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LNG、L—CNG、CNG加氣站的比較

更新時間:2009/8/24  來源:中國燃?xì)庠O(shè)備網(wǎng)  [收藏此信息]

摘要:天然氣加氣站有LNG、CNG和L—CNG三種模式,其工藝流程及所需設(shè)備不同。比較了3種加氣站設(shè)備、造價、運行費用以及安全性。LNG加氣站在造價和安全性方面優(yōu)于CNG加氣站.而L—CNG加氣站介于兩者之間。對于加氣規(guī)模為10 000m3/d的加氣站,只有當(dāng)LNG加氣站的天然氣進(jìn)站價格比CNG知氣站高出約O.151元/m3時,其年總運行費用才會高于CNG加氣站。建議在條件允許的情況下,優(yōu)先考慮建設(shè)LNG加氣站。
關(guān)鍵詞: 液化天然氣;壓縮天然氣;加氣站;  經(jīng)濟(jì)性;安全
1、加氣站設(shè)備和造價
  ①LNG加氣站
  LNG加氣站是專門對LNG汽車加氣的加氣站,其工藝流程見文獻(xiàn)[1],主要設(shè)備包括LNG儲罐、自增壓器、LNG加氣機(jī)等。
  LNG儲罐是雙層壁真空絕熱容器,內(nèi)容器由奧氏體不銹鋼材料制成,外容器為碳鋼,中間絕熱層為膨脹珍珠巖并抽真空。這種儲罐絕熱性能好,蒸發(fā)損失低,有不同型號及規(guī)格的定型產(chǎn)品。加氣站可以方便地增加儲罐的數(shù)量以適應(yīng)生產(chǎn)和需求的增長。自增壓器是加氣站內(nèi)輸送LNG的關(guān)鍵設(shè)備,主要作用是保證LNG儲罐內(nèi)有足夠的壓力來給LNG加氣機(jī)供應(yīng)LNG。LNG加氣機(jī)是專門為LNG汽車制造的加氣計量裝置,可以直接計量、顯示充人車輛中的LNG的數(shù)量。其主要優(yōu)點是加氣速度快,一般可在3~5Min內(nèi)加氣完畢。
    LNG加氣站設(shè)備少,布置緊湊,占地面積小。表1列出了1×104 mS/d LNG加氣站的設(shè)備和造價。
  ②L—CNG加氣站
    L—CNG加氣站是將LNG在站內(nèi)氣化后使之成為CNG,并對CNG汽車加氣的加氣站。這種加氣站需要的主要設(shè)備有LNG儲罐、LNG泵、氣化器、儲氣瓶組和CNG加氣機(jī)、壓縮機(jī)。新建的L—CNG站不使用壓縮機(jī);對由已建的CNG加氣站改裝成的L—CNG站,設(shè)備中包括壓縮機(jī),主要是將原有CNG站的壓縮機(jī)作為LNG泵不能工作時的備用手段。本文主要對新建的L—CNG站進(jìn)行分析。其工藝流程為:用高壓LNG泵將LNG送入氣化器氣化后,通過順序控制盤將其儲存于高壓CNG儲氣瓶組內(nèi),當(dāng)需要時通過C1VG加氣機(jī)對CNG汽車進(jìn)行計量加氣。其中LNG儲罐的作用與LNG加氣站中LNG儲罐的作用相同。
    LNG高壓泵的主要作用是將LNG儲罐內(nèi)的LNG輸送至高壓氣化器進(jìn)行氣化。它可以保征足夠的壓力而不再用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。高壓氣化器的作用是將LNG轉(zhuǎn)化為CNG。它的主要形式有3種:開架式氣化器、浸沒式氣化器和中間媒體式氣化器,其中最為常用的是開架式氣化器。
    順序控制盤的主要作用是對經(jīng)過高壓氣化器氣化后流入儲氣瓶組和加氣時由儲氣瓶組流人加氣機(jī)的氣體進(jìn)行分配,以使其效率達(dá)到最高。根據(jù)經(jīng)驗?梢詫託庹镜母邏簝庋b置采用編組的方法以提高加氣效率。具體方法是:將儲氣瓶按l:2:3的容積比例分為高、中、低壓3組,當(dāng)高壓氣化器向儲氣瓶組充氣時,應(yīng)按高、中、低壓的順序進(jìn)行;當(dāng)儲氣瓶
組向汽車加氣時,則相反,應(yīng)按低、中、高壓的順序進(jìn)行。這些工作都是通過順序控制盤來完成的。
    由于L—CNG加氣站比LNG加氣站增加了高壓LNG泵、氣化器和儲氣瓶組等設(shè)備,其占地面積有所增加。對于規(guī)模為1×104 m3/d的加氣站,其占地面積在1 000 m。左右,相應(yīng)的土建費用也有一定程度的增加,見表l。
    如果想在L—CNG加氣站內(nèi)對LNG用戶供氣,則只需要增加1臺LNG加氣機(jī)和1套LNG管道即可,其增加的造價有限(不到20×10s元)。因此在LNG和CNG用戶均存在的情況下可以建立LNG和L—CNG聯(lián)合加氣站。
  ③CNG加氣站
  CNG加氣站主要由6個系統(tǒng)組成:天然氣調(diào)壓計量系統(tǒng)、天然氣凈化系統(tǒng)、天然氣壓縮系統(tǒng)、天然氣儲存系統(tǒng)、cNG加氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。
 
表1 1 x 104M3/d天然氣加氣站設(shè)備和造價

加氣站
類型
 
項目
 
單價
 
數(shù)量
 
合計/元
LNG
加氣站
儲罐
18 0×10元/臺
2
36.0×10
加氣機(jī)
12.0×lO元/臺
2
24.0×10
管道
6.0×10元/套
l
6.0×10
 
土建
 
 
 
50.0×10
其他
 
 
20.0×10
合計
 
 
136.0×100
L-CNG
加氣站
儲罐
18.0×10元/臺
2
36 0×10
LNG高壓泵
5.0×10元/臺
2
10 0×10
加氣機(jī)
6.5×10元/臺
2
13.0×10
高壓氣化器
18.0 x10元/臺
1
18.0×10
順序控制盤
5 O×10元/臺
1
5 O×10
儲氣瓶組
20 6×lO元/組
2
41.2×10
土建
 
 
70.0×10
其他
 
 
28 O×10
合計
 
 
221.2 x100
CNG
加氣站
進(jìn)氣系統(tǒng)
3.5×10元/套
1
3.5×10
脫硫裝置
24.0×lO元/臺
1
24 O×10
壓縮機(jī)
40 0×10元/臺
3
120 O×100
脫水裝置
14.0×10元/臺
1
14.0×10
儲氣系統(tǒng)
20.6×10元/套
3
61 8×10
順序控制盤
5 0×10元/臺
1
5.O×10
 
加氣機(jī)
 
6 5×10元/臺
 
3
 
19.5 x10
冷卻水系統(tǒng)
12 0×10元/套
1
12.0x 104
高壓管道
11 5×10元/套
1
11.5×10
土建
 
 
130.0 x100
其他
 
 
60.0×10
合計
 
 
461.3×10

   其工藝流程見文獻(xiàn)[1],輸送至加氣站的天然氣經(jīng)過穩(wěn)壓計量后,進(jìn)入凈化處理裝置進(jìn)行凈化處理,用壓縮機(jī)加壓,再經(jīng)高壓脫水后經(jīng)順序控制盤送入儲氣系統(tǒng),最后由加氣機(jī)對外計量加氣。
  脫硫裝置用于對進(jìn)站天然氣進(jìn)行脫硫凈化處理,將硫含量降低到符合加氣站所需的氣質(zhì)要求,然后送至壓縮機(jī)。壓縮機(jī)是系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,它的造價直接影響工程的經(jīng)濟(jì)性,其性能好壞直接影響全站的運行。經(jīng)過預(yù)處理的低壓原料氣由壓縮機(jī)分級壓縮至25 MPa,然后進(jìn)入高壓脫水裝置。脫水裝置主要為干燥器,根據(jù)工藝流程的不同,可以將干燥器布置在壓縮機(jī)前(低壓脫水)和壓縮機(jī)后(高壓脫水)。使用高壓脫水所需的設(shè)備少,脫水劑量小,再生能耗低。順序控制盤的作用與L—CNG加氣站中順序控制盤的作用相同。儲氣系統(tǒng)用于儲存壓力為25 MPa的天然氣,以便在需要時向加氣機(jī)供氣。
   CNG加氣站所需設(shè)備較多,占地面積也較大,規(guī)模為1×104 m3/d的加氣站占地面積達(dá)2 000 m21列出了其設(shè)備和造價。
  在建站規(guī)模相同的情況下(均為l×104 M3/d),3種加氣站的造價差別很大。LNG加氣站造價最低,僅為CNG加氣站的30%左右。L—CNG加氣站的造價也僅為CNG加氣站的48%左右。
2、運行費用
 
   (1)LNG加氣站
   LNG加氣站的設(shè)備少,工藝流程簡單,動力設(shè)備少且?guī)缀鯖]有高壓管道,因而維修量很小。加氣規(guī)模為1 x 104m3/d的LNG加氣站的年運行成本概算(原料氣除外)見表2。
 
    表2 1×104m3/d天然氣加氣站年運行成本概算(原料氣除外)

氣站類型
項目
 
單價
 
數(shù)量
 
合計
(元/臺)
LNG
加氣站
3.3元/t
112t
370
 
O.62元
(kW·h1
l 6×10
kW·h
9 920
維修
 
 
1 5×10
管理
 
 
2 O×10。
折舊
 
 
10 8×100
工資及
福利
1.4×10元/(A·a、
5人
7 0×10。
合計
 
 
22.3×100
L—  CNG
加氣站
3 3元/ml
2 880t
1.0×10
O 62元
(kW·h、
5.8×10。
kW·h
3.6×10
 
維修
 
 
4.0×10
管理
 
 
3.0×10
折舊
 
 
19.8 x104
工資及福利
1.4 x104元/(A·a)
7人
9.8×10。
合計
 
 
41.2×100
CNG
加氣站
3 3:fit
3 690t
1.2×10‘
O.62元
(kW-h)
7 2 x104
kW·h
4.5×10
維修
 
 
8.5×10。
管理
 
 
6.0×10‘
折舊
 
 
38.0×10‘
工資及
福利
1.4×10。元/(A·a、
10人
14.0×10‘
合計
 
 
72.2×100
注:加氣站按年運行330 d /年
 

 
  (2)L—CNG加氣站
  由于L—CNG加氣站比LNG加氣站增加了部分設(shè)備,從而使其工藝流程較為復(fù)雜,增加了動力設(shè)備及高壓管道,因而增加了管理和維修量,各方面的運行費用也隨之增加。它的年運行成本概算(原料氣除外)見表2。
  (3)CNG加氣站
  CNG加氣站的設(shè)備最多,工藝流程最復(fù)雜,且動力設(shè)備多,高壓管道轉(zhuǎn)多,從而使其管理和維護(hù)都比較困難,其運行成本將有很大增加。其年運行成本概算(原料氣除外)見表2。
  (4)天然氣進(jìn)站價格對運行費用的影響
   由于原料氣的費用一般要占到其運行總費用的80%一90%,故原料氣的進(jìn)站價格將對加氣站的年運行費用產(chǎn)生很大影響。在同一地域,加氣站對外供氣價格應(yīng)該近似等同。由于加氣站所處地域及距不同氣源的距離不同,不同類型的加氣站的天然氣進(jìn)站價格將有很大變化。在其他費用變化不大的情況下,討論天然氣進(jìn)站價格對加氣站總的運行費用的影響將具有很大的現(xiàn)實意義,將為加氣站的投資建設(shè)提供很重要的依據(jù)。
   對于加氣規(guī)模為1×104 m3/d的3種不同加氣站,除原料氣外的年運行費用有很大差異。為了表明天然氣進(jìn)站價格對加氣站的運行費用的影響,可將這種差異轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴鈨r格上的差異?梢杂嬎愠鲈诓豢紤]原料氣費用時,CNG加氣站的年運行費用比LNG加氣站高出49.9×104元/a。假若這兩種加氣站總的年運行費用相同,則LNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格要比CNG加氣站原料氣的進(jìn)站價格高0.151元/m3。就是說,在加氣規(guī)模為1×104 m3/d的條件下,LNG加氣站的天然氣進(jìn)站價格不比CNG加氣站的天然氣進(jìn)站價格高出O.151 元/m3時,它的年總運行費用就會低于CNG加氣站。
   同樣可以求出L—CNG加氣站的天然氣進(jìn)站價格不比CNG加氣站天然氣進(jìn)站價格高出O.094元/m3時,它的年運行費用就會低于CNG加氣站。
 
3 安全性
 
    天然氣是易燃易爆的物質(zhì)。因此加氣站的安全性將是建站所必須考慮的重要問題之一。決定加氣站安全性的主要因素有高壓管道、動力設(shè)備、高壓儲氣設(shè)備和系統(tǒng)復(fù)雜程度幾個方面。為了保證加氣站的安全運行,每一種加氣站的建設(shè)方案在其主要設(shè)備上都采取了嚴(yán)密的安全措施。3種加氣站的不安全因素及采用的主要安全措施比較見表3。
 
    表3 3種加氣站的不安全因素及安全措施比較

加氣站
類型
LNG加氣站
 
L-CNG
加氣站
CNG加氣站
 
高壓
管道
無高壓管道
 
高壓管道較少,
有安全隱患。
高壓管道多,安
全隱患較大。
動力設(shè)備
動力設(shè)備少
動力設(shè)備較多
動力設(shè)備繁多
高壓
儲氣設(shè)備
 
無高壓儲氣設(shè)備
 
有高壓儲氣設(shè)
備,有安全隱
患。
有高壓儲氣設(shè)
備,有安全隱
患。
系統(tǒng)
復(fù)雜程度
系統(tǒng)流程簡單易操作。
系統(tǒng)流程較復(fù)
系統(tǒng)流程最復(fù)
雜,難操作。
 
 
 
 
安全措施
 
 
 
 
 
 
LNG儲罐設(shè)有
充滿指示口、液位計、安全閥等安全裝置。在主要管道上都裝有防超壓的安全閥。在管
道的每個獨立段都裝有緊急切斷閥。
LNG儲罐設(shè)有
充滿指示口、液
位計、安全閥等
安全裝置。在
壓縮機(jī)房上部
安裝機(jī)械排風(fēng)
系統(tǒng),保證空氣
流通。在管道
的每個獨立段
都裝有緊急切
斷閥及安全閥。
 
 
 
在壓縮機(jī)房E
部安裝機(jī)械排
風(fēng)系統(tǒng),保證空
氣流通。
 
 
 
 

   對3種天然氣加氣站都采用的安全措施還有;采用防爆電氣設(shè)備,加氣機(jī)必須具有緊急切斷、過流、切斷、拉斷等安全裝置,設(shè)置安全放散系統(tǒng)。
通過這些安全措施的實施,使得加氣站的安全性有了較好的保障。但是,必須認(rèn)識到天然氣屬于易燃易爆的危險性物質(zhì),生產(chǎn)操作必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,以免發(fā)生意外。
 
4、結(jié)論
 
   (1)從占地面積、造價和安全性方面考慮,LNG加氣站優(yōu)于cNG加氣站,L—cNG加氣站介于二者之間。
   (2)當(dāng)LNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格比cNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格高出值在一定范圍內(nèi)(加氣規(guī)模為1×104M/d時,約為0.151元/M3)時,LNG加氣站的年總運行費用要低于cNG加氣站。而L—cNG加氣站與cNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格差(加氣規(guī)模同樣為1×104M3/d時)約為O·094元/M3。這樣可以根據(jù)加氣站建設(shè)地點的不同天然氣進(jìn)站價格來決定建站方式。當(dāng)LNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格比cNG加氣站的原料氣進(jìn)站價格高出的值在0.151元/m3以下時,建設(shè)LNG加氣站合理的。
   (3)根據(jù)目前燃?xì)馄囍蠧NG汽車占有量較大的實際情況,可以建設(shè)LNG與L—CNG聯(lián)合氣站,以方便向LNG汽車加氣站過渡。
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