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几种城镇燃气的经济性比较

2011-05-12陈显冬

中国新技术新产品 2011年7期
关键词:拖车供气长输

陈显冬

(哈尔滨市燃气工程设计研究院,黑龙江 哈尔滨 150000)

1 CNG与LNG的比较

1.1 CNG与LNG工艺流程

各种供气方式的工艺流程在我国目前都很成熟,不同的工艺其投资不同。

1.1.1 压缩天然气工艺流程

压缩天然气供应城镇燃气方式源自天然气汽车加气的母子站系统。母站为固定式加气站,子站离输气管道有一定距离,专门铺设管道不经济,用CNG储罐汽车将CNG从母站运输到子站,供用户加气。

1.1.2 天然气加压、储运工艺

天然气通过过滤、计量、调压后进入净化装置,脱除超标的水、硫化氢、二氧化碳,净化后的天然气经压缩机加压至20~25MPa,再通过灌装设备充装进压缩天然气钢瓶中。将压缩天然气钢瓶组通过汽车运输到使用地 (中小城镇、用户)。目前用于此输送过程的压缩天然气钢瓶组主要有两种形式,管束式和集装箱型,单位运送能力为3000~5000m3。

1.1.3 天然气减压、储运工艺

根据用户或城镇燃气管网的压力级制,将钢瓶内的压缩天然气经过换热器加热,调压器减压至城镇管网运行压力,经计量,加臭后进入城镇输配管网。减压工艺流程还应设置超压放散、紧急切断、低压切换等控制措施,根据用户使用压力、储气装置的不同需要,减压输配工艺略有不同。

1.2 LNG工艺流程

目前NLG气化站主要采用两种工艺流程。LNG由低温拖车运至气化站,在卸车台利用拖车自带的增压器对拖车储罐加压,利用压差将LNG送入LNG储罐储存。气化时通过储罐增压器将LNG增压后:

流程1是采用两组空温式气化器组,相互切换使用,当一组使用时间过长,气化器结霜严重,导致气化器气化效率降低,出口温度达不到要求,人工(或自动或定时)切换到另一组使用,本组进行自然化霜。在夏季,经空温式气化器气化后天然气温度可达15℃左右,可以直接进管网;在冬季或雨季,由于环境温度或湿度的影响,气化器气化效率大大降低,气化后天然气温度达不到要求时,经LNG加热器加热,达到允许温度,再进管网。

流程2是采用一组空温式气化器加NG加热器和另一组LNG水浴式气化器,两组互相切换使用和相互备用,当空温式气化器能力不足或检修时,将储罐内的LNG送到LNG热水气化器,通过热水进行能量传递,将LNG气化(温度为10℃)送入管网。

1.3 比较内容

CNG与LNG供气方案各有自己的优势,影响因素主要有:气源情况、运输距离、供气规划、供气规模。

1.3.1 气源情况

由于我国目前液化天然气(LNG)气源并不充足,使得LNG的广泛使用受到了极大的限制。CNG加气站生产已实现国产化,投资较小,成本较低,对气源地的要求不高。如在靠近用气城市的周围选择CNG生产地,可降低运输CNG的运输成本。而LNG母站的净化、液化工艺复杂,设备投资大,运行费用高。LNG液化站一般应建在气源处,气源充足,气价低。因此,LNG液化站一般距离用气城市较远。

1.3.2 运输距离

从单车运输量看,水容积为27m3的LNG拖车单车运输量为16740m3,是CNG拖车运输量(瓶组式拖车,单车运输量为4550m3)的3.6倍,因此LNG的运输费用明显低于CNG。但是,CNG的气源地相对较近,LNG的气源地相对较远,在比较过程中要充分考虑到距离因素。

假设LNG气源地距离用气城市的往返距离为1000km,CNG气源地距离用气城市的往返距离为200km,城市日供气量为40000 m3。对LNG方案,需要配置拖车3辆,每天往返1次,运输费用0.179元;对CNG方案,需要配置拖车5辆,每天往返2次,运输费用0.147元。可见在假设运输条件下,CNG方案的经济性要好于LNG方案。

由此可见,运输距离决定两种方案的选择。

1.3.3 供气规划

将来是否使用管道天然气,何时开通管道天然气也是影响两种方案的选择的因素。如果在短时间内可通气,CNG储配站的大部分设施可以继续使用,LNG方案则需要另建储罐。同时CNG系统较简单,可以转为他用。

假设供气系统的日供气量为40000m3/d,设计能力为4000m3/h,在相同的储气能力下LNG供气方案中主要设备的投资为620万;CNG供气方案中减压站主要设备的投资为946万元,其中储罐的投资为780万元在长输管道开通后,可以继续使用。如果在较长时间内仍无管道供气的可能,由于LNG气源价格及运输费用较低,应优先考虑LNG方案。

1.3.4 供气规模

对于在一定时间内有可能有有长输管线供气的城市,暂时采用非管输输气,逐年用气规模的大小对方案的选择影响较大。对于刚开发的且在三、四年内能实现管输供气的中小城市,用CNG供气方案可以较快地实现供气。且投资较小。尽管CNG运到减压站的价格可能会高于LNG方案,但是由于前几年用气量不大,考虑到初投资及设备的使用连续性,选择CNG方案会更好。对于短时期内用气规模较大的城市,考虑到运行费用的原因,LNG方案可能是较好的选择。

1.4 CNG与LNG比较结论

1.4.1 CNG方案工艺比LNG工艺简单,占地面积小、施工简单。

1.4.2 LNG气化操作复杂,储配站运行费用比CNG方案高。

1.4.3 CNG适用于运输距离较近的城市,而LNG方案在运输距离上有优势。

1.4.4 CNG方案适用于近期内有可能使用管输天然气的城市。

2 CNG与管输天然气的比较

管道输送是天然气输送的基本方式,尤其是当用气规模较大时,管道输送是最有效和最经济的,但是长输管线的建设受以下几个方面的限制:

2.1 用气量限制

由于长输管线的长度与用气量存在正比关系,当用气量没有达到设计规模时,经济效益较差。地形复杂,施工技术装备要求高。

长输管线经常穿越复杂地形。这些工程项目需要的技术装备先进,工程人员素质高。因此造成工程成本高,施工难度大,工期难以保证。

2.1.1 管线维护费用大

长输管线需要专业人员日常维护和定期维修。按照我国的现行工程成本,天然气长输管线的年维护费约占管线投资的5~8%。维护费随管线使用时间的不断延长,逐渐加大。

2.1.2 长输管线建设受用户分布的限制

如第一点所述,天然气长输管线的铺设,适合刚气量大、用户集中的地区。因此天然气管线的建设初期必然以大中型城市为主,对于广大的农村用户,只能做为远期发展用户。压缩天然气技术可以作为天然气长输管线的有效补充手段,现将压缩天然气与管输天然气的经济性分析如下。

2.2 供应方案比较

由于受拖车数量、运输条件、运距、气候等因素的限制,决定了CNG系统供气规模不宜过大,现以供气规模为2万户和5万户为例,分析CNG供应方式、长输管道供应方式的供气规模、运距(以10Km~50Km为限)、投资及成本等因素的相互关系。见下表.几点说明:

2.2.1 方案一为CNG供气方案,包括取气点加压站、钢瓶拖车、城镇卸气站、城镇输配管网。方案二为长输管道方案,长输管线供应方式主要包括长输管线、城镇门站、调峰设施、城镇输配管网。

2.2.2 两种方案均不考虑供应沿线城镇。

2.2.3 两种方案的城镇输配管网方案相同。

2.2.4 长输管道方案的储气容积根据用户计算月平均日用气量确定;CNG供应方式的储气容积按照2~3天计算月平均日用气量考虑。

2.2.5 天然气价格按0.55元/m3计算。

2.3 CNG与管输天然气比较结论

在供气规模相同的情况下,随着运距的加大,CNG输送和长输管线输送的投资及成本均成增长趋势,其中长输管线的增幅较大。随着供气规模的扩大,长输管线的投资增加幅度相对较小,成本的下降趋势较为明显,而CNG输送的投资增加幅度较大,成本降低趋势不明显,由此可见供气规模对CNG输送方式影响因素较大。

随着供气规模的扩大,由于受拖车数量、运距等条件的限制,CNG输送方式的适用范围逐步缩小,供气规模不宜过大,宜控制在5万户内。

当供气规模较小(2万户),当运输距离超过一定值时,CNG供应方案优于管道供应方案,距离越大,CNG供应方案的优势越明显。随着供气规模的增大,CNG供应方式优于长输管线供应方式的运输距离也增大。

3 结语

通过压缩天然气与液化天然气、管道天然气的经济比较,可得出以下结论:

(1)2000户小区应为压缩天然气输配工艺的启动规模。

(2)CNG供气规模不宜过大,宜控制在5万户内。

[1]《燃气工程设计手册》.编写组编.

[2]王新彦.哈尔滨城市燃气规划,2010-2020.

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