建设可靠的压缩天然气加气站
三种智能流体系统选择可以改善实现更好的CNG 加气站
世伟洛克首席新产品开发工程师 Chuck Hayes 和世伟洛克圣地亚哥替代燃料技术代表 Paul LeStrange
重型卡车、市政公共汽车和其他大型车辆历来都与柴油烟气和黑色废气有关。
但在 2021 年，这些已经成为过时的假设。随着全球各地排放法规的收紧，各种交通应用的替代燃料解决方案的竞赛也相应加快了步伐。与化石燃料相比，压缩天然气（CNG）提供了可靠的马力、成本效益和显著减少的碳排放，已成为主要的替代燃料之一。因此，CNG 车辆在各地的公路和高速公路上大量涌现。
CNG的普及率将继续上升。考虑到美国政府最近延长了替代燃料基础设施税收抵免政策。根据这次延长，在 2021 年 12 月 31 日之前安装的天然气以及一系列其他燃料的燃料设备有资格获得建设成本 30% 的税收抵免。类似的激励措施在世界各地都已落实，这些措施有助于推动可靠加气站网络的建设，使 CNG 的大规模使用越来越可行。
为了好好地利用这些机会，并建立一个可靠的压缩天然气加气站基础设施，供公众和车队使用，建设者必须考虑如何平衡快速增加建设的需求和加气设备的安全性和完整性。在采购 CNG 加气设备的流体系统组件时，须考虑以下三点：
#1：利用预装系统实现效率和系统完整性的最大化
一个典型的压缩天然气站是由一个复杂的卡套管或公称管、阀门和其他部件组成的网络组成，负责将加压气体从大宗存储气源输送到车辆上。在整个历程中，气体被压缩至必要的压力，通过优先控制面板和阀门分配到各个泵和软管，然后通过专用阀门连接到车辆。
完整的预制流体系统可以在到达现场之前进行专业组装，有助于加快施工进程，并确保组装正确进行。
设计和组装这些系统需要有关高效布局的特定知识以及安全安装实践。例如，安装人员可能会从一长段管路开始，找出正确的弯管位置，并按照既定的优秀实践将其正确地纳入系统。
有效地做到这一点所需的知识并不被广泛的认知，也不总是很容易找到有技能的工人来实践。来自可靠供应商的预装子系统可以帮助建造者克服这些挑战。完整的预制流体系统可以在到达现场之前进行专业组装，有助于加快施工进程，并确保组装正确进行。
#2：在高压下用密封连接提高安全性
加气站建成后，运营安全是重中之重。CNG 加气泵必须在每次加气时都能让司机安全、方便地操作。这意味着要消除整个加气站的任何潜在泄漏，以及正确保持和转换从气源到加气泵的压力。
虽然天然气是一项常见的公用事业，人们也习惯于使用它，但 CNG 固有的压力会带来一些不同且重要的挑战。例如：CNG 在加气站现场储存时其压力远高于进入车载储气罐的压力。由于在加气过程中压力发生变化，焦耳-汤姆森效应导致气体温度显著下降。
对于传统的螺纹连接，在 CNG 的必要压力下以及在显著的温度变化中长期保持密封性能很困难。组件之间的螺纹连接会受到影响，质量较差的制造材料会因温度波动而膨胀和收缩。所有这些都可能会带来巨大的安全风险。因此，指定高质量的组件 — 例如设计用于在苛刻环境中保持和维持系统完整性的接头 — 是必要的。
#3：用更高质量的材料提高安全性
与传统的螺纹连接一样，传统的材料可能并不总是适合 CNG 基础设施应用，因为在这些应用中，长期的可靠性和完整性是必须的。
例如，碳钢公称管和卡套管在各种一般应用中都有着良好的性能。然而，在 高风险和高压力应用中，例如CNG加气，碳钢可能无法提供所需的性能，因为它更容易腐蚀和生锈。天然气具有固有湿度，会导致对碳钢等材料中的腐蚀水平升高。CNG 加气站在户外，还必须与各种因素较量 — 雨和雪是另一种腐蚀威胁。
腐蚀可导致材料表面形成小的空穴或凹坑，即使是很小的凹坑，在CNG处理所需的压力下运行时，最终也会产生问题。这使得在扩大基础设施规模时，材料的选择非常重要。在加气系统中使用 316/316L 不锈钢是一个很好的选择，选择镍和铬含量更高的不锈钢可以提供更大的防腐蚀保护。这样做可以为长期性能提供积极影响，而无需持续维护或更换。
随着 CNG 车辆在全球范围内的普及，可靠的基础设施至关重要。通过与合适的供应商合作，采购能够在CNG加气系统固有条件下运行的高质量组件和部件，可以实现高效施工、运行安全和长期可靠性。
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