Invoering
De belangrijkste technologieën die betrokken zijn bij een CNG-tankstation kunnen worden onderverdeeld in verschillende afzonderlijke systemen: het compressiesysteem, het aardgasvoorbehandelingssysteem, het opslag- en distributiesysteem en het controlesysteem.
Compressiesysteem voor aardgas
Het aardgascompressiesysteem bestaat voornamelijk uit de hoofdcompressoreenheid, een inlaatbuffertank, een koelsysteem en een smeersysteem. De hoofdcompressoreenheid is het meest kritische onderdeel-en dient als het 'hart' van het tankstation-en de prestaties ervan bepalen direct de operationele betrouwbaarheid en economische efficiëntie van de hele faciliteit. CNG-tankstations maken doorgaans gebruik van zuigercompressoren, die worden gekenmerkt door hoge persdrukken en relatief lage verplaatsingsvolumes. Op basis van de smeermethode worden compressoren grofweg in twee typen ingedeeld: olie-gesmeerd en olie-vrij. Voor olie-gesmeerde systemen moet stroomafwaarts van de laatste afvoerpoort een olieverwijderingsapparaat worden geïnstalleerd.
De persdruk voor compressoren die in tankstations worden gebruikt, is doorgaans 25 MPa. Hoewel sommige units iets hogere drukken kunnen bereiken-tot 28 MPa-en een paar fabrikanten compressoren aanbieden die 32 MPa kunnen bereiken, geeft technische analyse aan dat een persdruk van 25 MPa de meest optimale balans biedt tussen economische efficiëntie, betrouwbaarheid en veiligheid. De inlaatdruk varieert doorgaans van 0,035 tot 9 MPa. De verplaatsingscapaciteit van de compressor kan worden geselecteerd op basis van de specifieke schaal van het station, variërend van 16 tot 2.000 m³/u, met een gebruikelijk capaciteitsbereik van 200 tot 300 m³/u.
Aardgasvoorbehandelingssysteem (inclusief zuivering en drukregeling)
Voor of na de compressie moet het aardgas dat het tankstation binnenkomt, zuiverings- en droogprocessen ondergaan-in het bijzonder ontzwaveling, verwijdering van koolwaterstoffen en dehydratatie. Ontzwaveling omvat het verwijderen van zure gassen-zoals waterstofsulfide-uit het aardgas om corrosie van apparatuur en pijpleidingen te voorkomen, en om "waterstofverbrossing" in stalen gasflessen te voorkomen. Bij de verwijdering van koolwaterstoffen worden lichte koolwaterstoffen uit het aardgas gehaald om ervoor te zorgen dat het gecombineerde gehalte aan ethaan en zwaardere alkanen onder de 3% blijft; dit voorkomt abnormale ontsteking en verbranding in de motor van het voertuig. Uitdroging omvat het verwijderen van vocht uit het aardgas om ijsverstoppingen in het gastoevoersysteem tijdens het drukverlagings- en koelproces te voorkomen.
Dehydratie van aardgas is de meest kritische fase van het voorbehandelingsproces. CNG-tankstations maken voor dit doel doorgaans gebruik van dubbele-torendrogers. Afhankelijk van de specifieke locatie van de dehydratie-eenheid binnen de lay-out van het station, kunnen deze systemen worden onderverdeeld in drie typen: lage-druk, midden-druk en hoge-drukdehydratie. Als de technische en productieproblemen met betrekking tot de kwaliteit van fittingen en kleppen met succes kunnen worden opgelost, vertegenwoordigt de hogedruk-dehydratiemethode-gezien de compacte structuur en effectieve dehydratatieprestaties- een zeer haalbare oplossing voor gasdehydratie.
Na zuiverings- en droogbehandelingen te hebben ondergaan, moet aardgas voldoen aan specifieke normen voor gebruik in voertuigen voordat het kan worden geladen in de opslagcilinders van een tankstation, direct kan worden verkocht of kan worden gedoseerd in de brandstoftanks van CNG-aangedreven voertuigen. mijn land heeft een nationale norm opgesteld voor "gecomprimeerd aardgas voor voertuigen" (GB 18047-2000). Deze norm legt strenge limieten op aan het zwavel- en watergehalte van CNG voor voertuigen, waarbij wordt bepaald dat het waterstofsulfidegehalte minder dan 15 mg/m³ moet zijn en dat het waterdauwpunt minstens 5 graden onder de laagste omgevingstemperatuur moet liggen die wordt aangetroffen bij de maximale bedrijfsdruk.
Controlesysteem
De primaire functie van het besturingssysteem is het regelen van de normale werking van de apparatuur van het tankstation, het bewaken van de belangrijkste bedrijfsparameters en het automatisch activeren van alarmen of het initiëren van nooduitschakelingen in het geval van een defect aan de apparatuur. Besturingssystemen in in het buitenland-gefabriceerde tankapparatuur maken doorgaans gebruik van Programmable Logic Controllers (PLC's). Deze aanpak biedt een hoge betrouwbaarheid, maakt een volledig geautomatiseerde bediening van de apparatuur mogelijk en vergemakkelijkt de gegevensoverdracht op afstand naar een centrale controlekamer-waardoor onbemande stationbediening mogelijk wordt gemaakt en de fysieke werklast van stationoperatoren aanzienlijk wordt verminderd.
Opslag- en doseersysteem
Om frequente cycli van de compressor te voorkomen en om ervoor te zorgen dat er een continue gastoevoer beschikbaar is, zelfs als de compressor niet actief draait, moeten CNG-tankstations worden uitgerust met gasopslagfaciliteiten. Een typisch ontwerp integreert de opslag- en uitgiftesystemen via een prioriteitsbedieningspaneel; deze configuratie beheert de volgorde van de gasstroom om zowel efficiënt opslaggebruik als snel tanken van voertuigen te garanderen. Over het algemeen hanteren tankstations een gelaagde opslagstrategie, waarbij de gasopslagcilinderbanken worden onderverdeeld in hoge-druk. De midden-druk- en lage-drukcilinderbanken worden tijdens hun vul- en afgifteprocessen automatisch gecontroleerd door een prioriteitsbedieningspaneel. Tijdens het vullen wordt eerst de hogedrukbank gevuld; zodra de druk in de hoge-drukbank een specifieke drempel bereikt, begint de midden-drukbank zich te vullen. Wanneer vervolgens de druk in de middendrukbank-zijn specifieke drempel bereikt, begint de lage-drukbank zich te vullen. Daarna vullen alle drie de cilinderbanken zich gelijktijdig totdat de maximale opslagdruk is bereikt, waarna het vulproces stopt. Tijdens het afleveren wordt eerst gas uit de lagedrukbank gehaald; zodra de druk in de lage-drukbank naar een specifieke drempel daalt, begint er gas uit de midden-drukbank te worden onttrokken. Wanneer vervolgens de druk in de middendrukbank- naar de specifieke drempel daalt, begint er gas uit de hoge-drukbank te worden onttrokken. Daarna wordt gelijktijdig gas uit alle drie de cilinderbanken onttrokken totdat de druk in de opslagbanken gelijk is aan de maximale opslagdruk van de cilinders aan boord van het voertuig, op welk punt de afgifte stopt. Als er nog meer voertuigen moeten worden bijgetankt, wordt het gas rechtstreeks uit de persleiding van de compressor gehaald; Zodra het tanken van het voertuig voltooid is, hervat de compressor het vullen van de drie opslagbanken volgens de vastgestelde vulvolgorde voordat hij wordt uitgeschakeld. Het voordeel van deze operationele modus is dat deze ervoor zorgt dat de opslagbanken tot hun maximale capaciteit worden gevuld-waardoor hun gebruiksefficiëntie wordt verbeterd-terwijl tegelijkertijd de hoogst mogelijke tanksnelheden voor voertuigen worden vergemakkelijkt.
