关于氢氮气压缩机机选型的建议

CNG加气站压缩机设备选型254压缩机机组的选择需要注意技术和经济性两方面的咨询题,专门要注意从整站建设的角度对所选机组的经济性进行衡量。

1．技术方面应注意的要点(1)选择有、油润滑依旧无油润滑压缩机毋庸置疑，无油润滑压缩机对气体的油污染是最小的，合理的选择应该是采纳无油润滑压缩机；但由于国内自润滑材料的制约，要实现可靠性较高的无油润滑尚不成熟，尽管十多年前就有厂家进行过尝试，终究由于国内材料基础等多方面缘故又复原到有油润滑方案。

从目前来讲，建议企业以可靠性为主选择有油和少油润滑压缩机，因为即使选择了无油机，由于建站标准和规范的要求，仍旧需要在加气站中配置相应的干燥、分离设备，无法节约投资；相反会由于无油压缩机本身成本更高、运行费用和修理费用均高于有油润滑压缩机，而增加建站成本，甚至显现关键体填料、活塞环过早破旧的情形。

(2)选择水冷、风冷依旧混冷压缩机这方面的选择，不同地区的厂家和企业最为关注，也是争辩最为猛烈的。

客观地讲，冷却方式关于压缩机而言不存在技术上的先进性差异，我们更关注的应该是哪种方式更适用。

尽管风冷方式一直被多数人认为具有一定的技术难度(要紧是因为CN G压缩机的排气压力高，给冷却器的设计、制造带来了一定的难度)而显得它有先进性，但国内已有中石化江汉三机厂等单位借鉴原有引进的大型天然气压缩机组技术成功制造出全风冷橇装cNG压缩机组，为宽敞的北方用户提供了新的选择。

在参考文献中作者通过国内外多种压缩机的实际运行得出的结论是具有代表性的。

作者认为，要排除水冷机组的固有弊病，最好的方法是选择全风冷机组。

有的企业认为，水冷机组的冷却成效要好于风冷机组。

但只要我们稍加分析就会发觉，这种看法实际上是片面性的：CNG压缩机在国外进展已有70多年历史，从最初的水冷、风冷两种冷却方式并存，演化到现今的绝大多数为风冷，讲明两个咨询题，第一，国外成熟的机组技术更倾向于采纳风冷，排气温度不存在过高的咨询题；第二，国内因为最初没有引进压缩机设计技术，而是一些厂家依靠自身的高压空气压缩机技术进行改进设计的，并未针对天然气介质专门进行优化选择，造成了一种先入为主的成效，同时某些厂家出于自身产品宣传的需要过分强调水冷机组的表面好处，却有意回避了水冷机组的许多不足：结垢、腐蚀、增加运行成本等。

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管束车外供氢加氢站压缩机设计选型建议摘要:针对现有管束车外供氢加氢站压缩机排气温度过高、整站卸氢效率低与卸氢成本的问题,在简要介绍了管束车外供氢加氢站的工艺概况和氢气压缩机使用情况的基础上,提出了管束车外供氢加氢站压缩机设计选型的建议:一是采用单级或二级压缩,降低压缩比,保证排气温度降低，提高设备使用寿命;二是分进气压力段设计压缩机级数,保证加氢站的安全运行；三是近距离管束车外供氢运输，提高卸车压力，压缩机效率变高，降低加氢站整体运营成本。

关键词:加氢站；压缩机；设计；选型；建议氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对减少二氧化碳等温室气体排放、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。

国家《中国制造2025》提出到2025年实现加氢站等配套基础设施完善；《节能与新能源汽车技术路线图》提出到2025年建设350座加氢站；国家发展改革委、国家能源局联合研究制定了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》提出引导企业根据氢燃料供给、消费需求合理布局加氢基础设施。

在刚刚结束的北京冬奥会和冬残奥会上，氢能成为“绿色办奥”理念的重要体现。

“飞扬”火炬采用清洁低碳氢能作为燃料；冬奥赛区共投入氢燃料电池汽车1000余辆，配套建设加氢站30余座，全面实现交通领域绿色用能。

然而,由于加氢站的工艺技术水平提高遇到一些技术瓶颈,目前投营加氢站加氢量较少,问题暴露不充分。

虽然部分加氢站设备运行过程中也出现了一些问题,但因数量较少,未得到有效的重视。

1管束车外供氢加氢站工艺概况管束车外供氢加氢站与CNG加气站流程类似,是专门为氢燃料电池汽车加注氢气的车用能源供应基础设施之一。

加氢站组成结构与CNG加气子站较为接近。

由于氢气与天然气的气体特性和加注压力不同,加氢站的要求的管材和设计压力与传统CNG加气子站存在一定差别。

管外供氢气（20MPa）经过管束车运输到加氢站，经卸氢柱计量后输送到压缩设备,通过该设备过滤、压缩增压、冷却系统冷却、压力控制后分级充装到固定式储氢容器中，以高压力、高密的的形式进行储存，再经加氢机加注到燃料电池汽车中使用。

氢气作为21 世纪能源和原材料经济的核心组成部分，氢气领域的技术突破正在全面展开：越来越多的国家正在致力于设计一个新的气候友好型氢价值链，并通过制定国家脱碳战略和相应的部门耦合。

专家们确信通过化工、石化、水泥和钢铁等工业部门的供应链耦合，以及控制燃料生产碳排放，将在未来大规模地推动氢能生产和运输能力的发展。

气态氢、液态氢或化学结合氢的储存能力和进口结构正处于具体规划阶段或已在实施中。

现有的分销网络和管道即将被扩建，并涉及到跨国家和跨行业的合作项目。

目前，用于制氢的电解槽规模已从1MW扩大到2MW和3MW范围。

在德国，电力转天然气项目的数量继续稳步增长。

其中，所有物质中约有3/4是由氢原子组成的。

然而，作为最小且因此也是最轻的分子，气态氢所占的体积也特别大，而且极易挥发。

然而，这种可燃和略带爆炸性的气体可以释放大量的能量，而其本身在燃烧过程中不会产生温室气体。

这就是氢比其他化石燃料更有价值的原因，1kg气态氢所含的能量约为1 kg汽油的2.8倍。

通过技术创新改进氢气压缩机只有使用不同类型的压缩机进行高效、安全的压缩，才有可能以经济的方式为氢的工业应用提供所需的数量和压力。

除了用于几百巴的压力范围内的传统活塞式和隔膜式压缩机，尤其螺杆式压缩机在低压范围内具有其存在的理由和经济优势，特别是在体积流量的增加和运行条件波动的情况下，如图 1 所示。

根据固体或液体电解质等不同电解的类型，在饱和的氢气或氧气质量流中仍保留了0.01%~0.5%（按体积计算）其他分子以及根据温度变化最高可达60%的水蒸气。

对于压缩机制造商来说，这意味着这部分水要么被压缩，要么在很大程度上必须通过预干燥（如冷干燥）进行分离。

然而，根据（最终）消费者的应用，对氢气的纯度要求也各不相同。

压缩机选型小贴士在选择压缩机之前，您应该问自己这些问题：•您的氢气购买者/ 用户是否需要100% 的无油氢气？•您有没有比较过不同压缩机技术的氢气相关参考资料？•您的工艺/ 终端客户需要压缩机具体哪些可用性？•计划外停机的成本是多少？•从长远来看，您的系统/ 工艺能长期容忍哪些振荡和振动？•您是否将您的压缩机系统的生命周期成本与实际的运营和维护成本（OPEX）结合起来考虑？•到目前为止，您对哪些类型的压缩机有好/ 坏体验？这取决于具体情况应用于燃料电池或食品工业时，氢气气体纯度要求最为严格，其中脱氧干燥器尤为重要可以实现数据表中定义的质量5.0，其功能在于最大限度地减少氧气和水分。

压缩机选型原则预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制3、3 压缩机选型3.3.1 压缩机的使用范围1.压缩机使用范围油(气)田及长输管道气体工业使用的主要压缩机类型就是:活塞式、螺杆式与离心式压缩机。

活塞式压缩机用于进气流量约为300m3/min或18000m3/h以下,特别适用于小流量、高压力的场合。

通常每级最大压缩比为3:1到4:1,天然气压缩机对排气温度有要求,所选压缩机的每级压缩比一般不大于4:1。

离心式压缩机与轴流式压缩机离心式压缩机用于进气流量约为14、16~6660m3/min,或849、6~399600m3/h;轴流式压缩机用于进气流量约为1500m3/min,或90000m3/h以上。

螺杆式压缩机螺杆式压缩机分为无油与喷油螺杆式压缩机。

喷油螺杆式压缩机最高排出压力可达5MPa3.3.2 选用原则高压与超高压压缩时,一般都采用活塞式压缩机。

离心式压缩机具有输气量大而连续,运转平稳,机组外形尺寸小,重量轻,占地面积小,设备的易损部件少,使用期限长,维修工作量小等优点。

对于气量较大,且气量波动幅度不大,排气压力为中、低压的情况宜选用离心式压缩机。

流量较小时,选用活塞式压缩机或螺杆式压缩机。

喷油螺杆压缩机由于兼有活塞式与离心式压缩机的许多优点,可调范围宽,操作平稳。

活塞式压缩机采用多台安装,一般为3~4台,以便万一某台机组检修时,不致严重影响装置的生产。

离心式压缩机一般不考虑备用。

螺杆式压缩机一般也不设备用,但就是目前国内产品质量还不过硬,而当选用国外机组时考虑到对机组可靠性的要求,有时也考虑设备用机组。

选用一台大的离心式压缩机比用两台小的更经济,两台50%能力的小的离心式压缩机比一台100%能力的大的压缩机贵30~50%,而且两台压缩机并车操作也比较困难,因此在长输管道以外的装置设计上应采用一台大的而不采用两台小的。

3.3.3 订货资料油(气)田及长输管道气体工业用压缩机一般来说应就是用户先提出要求,制造厂根据要求提供压缩机型号规格,然后由用户比较选择。

氢气压缩机标准要求
1氢气压缩机的选型和数量应根据氢气供应方式、压力、氢气使用要求、储氢容器工作参数等因素确定。

宜设置备用氢气压缩机。

2当氢气质量有要求时，氢气压缩机的选择不应影响氢气质量。

3氢气压缩机的设置，应符合下列要求：
a) 氢气压缩机吸气端应设置防止负压的措施，宜设置氢气缓冲罐等。

b) 数台氢气压缩机可并联从同一氢气管道吸气，但应采取措施确保吸气侧氢气为正压。

c) 压缩机的进气管与排气管之间宜设旁通管。

4氢气压缩机安全保护装置的设置，应符合下列规定：
a) 压缩机出口与第1个截断阀之间，应设安全阀。

b) 压缩机进、出口应设高低压报警和超限停机装置。

c) 润滑油系统应设油压过低或油温过高的报警装置。

d) 压缩机的冷却水系统应设温度或压力报警和停机装置。

e) 压缩机进、出口管路应设有置换吹扫口。

f) 采用膜式压缩机时，应设置膜片破裂报警和停机联锁系统。

5氢气压缩机的布置除符合GB50177-2005中表6.0.2的要求外，还应符合下列规定：
a) 设置在压缩机间的氢气压缩机宜单排布置，且与墙壁之间的距离不应小于1.0m，主要通道宽度不应小于1.5m。

b)当氢气压缩机安装在非敞开的箱柜内时，应设置排气设施、氢气浓度报警、火焰报警、事故排风及其联锁装置等安全设施。

6氢气压缩机的电气装置应符合GB50058的要求。

压缩机选型原则
压缩机选型原则主要包括：
1. 负载匹配：根据实际所需的排气压力、排气量（流量）选择合适规格，确保压缩机能高效满足用气设备需求，同时预留适当裕量。

2. 工况适应：针对不同应用场景，如气田、长输管道、制冷系统等，选择活塞式、螺杆式或离心式等不同类型压缩机，依据介质特性和压力范围选用单级或多级结构。

3. 运行条件：考虑工作环境温度、海拔、电源供应、冷却水源等因素，选择适合的驱动方式（电动或柴油驱动）和冷却方式（水冷或风冷）。

4. 系统集成：确保压缩机与附属设备（如冷却器、油分离器、冷凝器等）匹配，以维持整个系统的稳定运行。

5. 经济性与可靠性：在满足性能要求的同时，考虑设备的能耗、使用寿命、维护成本及厂家服务质量，选择性价比高的品牌和型号。

6. 安全标准：严格遵守相关行业和国家标准，确保压缩机的设计、制造和运行符合安全规定。

压缩机设备购置选型注意原则探讨要使高效设备节约成本，先进设备故障率低的关键是在企业现有条件下充分发挥其优势，与企业自身工艺、管理水平、配套设施、技术力量及修理人员技能等诸多因素相适应。

文/昭哥一、选择大型压缩机设备应当与企业的生产工艺相适应压缩机设备与未来的生产是紧密相关的，与自身生产工艺相适应是根本的要求。

从实际出发是从事设备工作人员应有的素质。

目前市场上存在各种型号规格的设备，每一种设备都有它特定的应用空间和市场占有率。

有的以实现功能见长，有的以节约成本见长，有的以提高效率见长，有的以技术先进性见长，有的以故障率低见长等。

要使高效设备节约成本，先进设备故障率低的关键是在企业现有条件下充分发挥其优势，与企业自身工艺、管理水平、配套设施、技术力量及修理人员技能等诸多因素相适应。

如有的企业在设备更新中提倡大型化，选择一些大规格的设备，以求提高生产效率，结果设备是大了，效率却事与愿违，其原因是忽略了设备的大型化是一个系统工程，如一些工艺上的瓶颈无法解决，仅孤立地谈某一种设备的大型化，往往造成大马拉小车的局面，导致综合成本的上升，得不偿失。

空压机“大马拉小车”的现象十分普遍，它由两个原因造成：其一、在选型阶段，工程人员所选的空压机往往均高于驱动负载的最大需求。

其二、空压机应用的负荷本来就是变化的，而选择空气压缩机的大小必须满足最大负荷，实际上最大负荷只是间断出现，而其它时间负荷要小得多。

我们再来看其导致的结果和表现：绝大多数工厂的空气消耗量都是一直在变化的，当消耗量降低时，空气压力开始升高，反之则降低，这个现象反过来也证明两件事：第一、空气空压机容量必定是大于消耗量。

压力开关的低压设定必定满足工厂需求之压力值。

第二、压力开关的低压设定必定满足工厂需求的压力值。

二、如何看待先进性追求压缩机设备技术的先进性是设备管理者和生产厂家共同的目标。

企业在设备选型时，应结合企业生产发展的需要和国内外技术发展的趋势做一些前瞻性的工作，避免选择落后和将被淘汰的机型，以免造成日后备品备件供应困难等一系列问题。

压缩机选型1.0 一般选型原则压缩机选型中要考虑的一般性问题是：介质；流量；排气压力；(1) 考虑介质·昂贵介质宜选用膜压缩机，如：氩气，氦气压缩机。

·冰箱、空调用制冷剂压缩机宜选用无泄漏全封闭特种压缩机，为了避免压缩过程中冷剂泄漏和噪音。

·易燃易爆压缩机，如：氢气，乙炔压缩机，要考虑排气温度，考虑活塞杆和气阀的密封要求，考虑是否加注惰性气体作密封气。

·对材料有腐蚀的气体，如氨压缩机，不得使用铜材。

·有毒或剧毒气体(2) 考虑流量·流量≤60 m3/min (吸入态)宜选用活塞式或螺杆式压缩机。

作为动力用的空气压缩机，仪表风、吹扫空气等的压缩机在公用工程中被大量使用。

·流量≥50m3/min (吸入态)可选用离心式压缩机。

·流量≥150m3/min (吸入态) 宜选用离心式压缩机。

(3) 考虑流量时应兼顾排气压力·流量≤50 m3/min，压比大于9，离心式压缩机效率急剧下降，这时：二级叶轮变得很小，小于100 mm;转速变得很高，大于30，000 rpm；叶轮和轴承的制造难度均加大。

小气量，高压力，对选用离心式压缩机是困难的。

所以流量小于50 m3/min,，排气压力为中、高压（1- 15 MPa[G]）一般均采用活塞压缩机。

2.0 有油和无油压缩机对于过程工业，压缩机中的润滑油或冷却油（螺杆）进入气体介质总是有害的：(1) 使单元设备中的吸附剂或催化剂中毒LNG 装置中脱水器的4A分子筛中毒(2) 使热交换器传热表面挂上油膜，增大传热热阻引起两大后果1/ 液化压力降低，或膨胀比下降，产冷量减少LNG 主换热器热阻一般在20 KPa，如果采用有油压缩机，一个月后会上升到50 KPa，两、三个月后装置就不能开了。

空分装置中，压缩机的压头只有5 barg，主换热器压降大了以后，膨胀机的膨胀比减小，产冷量减少，装置就开不下去了。