一、前言
     人们所说的非常规天然气，一般指页岩众所周知，  燃油汽车尾气已成为城市大气的主要污染源，从环境 保护和发展替代能源的战略考虑，我国从80年代起 开始积极推动清洁能源汽车的坟术研究和产业发展，目前取得了丰硕的成果，天然气汽车、电动汽车、燃料电池汽车等都已进入试用、推广及规模应用等阶段。   
    就天然气汽车而言，目前压缩天然气(cNG)汽车已在全国广泛使用，不少城市在政府的政策支持下，公交车和出租车已全部改用CNG作为燃料，为降低城市大气污染做出了重大贡献。但由于CNG是气态，在有限的车载容器中存储量有限，以出租车为例，一般每台车一次加气量不超过12m3，运行距离不超过200公里，导致CNG汽车加气需求频繁，对城市加气站的
建设数量要求较多，限制了CNG汽车的进一步发展。近几年，随着液化天然气技术的发展，从海外进口LNG和国内LNG工厂的建设，使得LNG产品得到有效供应。
    LNG与CNG相比有以下几点优势：①LNG比CNG的压缩比高3倍多，即同样容积的容器中，使用LNG的汽车比使用CNG的汽车在运距上高3倍多；②LNG为低温低压，不像CNG处于高压状态，危险性相对较小；③LNG比CNG更加纯净。
    所以研究LNG汽车也成为满足市场需求和环保要求的必然选择，并且目前已经取得了长足的发展，在贵阳、乌鲁木齐和北京，使用LNG作为燃料的公交车已形成一定规模。另外，LNG汽车技术的发展对中长距离的客运、货运汽车及船只使用天然气作为燃料成为可能，由此可创造出一个巨大的LNG应用市场。
二、天然气加注站的类型
无论是CNG汽车还是LNG汽车都需要天然气加注站，目前使用的主要有以下形式：
    1．CNG母站
该类加气站使用长输高压管道燃气或城市中压管道燃气作为气源，按照CNG产品标准要求进行脱硫、脱水后，通过CNG压缩机压缩至25Mpa，并通过CNG加气柱向CNG瓶组拖车充气，并由CNG瓶组拖车配送到CNG子站、偏远城镇管网、工业用户等处作为天然气气源，常规CNG瓶组一次有效配送量为4000Nm3左右  
2．CNG标准站   
    该类加气站一般使用城市中压管道气作为气源，工艺及设备配置基本与CNG母站相同，只是处理规模相对较小，是通过CNG加气机向天然气汽车直接进行加气。
    3．CNG子站
    该类加气站一般建于没有管道燃气的边远城镇，使用CNG瓶组车配送的CNG作为气源，CNG瓶组车到达子站后，通过卸气柱、CNG压缩机和CNG加气机向CNG汽车进行加注。
    4．L—CNG力口气站
    该类加气站使用LNG作为气源，通过低温高压泵将LNG增压至20Mpa，通过汽化器气化后，由CNG加气机向CNG汽车进行加注。
    5．LNG加注站
    该类加气站使用LNG作为气源，由低温泵适当增压，通过LNG加注机直接向LNG汽车进行加注。
    在中国各大城市及周边地区，CNG母站、CNG标准站和CNG子站已普遍使用，据不完全统计，已建站和规划新建站数量合计超过10000座，但是由于气源供应不足和站内设备调峰能力有限，CNG标准站普遍存在的问题是在高峰期时缺少充足的气源为汽车加气，而导致来加气的汽车长时间排队，影响了城市交通和营运车辆的经济效益，为此不少城市限制了非公交车辆油改气的数量，进而限制了清洁能源汽车的使用范围。
  三、关于建设CNG、LNG、调峰混合站的方案介绍
    在对天然气加气站运行特点和国内外LNG技术的调研后，我们提出了利用设备共享和设备撬装，建设CNG、LNG、调峰混合站的方案，即在同一站内，利用CNG现有生产模式，通过增加部分LNG设施，实现CNG和LNG的联产，可同时对CNG汽车和LNG汽车进行充装，并且由于LNG便于储存，在加气站加气低峰期时，将天然气进行液化存储，不仅可以作为高峰期运行时的调峰气源，还可以作为优质气源向工业用户、偏远城镇的燃气管网、加气子站等进行配送，从而扩大了天然气最为清洁燃料的使用范围。另外，由于该系统的模块化、撬装化设计，使得该系统机动性很强，非常适用于油气田放空天然气回收j煤层气放空回收、沼气回收等其它气源市场，具有较高的节能减排经济效益和社会效益。
    CNG、LNG、调峰混合站的工艺原理框图如图l：
    1．工作原理说明
    下面论述以气源为城市管道天然气为例，可推广至油气田放空天然气、煤层气、沼气等其它气源领域。
    一般情况下，管道燃气通过CNG预处理、CNG压缩机、CNG加气机等主要工艺设备直接向CNG汽车进行加气。当管道燃气使用有富裕时，如CNG低峰运行期间，或者是根据市场需求，需要进行LNG生产时，可将部分管道燃气引进LNG预处理装置，达到LNG生产气质要求时，利用空闲的CNG压缩机进行增压，通过LNG预冷撬和LNG液化撬将天然气进行液化，并储存在LNG储罐撬内，根据需要，可通过L—CNG撬将LNG转化为CNG后，由CNG加气机进行加注，也可以通过LNG加注机直接向LNG汽车或LNG槽车进行加注，LNG槽车可将LNG配送到需要的地方。
    2．主要工艺设备简介
    (1)CNG预处理设备
    CNG预处理设备包括脱硫设备和脱水设备，预处理深度达到硫化氢含量低于每标方15mg、常压水露点低于一550C，该类设备为目前CNG加气站的标准配置。
  (2)LNG预处理设备
  由于LNG为深冷液化，对气质中的含硫量、含碳量和含水量的要求比CNG要严格，故新设LNG预处理装置，预处理深度达到含硫量低于5ppm、二氧化碳含量低于50ppm、常压水露点低于一1000C。目前此类脱硫脱碳的工艺主要为醇胺法，不容易实现整体撬装，但随着技术和工艺的发展，实现整体撬装还是有可能的。
    (3)CNG压缩机
    CNG压缩机为成熟产品，一般加气站根据加气规模配置多台，出口压力设计为25MPa，本方案利用空闲时的CNG压缩机对经过LNG预处理后的天然气进行增压，经稳压至20MPa后进入LNG预冷撬。
    (4)LNG预冷撬
    本方案液化部分工艺原理为将高压天然气经过膨胀制冷进行液化，为补充冷量，新设LNG预冷撬，通过冷量回收和制冷机将天然气温度降至一700C。
    (5)LNG液化撬
    LNG液化撬将20MPa、一70~C的天然气经过膨胀制冷，使得天然气在0．4MPa、一145~C的条件下进行液化。该撬内使用的膨胀制冷部件为俄罗斯的专利技术一引射器，在进行节流膨胀的同时，可将未液化的部分低压气白吸回引射器进行膨胀，制冷效率较高，单个LNG液化撬的设计生产规模一般为1～10×104Nm3
    (6)LNG储罐撬
  从LNG液化撬中产生的LNG送入LNG储罐撬，根据上游供给量、下游消耗量以及场地大小等实际情况可灵活选择LNG储罐撬的规格。
    (7)L-CNG撬
    L-CNG撬由低温高压泵和汽化器组成，可将LNG增压气化成CNG，并通过CNG加气机对车辆进行加气。
  (8)自动控制系统
  本方案需要配置高性能的自动控制系统，主要实现生产过程中各工艺设备参数的精确监控、出于安全考虑的连锁保护以及生产切换和启停的连锁控制等功能，如果条件具备，还可将生产自动化与管理信息化结合起来，实现销售管理、远程诊断、物流管理、成本管理、绩效管理等功能。
  3．该方案的特点
  ①在同一站内可实现CNG和LNG的生产和加注，提高了气源的利用率和产品的覆盖范围，解决了调峰问题，并且可根据上游供应和下游消费市场的变化灵活调整CNG和LNG的产量；
②工艺流程简单，操作维护方便，并且该工艺及配备设备方便用户根据实际情况灵活选择启动与停止LNG的生产过程，LNG冷态启动时间为20分钟左右；
    ③大部分工艺设备和辅助工程可在CNG和LNG生产中共用，提高了设备及工程的使用效率及减少了一次性投资；
    ④所有设备均为成熟产品，有应用业绩，并且绝大部分可实现车载撬装化，对设备的占地、安装、调试和搬迁极为有利；
    ⑤LNG运行成本较低，能耗不高于单方0．5度电；
    ⑥L-CNG撬根据需要还可进行冷量综合利用，提高能源利用效率。
  四、CNG站、LNG站、调峰站及三站合一对比分析
    表l为CNG站、LNG站、调峰站及三站合一对比分析，对比以日处理5万方城市管道天然气为例，价格为估算值。
表1  GNG站、LNG站、调峰站及三站合一对比

    对比项目     CNG站     LNG站     调峰站     混合站
  一、设备投资     350万     2800万     400万     3000万
    净化装置     脱硫脱水   脱硫脱水脱碳     无   脱硫脱水脱碳
    压缩机     1台     1台或2台     无     l台或2台
    储气井     6—12M0     无     无     6—12Ms
    加气机     2台CNG     无     无     2台CNG
  LNG液化装置     无     l套     无     1套
    LNG储罐     无     300方     300方     300方
  LNG加注装置     无     2台LNG     无     2台LNG
    汽化器     无     无     1套     1套
  二、辅助工程     200万     800万     150万     850万
    供配电     1套     1套     1套     l套
    自动化     l套     1套     1套     1套
    循环水     1套     1套     1套     l套
    仪表风     1套     l套     1套     1套
    消防系统     1套     1套     l套     1套
    办公设施     1套     1套     l套     1套
  三、占地面积     10亩     30亩     b田     32亩
四、生产管理人员     20人     30人     lO人     35人
五、结语
    该方案采用成熟的工艺和设备，流程简单，系统可靠性和安全性较高，可在一个工厂、使用一套装置、由一套队伍同时实现CNG、LNG、调峰等三种作业功能，为燃气经营企业提供了一个市场范围更广、调节能力更强的系统解决方案，并且该方案对油气田放空天然气、煤层气和沼气等的有效回收提供了技术和装备支持，实现了天然气气源的多元化，在符合国家节能减排宏观政策的同时，还可为业主带来丰厚的经济效益。