天然氣汽車加氣站儲(chǔ)存系統(tǒng)作為加氣站主體部分之一所處的重要地位直接影響到加氣站儲(chǔ)氣技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)的天然氣汽車事業(yè)初始于20世紀(jì)50年代的低壓橡膠皮包天然氣汽車，直至80年代才真正發(fā)展起來(lái)，1988年在四川興建了第一座全進(jìn)口新西蘭的CNG加氣站，繼而，國(guó)產(chǎn)天然氣汽車改裝部件及加氣站設(shè)備，如壓縮機(jī)、氣體處理設(shè)備、售氣機(jī)、儲(chǔ)存容器等相繼問世。近年來(lái)，天然氣加氣站儲(chǔ)氣技術(shù)的完善和提高為天然氣汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，十幾年來(lái)，CNG加氣站儲(chǔ)存容器由最初的氧氣瓶走向了天然氣專用瓶、從小型氣瓶組發(fā)展到大型瓶組，90年代中期又出現(xiàn)了井式儲(chǔ)氣技術(shù)，近幾年在四川大型焊接容器儲(chǔ)氣形式的出現(xiàn)立即得到了人們的關(guān)注，伴隨著天然氣汽車及加氣站設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，天然氣加氣站儲(chǔ)氣技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展，儲(chǔ)氣技術(shù)愈來(lái)愈向安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的大型化方向發(fā)展。
目前，儲(chǔ)氣方案主要有DOT儲(chǔ)氣瓶組、ASME容器單元、地下儲(chǔ)氣井三種方案可供選擇，現(xiàn)分別介紹如下。
1. DOT儲(chǔ)氣瓶組
設(shè)計(jì)壓力25MPa，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為DOT49CFR之178.37節(jié)壓縮氣體運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)。安全系數(shù)為2.48，一般不作為地面存儲(chǔ)，DOT沒有制定地面應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)限；不允許有排污口；初期投資低，運(yùn)行維修成本高，每3年必須把單元拆開，對(duì)每只瓶子進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)；場(chǎng)地面積在50m2以上，屬于松散結(jié)構(gòu)，沒有結(jié)構(gòu)整體性，容器多，接頭多，存在泄露危險(xiǎn)且管線尺寸小，流動(dòng)阻力大。
2. ASME容器單元
設(shè)計(jì)壓力27.6MPa，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為ASME第Ⅷ章1節(jié)壓縮氣體地面存儲(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。安全系數(shù)3，容器壁厚比同等DOT瓶壁厚高出39%；通常作為地面存儲(chǔ)。ASME允許容器上有排污口；初期投資高，運(yùn)行和維修成本低，除一般的外部和內(nèi)部直觀檢測(cè)外，不需再檢測(cè)；場(chǎng)地要求5～7m2，堅(jiān)固，整體結(jié)構(gòu)能更好地承受沖擊載荷及地震波動(dòng)；其容器數(shù)量少，接頭少，管線尺寸大，流動(dòng)阻力較小。
3. 地下儲(chǔ)氣井
設(shè)計(jì)壓力為25MPa，儲(chǔ)氣井的深度一般為100m。它由十幾根石油鉆井工業(yè)中常用的18cm套管通過管端的扁梯形螺紋和接頭連接而成，封底和封頭由焊接平蓋的接頭與套管通過螺紋連接，套管是按照API標(biāo)準(zhǔn)5CT制造的N80鋼級(jí)石油套管，鋼號(hào)為30Mn4和28CrM06。其占地面積很小，有利于站場(chǎng)平面布置；雖然初期投資較大，但據(jù)四川石油管理局提供的資料表明該儲(chǔ)氣井至少可以使用25年以上，并可以節(jié)省檢驗(yàn)維修費(fèi)，安全可靠性好。其缺點(diǎn)是耐壓試驗(yàn)無(wú)法檢驗(yàn)強(qiáng)度和密封性，制造缺陷也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，排污不徹底，容易對(duì)套管造成應(yīng)力腐蝕。以某個(gè)有六口儲(chǔ)氣井的CNG加氣站為例，包括高壓一口、中壓二日、低壓三口，其主要性能參數(shù)如下。材料：APIP110鉆井用套管；規(guī)格：18cm×100cm(內(nèi)徑157mm，壁厚10.36mm)；壓力(表壓)：25MPa。
根據(jù)以上的分析，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的儲(chǔ)氣方案為ASME容器單元儲(chǔ)氣和地下儲(chǔ)氣井方式，兩種儲(chǔ)氣方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表7-3。
表7-3 兩種儲(chǔ)氣方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較
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ASME儲(chǔ)氣單元
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地下儲(chǔ)氣井
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優(yōu)點(diǎn)
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①運(yùn)行和維護(hù)成本低，除一般的外部和內(nèi)部直觀檢測(cè)外，不需再檢測(cè)；②場(chǎng)地要求5～7m2；③堅(jiān)固，整體結(jié)構(gòu)能更好地承受沖擊載荷及地震波動(dòng)；④其容器數(shù)量少，接頭少；⑤管線尺寸大，流動(dòng)阻力較小
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①場(chǎng)地面積很小；②可以使用25年以上；③可以節(jié)省檢驗(yàn)維護(hù)費(fèi)，安全可靠性好
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缺點(diǎn)
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①初期投資較高
②交貨周期較長(zhǎng)
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①初期投資高；②耐壓試驗(yàn)無(wú)法檢驗(yàn)強(qiáng)度和密封性；③制造缺陷也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；④排污不徹底，容易對(duì)套管造成應(yīng)力腐蝕
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價(jià)格
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總計(jì)92550美元，折合人民幣768165元，每一容器為128028元
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每座儲(chǔ)氣井造價(jià)為18萬(wàn)元人民幣，總計(jì)108萬(wàn)元
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小型儲(chǔ)氣瓶組技術(shù)是大型化儲(chǔ)氣技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)；而大型化儲(chǔ)氣技術(shù)的發(fā)展是小型氣瓶組儲(chǔ)氣技術(shù)的未來(lái)。大型的氣瓶具有多方面的優(yōu)勢(shì)：安裝簡(jiǎn)單、占地少、使用年限長(zhǎng)、不需檢測(cè)、日常維修費(fèi)用低，更重要的是，大氣瓶的安全性能比小氣瓶更優(yōu)，且運(yùn)行成本低，這也是當(dāng)前建設(shè)CNG加氣站多采用大型瓶組的主要原因。
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