Indledning
Nøgleteknologierne involveret i en CNG-tankstation kan kategoriseres i flere forskellige systemer: kompressionssystemet, naturgasforbehandlingssystem, lager- og dispenseringssystem og kontrolsystem.
Naturgas kompressionssystem
Naturgaskompressionssystemet består primært af hovedkompressorenheden, en indsugningsbuffertank, et kølesystem og et smøresystem. Hovedkompressorenheden er den mest kritiske komponent-der tjener som "hjertet" af tankstationen-og dens ydeevne bestemmer direkte driftssikkerheden og den økonomiske effektivitet af hele anlægget. CNG-tankstationer anvender typisk stempelkompressorer, som er kendetegnet ved høje udledningstryk og relativt lave fortrængningsvolumener. Baseret på smøremetoden er kompressorer bredt klassificeret i to typer: olie-smurt og olie-fri. For olie-smurte systemer skal der installeres en oliefjernelsesanordning nedstrøms for den endelige udløbsport.
Afgangstrykket for kompressorer, der anvendes på tankstationer, er typisk 25 MPa. Mens nogle enheder kan nå lidt højere tryk -op til 28 MPa-, og nogle få producenter tilbyder kompressorer, der kan nå 32 MPa, viser teknisk analyse, at et afgangstryk på 25 MPa giver den mest optimale balance mellem økonomisk effektivitet, pålidelighed og sikkerhed. Indsugningstrykket varierer typisk fra 0,035 til 9 MPa. Kompressorens forskydningskapacitet kan vælges, så den passer til stationens specifikke skala, fra 16 til 2.000 m³/h, med et fælles kapacitetsområde på 200 til 300 m³/h.
Naturgas-forbehandlingssystem (inklusive rensning og trykregulering)
Før eller efter kompression skal naturgassen, der kommer ind i tankstationen, gennemgå rensnings- og tørreprocesser-specifikt, afsvovling, fjernelse af kulbrinter og dehydrering. Afsvovling involverer fjernelse af sure gasser-såsom hydrogensulfid-fra naturgassen for at forhindre korrosion af udstyr og rørledninger samt for at forhindre "brintskørhed" i stålgasflasker. Kulbrintefjernelse involverer udvinding af lette kulbrinter fra naturgassen for at sikre, at det kombinerede indhold af ethan og tungere alkaner forbliver under 3 %; dette forhindrer unormal tænding og forbrænding i køretøjets motor. Dehydrering involverer fjernelse af fugt fra naturgassen for at forhindre isblokeringer i gasforsyningssystemet under trykaflastning og afkølingsprocessen.
Dehydrering af naturgas er det mest kritiske trin i forbehandlingsprocessen. CNG-tankstationer bruger typisk dobbelte-tårntørrere til dette formål. Afhængigt af den specifikke placering af dehydreringsenheden i stationens layout, kan disse systemer kategoriseres i tre typer: lav-tryk, medium-tryk og høj-dehydrering. Hvis de tekniske og produktionsmæssige problemer vedrørende kvaliteten af fittings og ventiler kan løses med succes, repræsenterer højtryksdehydreringsmetoden-på grund af dens kompakte struktur og effektive dehydreringsydeevne-en yderst levedygtig løsning til gasdehydrering.
Efter at have gennemgået rensnings- og tørringsbehandlinger skal naturgas opfylde specifikke standarder for brug i køretøjer, før den kan fyldes i lagercylindrene på en tankstation, sælges direkte eller dispenseres i brændstoftankene på CNG-drevne køretøjer. mit land har etableret en national standard for "komprimeret naturgas til køretøjer" (GB 18047-2000). Denne standard pålægger strenge grænser for svovl- og vandindholdet i køretøjers CNG, som foreskriver, at svovlbrinteindholdet skal være mindre end 15 mg/m³, og vandets dugpunkt skal være mindst 5 grader under den laveste omgivende temperatur, der forekommer ved det maksimale driftstryk.
Kontrolsystem
Styresystemets primære funktion er at regulere den normale drift af tankstationens udstyr, overvåge vigtige driftsparametre og automatisk udløse alarmer eller igangsætte nødstop i tilfælde af udstyrsfejl. Styresystemer i udenlandsk-fremstillet brændstofpåfyldningsudstyr bruger typisk PLC'er (Programmable Logic Controllers). Denne tilgang tilbyder høj pålidelighed, muliggør fuldautomatisk udstyrsdrift og letter fjerndatatransmission til et centralt kontrolrum-og muliggør derved ubemandet stationsdrift og reducerer den fysiske arbejdsbyrde for stationsoperatører markant.
Opbevaring og dispenseringssystem
For at forhindre hyppig cyklus af kompressoren og for at sikre en kontinuerlig gasforsyning er tilgængelig, selv når kompressoren ikke kører aktivt, skal CNG-tankstationer være udstyret med gaslagerfaciliteter. Et typisk design integrerer opbevarings- og dispenseringssystemerne via et prioriteret kontrolpanel; denne konfiguration styrer sekvensen af gasstrømmen for at sikre både effektiv lagerudnyttelse og hurtig tankning af køretøjer. Generelt anvender tankstationer en trindelt lagerstrategi, der kategoriserer gaslagerflaskebankerne i høj-tryk. Medium-- og lav-cylinderbankerne styres automatisk under deres påfyldnings- og dispenseringsprocesser af et prioriteret kontrolpanel. Under påfyldningsoperationen fyldes højtryksbanken først; når trykket i-højtryksbanken når en specifik tærskel, begynder medium-tryksbanken at fylde. Når trykket i mellemtryksbanken efterfølgende når sin specifikke tærskelværdi, begynder lavtryksbanken at fylde. Derefter fyldes alle tre cylinderbanker samtidigt, indtil det maksimale lagertryk er nået, hvorefter påfyldningsprocessen ophører. Under dispenseringsoperationen trækkes gas først fra lavtryksbanken; når trykket i lavtryks-banken falder til en bestemt tærskel, begynder der at blive suget gas fra medium-tryksbanken. Efterfølgende, når trykket i medium-trykbanken falder til dens specifikke tærskel, begynder der at blive suget gas fra højtryksbanken. Derefter trækkes gas samtidigt fra alle tre cylinderbanker, indtil trykket i lagerbankerne udlignes med det maksimale lagertryk for køretøjets indbyggede cylindre, hvorefter udleveringen ophører. Hvis yderligere køretøjer stadig kræver tankning, trækkes gas direkte fra kompressorens afgangsledning; når køretøjets påfyldning er afsluttet, genoptager kompressoren at fylde de tre lagerbanker i henhold til den etablerede påfyldningssekvens, før den lukkes ned. Fordelen ved denne driftstilstand er, at den sikrer, at lagerbankerne er fyldt til deres maksimale kapacitet-og derved forbedrer deres udnyttelseseffektivitet-samtidigt med at de hurtigst mulige tankningshastigheder for køretøjer muliggøres.
