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气态天然气------净化处理--------压缩升温--------冷冻处理-------节流膨胀-----LNG
二、中国LNG发展状况
随着国内经济的快速发展以及对清洁能源的需求日益增多,LNG以清洁、高效、经济等优势正逐步收到青睐。
LNG工业在国内已呈燎原之势,并且将会得到蓬勃的发展。
中国政府已经在广州深圳大鹏建设年进口量370×
104t的LNG接收站,福建湄州湾的年进口250×
104t的LNG接收站也进入设计阶段。
中国的LNG工厂:
国内以河南绿能高科为首的不少厂家已生产LNG或正在建设LNG生产项目。
20世纪90年代末,东海天然气早期开发利用,在上海建设了一座日处理为10万立方米的天然气事故调峰站。
2001年,中原石油勘探局建造第一座生产型的液化天然气装置,日处理量为15万立方米。
2002年新疆广汇集团开始建设一座处理量为150万立方米的LNG工厂,储罐设计容量为3万立方米。
(附表:
我国LNG加工厂)
2008年8月,南京港华公司投资建设的液化天然气(LNG)储配站在南京市栖霞区东湖村开工建设,占地面积达46亩,建成后的储配站除发挥备用气源应急调峰的作用,保障大部分用户的天然气安全供应外,还可解决“三大难题”:
一是南京市城市天然气输配系统用气调峰,以及上游供气中断时的应急气源;
二是为将来新用户和周边管道难以到达的区域供应天然气打下基础;
三是为外购中华煤气LNG等提供接收、储存、气化系统。
安彩LNG厂情况:
利用安彩母站西气东输气源,建设日生产量为10万方的LNG液化加工厂,采用成都深冷技术,投资3500万,建有3个150m?
的低温储罐,能够储存3天的生产量,可以直接装LNG槽车对外销售。
三、集团LNG项目发展思路及建设背景:
2006年,集团确定了“以能源为主导,以地产为基础,致力发展绿色清洁能源”的总体战略目标,能源发展战略确定为“上抓源头、下占终端,中抓核心技术”的战略路线,为抢抓源头,为终端开发做好气源保障,建设LNG储存周转库,大力发展液化天然气储存业务是集团战略发展的要求,可以为终端销售市场提供LNG仓储供应,保证终端市场的气源稳定。
集团拟建设LNG储配站的建站目的:
1、实现LNG的储存、装卸,也可以将LNG转化成CNG,可以直接供CNG子站,保证车用气终端市场的稳定气源。
2、与气源厂合作,对源头气源进行大量储存,在气源紧张的时候保证气源稳定。
3、可以实现对外销售,拓宽销售渠道。
4、可以作为城市管网的补充气源,作为冬季调峰气源。
5、建设LNG小区气化站,在城市管网铺设不到的小区建设气化站,供应LNG。
四、LNG系统简介:
LNG项目一般应包括下列的生产环节:
在天然气的生产液化厂和LNG接收站均有LNG的储存装卸装置,储存方式有常压储存、高压储存和常压---高压联合储存方式,技术成熟,工艺简单。
五、LNG储配站:
1、LNG储配站运行功能:
实现LNG的储存、装卸、运输,以及LNG转化成CNG工艺,可直接销售配送LNG和CNG。
不论是工业用LNG站还是民用LNG站,不论是日常供气还是调峰供气,不论规模、容量大小,LNG站都应有以下较完善的使用功能(措施):
卸车功能、储存功能、LNG储罐增压功能、气化功能、气化器组相互切换功能、BOG释放接收功能、紧急情况安全放空功能、异常情况紧急切断功能、LNG泄漏(溢出)后的处理功能等,还应具有LNG装车功能,以保证异常情况LNG的导出和生产经营需要。
要据实际情况考虑是否设计BOG再液化系统。
2、LNG储存设备:
主要包括:
带压低温储罐,低温输送泵,增压器,装卸设施,管线阀门,自控仪表,消防系统,回收系统,计量设施等。
CNG转化设备还包括气化器,集气罐,加气柱等设备。
主要设备介绍:
2-1LNG储罐:
小型储罐,5-50立方米,常用于民用燃气汽化站,LNG汽车加注站等中型储罐,50-100立方米,常用于卫星式液化装置,工业燃气汽化站等,大型储罐,100-1000立方米,常用于小型LNG生产装置。
大型储罐,10000-40000立方米,常用于基本负荷型和调峰型液化装置。
特大型储槽,40000-200000立方米,常用于LNG接收站。
子母罐是指拥有多个(三个以上)子罐并联组成的内罐,以满足低温液体贮存站大容量贮液的要求。
多只子罐并列组装在一个大型外罐(即母罐)之中。
子罐通常为立式圆筒形,外罐为立式平底拱盖圆筒形。
由于外罐形状尺寸过大等原因不耐外压而无法抽真空,外罐为常压罐。
绝热方式为粉末(珠光砂)堆积绝热。
子罐通常在压力容器制造厂制造完工后运抵现场吊装就位,外罐则加工成零部件运抵现场后,在现场组装。
单只子罐的几何容积通常在100,150m3之间,单只
子罐的容积不宜过大,过大会导致运输吊装困难。
子罐的数量通常为3,7只,因此可以组建300,1750m3的大型贮槽。
2-2LNG低温泵:
LNG泵是站内输送LNG的关键设备,LNG泵一般为多级泵,扬程可根据用户要求而定。
选择范围为50m,2000m,以适应不同输气管网对压力的要求。
在LNG泵中,泵内容器和轴采用奥氏体不锈钢,泵体和叶轮采用铝合金。
如需在高压下管输天然气,还应在蒸发器前配置外输泵进行增压。
在泵初次运行和检修后投运之前,以及泵处于备用状态时,均需预冷或保冷。
泵停运后如保冷不善,随着漏热量增加,泵内的LNG逐渐蒸发,堵塞泵的流道,甚至使泵不能正常运行。
2-3LNG气化器
按结构或热源不同,可分为板翅式、管壳式、中流式、开架式、浸没燃烧式及中间媒体式等多种。
LNG接收站多采用开架式水淋气化器和浸没燃烧气化器。
前者以海水为加热介质。
体积庞大,且需配置海水系统,故投资较高(占地面积较大,但运行成本低,且安全可?
。
对于基本负荷型供气要求,可采用多台并联运行。
后者以终端蒸发气为燃料,采用燃烧加热。
其优点是投资低,启动快。
能迅速调节LNG蒸发量(但运行成本高,通常只用于调峰。
2-4蒸发气压缩机
由于LNG储罐在不同工况下有不同蒸发气量,故应将蒸发气压缩机分为两组。
一组用于非卸船工况。
一组用于卸船工况。
通常采用往复式或离心式。
前者适用于小气量及高压缩比(后者适用于大气量及中、低压缩比。
2-5再冷凝嚣
再冷凝器具有冷凝和分液两种作用。
正常情况下使来自储罐内的蒸发气液化;
当蒸发气量增加时。
未冷凝的蒸发气分液后捧向火炬:
当蒸发气量不足时(可引入少量外输气至再冷凝器,使其压力保持正常。
3、工艺流程,见图1:
从工艺流程图中可以看出,为保证LNG储罐中的LNG输出时保持一定的动力,设置了LNG增压器(也可以设置LNG低温泵)。
南方地区如果冬季最低气温在10?
以上,可以不设水浴气化器,直接利用空浴气化器即可输出符合要求的天然气(NG),建设费用也相应降低。
实践证明,该工艺流程完全符合我国LNG站的运行实际。
4、安全要求:
LNG储配站储存LNG是易燃易爆危险物品,在安全管理上要满足安全规范要求,采取安全措施,保证安全运行。
硬件设施方面除LNG储罐本身具有的安全措施外,工艺管线中要设置安全阀、压力表、紧急切断阀、降压调节阀等安全措施;
消防安全方面,要设置消防水池、消防水泵、LNG储罐喷淋降温设施、LNG泄漏导出防护设施。
应设置可靠的防雷、防静电设施;
设置必要的保冷措施和燃气加臭措施(民用户)。
此外,还要设置异常情况下的安全连锁系统。
在做好安全防范措施的同时,重点要注意以下几种危险:
(1)低温的危险性:
人们通常认为天然气的密度比空气小,LNG泄漏后可气化向空气飘散,较为安全。
但事实远非如此,当LNG泄漏后迅速蒸发,然后降至某一固定的蒸发速度。
开始蒸发时其气体密度大于空气密度,在地面形成一个流动层,当温度上升至约-110?
以上时,蒸气与空气的混合物在温度上升过程中形成了密度小于空气的“云团”。
同时,由于LNG泄漏时的温度很低,其周围大气中的水蒸气被冷凝成“雾团”,然后,LNG再进一步与空气混合过程完全气化。
LNG的低温危险性还能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩,从而损坏设备和低温灼伤操作者。
(2)BOG的危险性:
虽然LNG存在于绝热的储罐中,但外界传入的能量均能引起LNG的蒸发,这就是BOG(蒸发气体)。
故要求LNG储罐有一个极低的日蒸发
率,要求储罐本身设有合理的安全系统放空。
否则,BOG将大大增加,严重者使储罐内温度、压力上升过快,直至储罐破裂。
着火的危险性:
天然气在空气中百分含量在5%-15%(体积%),遇明火可(3)
产生爆燃。
因此,必须防止可燃物、点火源、氧化剂(空气)这三个因素同时存在。
(4)翻滚的危险性:
通常,储罐内的LNG长期静止将形成两个稳定的液相层,下层密度大于上层密度。
当外界热量传入罐内时,两个液相层自发传质和传热并相互混合,液层表面也开始蒸发,下层由于吸收了上层的热量,而处于“过热”状态。
当二液相层密度接近时,可在短时间内产生大量气体,使罐内压力急剧上升,这就是翻滚现象。
六、建站的可行性和必要性分析:
LNG系统主要包括天然气预处理、天然气的低温液化、天然气的低温储存及天然气的气化和输出等,从技术角度分析,LNG储运技术已经非常成熟,国内大型LNG液化加工厂和接收站都有储存设施,建设LNG储存装置,技术上是可行的,LNG转化成CNG技术也是成熟的。
但在选择建站的时候在充分考虑其必要性。
1、建站选址要充分考虑终端市场开发布局、开发进度和市场的需要,考虑建站规模,建站的必要性和经济性。
2、要充分考虑当地气源状况及天然气管网铺设情况。
3、技术上可行,但建周转库会增加LNG仓储成本,经济上要论证是否可行。
LNG储配站运行成本分析
一、不同规模的LNG建站投资估算
由于暂时不能确定建站的具体规模,我们根据集团规划和发展要求,拟建设以下不同规模的储配站:
日储气量储存周期最大储存所需储罐储罐设置建站投资万方/日天量(吨)容量m?
估算:
万572506004个150m?
127451553812508个150m?
,1个2000
50m?
的低温储罐1015107525002个1250m?
字母罐30001021150035002个1750m?
字母罐35111030215050003个1750m?
字母罐4000以上费用不含CNG转化设备费用。
估算依据:
1、联系陕西燃气设计院程工,给做了两份投资估算,储配规模分别为600m?
和
3500m?
的建站投资。
2、联系张家港圣达因设备厂杨经理,咨询储配规模为5000m?
的投资估算。
3、150m?
低温储罐造价100万,100m?
储罐造价70万,50m?
槽车65万。
33LNG储配站的设计储配规模为600m,设计为4台150m的带压立式储罐,装车泵2台。
33LNG储配站的设计总储配规模为3500m,设计为2台1750m的带压立式子母储罐,装车泵2
台。
以下费用不含总图运输费用。
序600m?
设备购置3500m?
设备购置费
工程和费用名称单位数量
号费(万元)(万元)一工艺设备1低温贮罐台450.02600.02增压器台24.806.00
低温泵台280.0080.003
仪表空气系统项120.0020.004
真空管及阀门项180.0080.005
消防系统项185.00120.006
电气系统(含设备)项115.0015.007
仪表控制系统(含设备)项190.0090.008
9安装费200.00200.00
土建工程项1220.00250.0010
11不可预见费用30.050.0
合计1274.83511.00
二、LNG仓储运行成本估算
LNG储配站运行成本包括固定资产折旧、管理运营成本、损耗和能耗等。
1、按日储气量5万方/日计算,年周转量为5万方/日*30日*12个月=1800万方/
年。
按日储气量10万方/日计算,年周转量为10万方/日*30日*12个月=3600万
方/年
2、固定资产折旧按10年折旧,按建站投资2000万折旧,每年折旧200万。
3、管理费用估算:
序号费用科目年费用(万/年)说明
1工资26按2000元/人*月*10人*13个月
=26万/年,人员按10人包括1
名站长,1名维修,1名计量统
计,7名运行操作人员。
2福利3250元/月*人*10人*12月
3保险3估算
4办公通讯0.6500元/月*12个月=60005差旅费1.21000元/月*12个月=120006维修费121万元/月*12个月=12万7安全检验费65000元/月*12个月=6万8其他费用5
9水电费用121万元/月*12个月=12万10无形资产摊销1.2
合计70
4、建设1250m?
的储配站占地按30亩计算,每年租金2500元/亩*年,土地费用2500元/亩*年*30亩=7.5万/年。
土地税金:
30亩*667*6元/平方=12万/年。
7.5万/年+12万/年=19.5万/年。
建设2500m?
的储配站占地按50亩计算,土地费用2500元/亩*年*50亩=12.5万/年。
50亩*667*6元/平方=20万/年。
12.5万/年+20万/年=22.5万/年。
5、前期费用:
办理充装证、消防手续、环评科研等前期手续费用20万。
前期费用按10年摊销,每年2万。
6、损耗计算:
储存损耗包括装卸过程中的放散,泄露损耗、放空损耗等。
按损耗率0.1%计算,每方单价按2元计算,则年损耗费用为1800万方/年*0.1%*2元/m?
=3.6万。
LNG仓储运行成本:
储配能力1800万方/年3600万方/年3600万方/年
建站规模1250m?
储罐3500m?
储罐5000m?
储罐序号费用项目金额(万元/年)金额(万元/年)1固定资产折旧2003514002土地租金税金19.522.522.53管理费用7080904前期费用2225损耗3.67.27.26财务费用2000*15%=300526600
合计5959891122
单方成本0.33元/m?
0.28元/m?
0.32元/m?
L-CNG储存站增加了高压LNG泵、气化器和储气罐等设备,其占地面积有所增加。
一、LNG和CNG槽车
LNG槽车型号有38m?
、50m?
和52m?
的,50m?
的槽车价格为65万(不含车头),承装约20吨,约28000m?
天然气,相当于7车CNG槽车运输的天然气气量。
CNG槽车承载量为4000m?
,压力为20MPa,价格为140万(不含车头)。
二、物流配送成本
LNG和CNG运输成本测算比较:
LNG槽车运费为0.05元/百公里*m?
,CNG槽车运费为0.3-0.4元/百公里*m?
天然气的液化成本为0.8元/m?
,压缩成本为0.25-0.3元/m?
按LNG价格为2900元/吨估算,则每m?
气价为2900元/吨/1400=2.07元/m?
(1吨液态LNG相当于1400方气相LNG)
从山西中联煤采购LNG,至安阳运距大约300公里,运费为0.15元/方,则进气成本为2.22元/方。
CNG运本输成测算:
从山西中联煤采购CNG价格为1.26元/方,加上运费0.9-1.2元/方,则进气成本为2.16-2.46元/方。
从濮阳绿能高科采购气源,到安价格为2.15元/方。
分析:
从测算结果看,LNG长距离运输占有优势,运输量大,运费便宜,
但液化成本较高,而CNG价格虽便宜,但运费高,每车运量仅4000m?
利用LNG槽车,直接输入城市供气管网,补充调峰供气,需要费用和供气价格,可以由具体经营公司与供气单位洽谈,在成本价基础上增加利润。
三、动态运输半径测算
依据经验值,LNG最佳运输半径为1000公里,CNG最佳运输半径为200米。
考虑以现价测定动态运输半径,需了解不同地区的LNG销售价格。
新疆广汇的LNG采用驿站运输方式可以运至广州深圳。
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