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)是非常保守和安全的。而且，用戶們也不必要關(guān)心壓縮機(jī)的每一級(jí)的排溫，而只需要知道最后一級(jí)的排氣溫度就可以了。

最后一級(jí)的排溫對(duì)機(jī)組排出的壓縮天然氣的影響又有多大呢?用戶最關(guān)心的是排氣量，從熱力學(xué)角度分析一下排氣溫度對(duì)排氣量的影響：一般地，全風(fēng)冷壓縮機(jī)組最后一級(jí)排溫高于環(huán)境溫度10-12℃，極端一點(diǎn)，假設(shè)環(huán)境溫度為39℃，那么壓縮機(jī)的最終排氣溫度將達(dá)到51℃(盡管這種工況不多見(jiàn)，但我們可以說(shuō)明一些問(wèn)題)，假設(shè)同時(shí)運(yùn)行的水冷機(jī)組最終排氣溫度為40℃，而其他參數(shù)的影響不計(jì)(近似計(jì)算)。針對(duì)最后一級(jí)壓縮而言，適用氣體過(guò)程方程： pV=mRT

在排氣壓力p均為25MPa時(shí)，可知壓縮氣體容積y與排氣溫度r成正比，則在同樣氣缸工作容積下，實(shí)際壓縮氣體容積流量與溫度r成反比，即

V水冷／V風(fēng)冷=T風(fēng)冷／T水冷
=(273+51)／(273+40)
=1．035

即大約僅比水冷機(jī)組40℃排氣溫度時(shí)容積流量減小3．5％。

而全風(fēng)冷機(jī)組在運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用方面卻較水冷機(jī)組低許多，從長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇全風(fēng)冷機(jī)組更合理。至于溫度問(wèn)題，一般在加氣站下游均會(huì)設(shè)置高壓脫水裝置，該裝置會(huì)完成壓縮天然氣大部分的終極后冷和脫水作用，與采用水冷機(jī)組時(shí)的差別實(shí)際上是十分微小的。

至于混冷機(jī)組，雖然避免了水冷機(jī)組的一些弊病，但仍舊無(wú)法消除冷卻水結(jié)垢、腐蝕和泄漏之后引起的一系列問(wèn)題。因而也不是最合適的方式，而只是針對(duì)某些特殊情況進(jìn)行的一些改進(jìn)措施。

所以，綜合國(guó)外機(jī)組技術(shù)主流和排氣溫度對(duì)排氣量的影響的熱力學(xué)分析，我們認(rèn)為，全風(fēng)冷壓縮機(jī)組是CNG加氣站建設(shè)的首要選擇，也是國(guó)際國(guó)內(nèi)CNG加氣站的發(fā)展趨勢(shì)。加氣站的建設(shè)除了應(yīng)該考慮一次性設(shè)備投資，更應(yīng)該注意整站的運(yùn)行、維護(hù)成本。

(3)壓縮機(jī)排氣量是否越大越好加氣站壓縮機(jī)的排氣量應(yīng)該與所建CNG站需求的加氣量基本匹配，不宜過(guò)大也不宜過(guò)小。這就像CNG汽車選擇20MPa壓力作為氣瓶?jī)?chǔ)氣壓力一樣的道理，為什么不選用更高壓力呢?更高壓力不是在氣瓶中可以儲(chǔ)存更多的天然氣嗎?這是綜合考慮到車用氣瓶的容積／重量比以及降低CNG加氣站運(yùn)行成本所確定的優(yōu)化結(jié)果。

目前國(guó)內(nèi)所建CNG加氣站主要分為常規(guī)站和子母站兩類。CNG的發(fā)展尚處于一種快速、不穩(wěn)定的狀態(tài)，局部地區(qū)的少數(shù)加氣站負(fù)荷較大，但絕大多數(shù)加氣站處于加氣能力相對(duì)富裕的狀況。由于多方面的原因，業(yè)主在上報(bào)計(jì)劃和作可行性研究直到方案設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的加氣站加氣能力大多被高估。這也是造成大多數(shù)業(yè)主盲目選擇大排量壓縮機(jī)的重要原因。

其實(shí)，國(guó)際上對(duì)于加氣站壓縮機(jī)的排氣量的選取并非隨意而為，早期的300m³／h是根據(jù)客觀分析得來(lái)的：一座高效率運(yùn)行的加氣站，氣量過(guò)小無(wú)法滿足加氣車輛需求，氣量過(guò)大則會(huì)造成機(jī)組頻繁停機(jī)、起動(dòng)，對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備及其他相關(guān)設(shè)備造成不必要的損害，還會(huì)影響電網(wǎng)中的其他用戶。按5-10min為一輛汽車加氣，以出租車為例，60L水容積的車載氣瓶在壓力20MPa狀態(tài)下儲(chǔ)氣量為13．8m³(考慮到天然氣的壓縮因子)，采用加氣量為300m3／h的壓縮機(jī)直接加氣需時(shí)13．8／300×60min=2．76min，所以，一臺(tái)300m³／h的壓縮機(jī)的加氣站至少可以同時(shí)為兩輛出租車加氣。

當(dāng)然，實(shí)際加氣時(shí)并非簡(jiǎn)單的直接加氣，而應(yīng)該考慮加氣站氣庫(kù)容量以及為提高氣庫(kù)利用效率選擇的優(yōu)先順序控制系統(tǒng)的良好等因素。但一臺(tái)300m3／h的壓縮機(jī)即可滿足2輛小車加氣卻是基本事實(shí)，過(guò)大的壓縮機(jī)排量將會(huì)導(dǎo)致加氣站壓縮機(jī)的頻繁起動(dòng)停機(jī)，不利于機(jī)組正常工作。所以我們認(rèn)為，在目前局部少數(shù)地區(qū)可以選擇排量600-650m³／h的壓縮機(jī)，已經(jīng)足夠滿足4輛汽車(亦即4部加氣機(jī))同時(shí)加氣(這種極限狀態(tài)相信在任何地區(qū)都不多見(jiàn))，而更多的情況下小于600～650m³／h的壓縮機(jī)也足以滿足加氣需求，不必盲目追求壓縮機(jī)大排量。

所以，常規(guī)站選擇600～650m³／h的壓縮機(jī)是最佳方案，有一些進(jìn)氣壓力較低的地區(qū)選擇同樣功率的壓縮機(jī)組也能達(dá)到500m³／h以上的排氣量，足夠滿足加氣需求。

對(duì)于子母站也適用同樣的道理，考慮到加氣站實(shí)際處理氣量和車輛、轉(zhuǎn)運(yùn)車等綜合因素，目前比較合理的母站壓縮機(jī)排氣量選擇應(yīng)該為2500～4500m³／h，配置兩臺(tái)壓縮機(jī)為宜。如某地油氣混合站的日處理氣量8000m³左右，日工作時(shí)間8h左右，單臺(tái)1250m³／h的壓縮機(jī)已經(jīng)足夠完成天然氣的壓縮(另一臺(tái)作為備機(jī))。

所以，片面追求加氣站排氣量將會(huì)帶來(lái)投資的巨大浪費(fèi)，業(yè)主們?cè)谕顿Y建站之前一定要仔細(xì)分析站的容量，大排量壓縮機(jī)在運(yùn)行成本上無(wú)疑會(huì)超出小排量機(jī)組，導(dǎo)致浪費(fèi)。在電力增容、電費(fèi)、易損易耗件等方面的成本也會(huì)大大增加。

2．經(jīng)濟(jì)性方面應(yīng)注意的要點(diǎn)

我們對(duì)國(guó)內(nèi)比較典型的壓縮機(jī)組結(jié)合加氣站常規(guī)站整站進(jìn)行以下對(duì)比分析。數(shù)據(jù)的采集依據(jù)的是一定時(shí)期的樣本數(shù)據(jù)，僅供參考。

從對(duì)比可以看出，排除與機(jī)組無(wú)關(guān)的電力增容等因素，選用三種不同冷卻方式配置的機(jī)組在總體費(fèi)用方面相差不多，全風(fēng)冷機(jī)組甚至還略低。而全風(fēng)冷機(jī)組在集成度方面無(wú)疑要好于另外兩種非橇裝機(jī)組。在智能化控制方面也大大優(yōu)于其他機(jī)組。

另外，采用集成度很高的PLc控制系統(tǒng)能大大減輕操作人員工作量和工作強(qiáng)度，降低運(yùn)行控制成本，提高安全性。

除了以上一次性固定投資的對(duì)比之外，機(jī)組的后期費(fèi)用也是業(yè)主們必須注意的。在后期運(yùn)行中，堅(jiān)持選擇高可靠性易損件理念使得全風(fēng)冷機(jī)組的閥件、活塞環(huán)的更換周期分別達(dá)到8000h和4000h以上，同時(shí)免除了全水冷機(jī)組對(duì)于冷卻水系統(tǒng)的經(jīng)常維護(hù)，消除了結(jié)垢和腐蝕帶來(lái)的更多事故隱患。

全風(fēng)冷橇裝機(jī)組占地面積小，安裝簡(jiǎn)單，免除了在寸土寸金的城市建設(shè)專用廠房的費(fèi)用。只需要搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)棚即可滿足建站要求，同時(shí)提高了加氣站機(jī)組安全性能。

所以，從整站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性考慮，全風(fēng)冷機(jī)組也是最佳選擇。