一、天然气加气站概述
根据站区现场或附近是否有管线天然气，天然气加气站分为常规站、母站和子站。常规站建在有天然气管线通过的地方，从天然气管线直接取气，天然气经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组储存或通过加气机给车辆加气。通常常规站加气量在600～1000m3/h之间。母站建在临近天然气管线的地方，从天然气管线直接取气，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机压缩，然后进入储气瓶组储存或通过加气机给子站车或车辆加气。通常母站加气量2500～4000m3/h之间。子站建在加气站周围没有天然气管线的地方，通过子站转运车将从母站运来的天然气给天然气汽车加气，一般还需配置小型增压器和地面瓶组。为提高转运车的取气率，用增压器将转运车内的低压气体升压后，转存在地面瓶组内或直接给天然气汽车加气。子母站方式适合在城市人口密集、天然气管线布局不普遍的地方。《汽车用燃气加气站技术规范》(CJJ 84—2000)规定，根据加气站储气装置容积VN的大小，天然气加气站可分为一级站、二级站、三级站，如表6-5所示.
表6-5 天然气加气站分级
级别 | 储气装置总容积/m3 | 级别 | 储气装置总容积/m3 | ||
水容积 | 标准状态下体积 | 水容积 | 标准状态下体积 | ||
一级站 | 12＜V≤16 | 3000＜VN≤4000 | 三级站 | V≤6 | VN≤1500 |
二级站 | 6＜V≤12 | 1500＜VN≤3000 | |||
根据加气所需时间，加气站分为快充站和慢充站。慢充站主要由充气阀、压力表、软管和连接器组成，只配有少量甚至没有高压存储容器。慢充站通常在晚上对车辆加气，压缩机将天然气压缩后送入通往每辆汽车的分配管中，再经加气机进入汽车燃料罐，燃料罐加满后自动停止加气。这种配置很经济，而且具有很高的可靠性。加气时间随压缩机排量、加气汽车数量及燃料罐的容量不同而变化。
快充站是加气速度很快的加气站，由于车载燃料罐容积大小不等，加气时间通常为3～10min。为实现快速加气，站区一般都配有高压容器预先存储气体，弥补压缩机排量不足的影响，储气容器通常采用高、中、低三组ASME瓶组，即阶式(Casecade)储气瓶组。公共加气站多属于这种类型。
二、加气站选址
加气站的建设目前有两个标准可参照执行，一是行业标准《汽车用燃气加气站技术规范》(CJJ 84—2000)，一是国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB 50156—2002)。这两个规范各有侧重，是建设加气站的主要标准。
加气站选址时应符合城市规划、防火要求和环境保护，并应选在交通便利的地方。一般加气站宜设置在工厂和居民区全年最大风向频率的下风侧，并选择在通风良好的地点。加气站的储罐与周围建筑物、构筑物、道路等的安全距离应符合有关的国家规范和标准。在规划城市加气站网络时，必须与当地燃气汽车的发展、燃气供应等规划相适应。此外，还需考虑加气站与整个网络间的关系，如加气站的间距；若是油气合一站，还要考虑与原加油站网络合理匹配等。它的规划布点应遵循下列基本原则。
1. 尽量避开重要公共建筑、居民区、工业区
重要公共建筑和涉及国计民生的其他重要建、构筑物主要是指省级和省级以上的机关办公楼、电子计算中心、通讯中心、文物古迹以及体育馆、影剧院、大型商场、宾馆、车站、机场大楼等；居住区涉及民用建筑和明火；工业区涉及危险物料的储存和使用。加气站属易燃易爆场所，一旦引发事故，将会造成很大损失。
2. 综合利用土地
在城市中心及边缘区域建加气站，土地资源十分宝贵，合理利用土地是城市建设节约用地的一个基本准则。加气站占地面积较少(一般二级站用地规模在2000m2左右)，布置灵活，同等规模的地块做为其他用途往往难度较大，而用作建加气站却十分适宜。因此，加气站选择要因地制宜，可以选择由河流、绿地、公路、高架等大型交通设施等切割形成的边角地带，亦可充分利用废弃地仓库、工厂用地等。
3. 交通流量大
车辆通过频率过低，加气站将难以生存。因此市中心区域、过境交通道路边、高速公路路边等地段是加气站布点的最佳选择，大型公共汽车停车库(场)、专业运输公司也可就近设置专用加气站。
根据经验，如果加气站进出口布置是由一个方向道路进站，而由不同方向的道路出站，站内交通线路组织最为顺畅，占地面积最为经济(大约可节约30%的占地面积)，亦可吸引两个不同交通流向的交通车辆，同时该地域一般视野开阔，具有无形的广告效应，因此城市道路交叉口地带往往成为加气站首选的站址。但是处于城市道路交叉口的地段地价较高，运营成本会上升，进出站的地方往往会加剧城市交通的拥堵，而且城市公共汽车站点为方便换乘，一般也设置在交叉口附近，加气站的进出口处理不好，就会影响乘客候车，所以建站标准中规定不宜将站址选在城市干道的交叉路口附近。
4. 合理确定最优服务半径
城市加气站的规划布点要总体均衡分布，必须考虑服务半径问题。根据一般人的心理习惯，人们总是选择就近加气，没有特殊原因不会特地去选择某一个地方加气，因此任一加气站的主要客户总是某一特定道路上的交通车辆。如果同一区域内加气站布置过密，服务半径交叉，将不利于加气站的销售经营，造成重复建设。服务半径过大，就会形成若干地方的盲点。当然服务半径不是一个固定的数字，应综合考虑交通频率、交通量、交通流向等因素，不同的区域要分别对待经综合考虑后再加以确定。
加气站与加油站都是为汽车加注燃料的场所，在站址的选择上，应满足与加油站相同的要避开土质疏松地区及泄洪道等，以免增加工程造价，加大施工难度及施工时间。加气站与加油站加注的介质不同，设计时执行的标准也不同，在选址时除应注意上述要求外，还应注意以下三点。
(1) 加气站应有可靠的水源，最好靠近城市消防水 加气站是一个独立的整体，除需满足饮用、洗手、擦地等少量生活用水外，还应油间断的生产用水。《汽车用燃气加气站技术规范》(CJJ 84—2000)中规定，对地上罐应设固定喷淋装置，喷淋时喷淋水要求覆盖全罐。加气站必须设消火拴，地上罐与消火栓的距离为30～50m，消火栓与地下罐的距离为20～45m。二级站消防用水量不应小于15L/s，三级站消防用水量不应小于10L/s，因此必须有水量充足的可靠水源。若离城市消防水源近，可用城市消防水作为加气站的消防水，大大减少投资，加快建设速度；若离城市消防水较远或供水压力不能满足要求，应设消防水池和消防水泵。
(2) 应有可靠的电力资源 加气站分为储存区和经营区两部分。储存区需要用电的设备有卸车泵、充装泵、加气机、消防泵等。经营区的照明设备、电器仪表(如可燃气体报警器)等都需要有不间断的电源保证，以便加气站能够正常经营，同时保证消防系统能随时投入使用。
(3) 应避免在地下有建筑物的地方建站 为了防止窝气，形成火灾、爆炸隐患，加气站内不能有人防或其他地下通道，也不得有井、巷、坑、穴等。对设置的水沟、水井、管沟必须密封以防窝气、聚集，引起火灾。
三、压缩天然气加压站
压缩天然气(CNG)加压站也称加气母站，CNG通常是指压缩到20～25MPa的高压天然气，CNG约为标准状态下同质量天然气体积的1/250～1/300。加气母站的任务是使充装气瓶转运车或售给CNG汽车的CNG达到汽车用CNG的技术指标，并且不得超压过量充装；保证气瓶转运车或CNG汽车的压力容器在该城镇地理区域极端环境温度下安全运行，即该压力容器工作压力始终在允许的最高工作压力(最高温度补偿后)以下。由压缩机组将天然气管线中的天然气压力由0.6～0.8MPa或0.8～1.0MPa压缩到26.6MPa。车载气瓶或子站车的天然气压力为20.7MPa。一般规定该压力容器充满
加气母站一般以充装气瓶转运车为主，以售气为辅；或者只充装气瓶转运车而不向CNG汽车售气。
1. CNG加气母站的工艺流程
加气母站主要由以下几个系统组成：
① 调压计量系统；
② 净化和干燥系统；
③ 压缩系统；
④ 储气系统；
⑤ 控制系统(自动保护、停机及顺序充气等)；
⑥ CNG售气系统。
图6-1加气站流程示意简图。
(1) 调压计量 调压计量系统由进气控制阀、滤清器、调压阀、流量计和安全阀组成。从天然气管道来的天然气通过进气控制阀、滤清器后进入调压阀，将天然气压力调至天然气压缩机需要的进气压力，然后进入压缩机加压。
(2) 净化和干燥 由于CNG从高压气瓶到发动机的过程中要经过几次减压，减压过程中会出现局部低温，因而对于作为汽车燃料的天然气需要比管道天然气更严格的气质标准，以避免天然气的高压、低温或腐蚀造成水和烃类的凝结聚集，使材料失效或管道堵塞而影响正常工作。这就要求对进入加气站的天然气在压缩前和压缩后进行净化和干燥处理，即脱硫、脱烃和脱水。
(3) 压缩 压缩系统包括：进气缓冲罐、压缩机主机、润滑系统、冷却系统等。缓冲罐可减轻进气压力波动给机组带来的振动，避免对机组零部件造成损害；润滑和冷却的目的是为了保障天然气在最终排气压力(25MPa)下正常运行和温度不超过设计要求。
(4) 储气 加气站的储气容器一般采用储气瓶组。储气瓶宜按运行压力分高、中、低三级设置，各级瓶组应自成系统，由顺序控制盘进行充气和售气的自动控制。低压系统先将CNG汽车内置气瓶压力升至1OMPa，中压系统再将其继续升至13MPa，高压系统最终将其升高至CNG汽车储气瓶最高工作压力20MPa。
(5) 控制 控制系统包括电源控制、压缩机运行控制、储气控制和售气控制。
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