沈丘县CNG加气站设计可研报告Word格式文档下载.docx

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平方米

2704

3.2

建、构筑物占地面积

932

3.3

道路及回车场占地面积

750

4

劳动定员

人

19

5

项目总投资

万元

1200

5.1

工程费用

800

5.2

其它费用

210

5.3

基本预备费

340

5.4

流动资金

190

6

财务评价指标

6.1

年平均总成本费用

1463

6.2

年平均营业收入

1898

6.3

年平均净利润

282

6.4

所得税前财务净现值（Ic=12%）

405

6.5

所得税后财务净现值（Ic=10%）

万元

277

6.6

盈亏平衡点（生产能力利用率）

%

52.00

2.3车用压缩天然气需求预测

2.3.1沈丘县车辆现状及规划根据“沈丘县城市总体规划（讨论稿）”提供的资料显示，2009年沈丘县城区现有中巴100辆，出租车600辆。

中巴约80%为柴油车；

出租车全以液汽油为燃料。

预计2013年沈丘县将拥有中巴155辆，出租车860辆；

2015年将拥有中巴200辆，出租车1160辆。

2.3.2CNG汽车发展预测

天然气汽车可以在燃油汽车的基础上进行设计和制造成为专门使用天然气的单一燃料汽车。

也可在原供油系统不变的情况下，加装一套车用燃气装置，实现燃气、燃油两种功能，使汽车燃料适应性大大增强，同时油气转换只需一个切换开关，任何时候都可以迅速转换，操作非常简单，这种汽车被称为双燃料汽车，它是一种过渡形态。

从我国其它城市天然气汽车的发展规律来看，在今后一段时期内天然气汽车发展的方向主要针对出租车及中巴车。

对于使用期较短的出租车可通过改装，使之成为双燃料汽车；

对于使用期接近报废的出租车可待服役期满后直接更换天然气汽车或双燃料汽车。

中巴车中约80%使用柴油。

我国目前柴油车的改装技术成熟，能实现50%CNG与50%柴油混烧；

而我国目前柴油车改装技术不过关，只能采用50%柴油与50%CNG混烧，如果完全燃用CNG必须更换发动机。

建议新增中巴车为CNG汽车，因中巴车使用期较短，预计三年后中巴车改装量将有较大的增加。

2.4售气价格预测

根据我国及其它国家的经验，保持油、气一定的差价是促进天然气汽车发展的有效手段，国内一般价差为0.8-1.0元。

意大利、荷兰、西班牙、瑞士、法国等国，规定1立方米天然气的价格，只能在1升汽油价格的30—50%之间变动。

沈丘县加气子站售气价格可参考周围城市现有的售气价格。

近期发改委下发文件，压缩天然气终端价格再次提高。

根据甲方资料门站天然气出口价格为1.23元/Nm3，考虑一定的涨价因素，本工程加气站进气价格确定为1.60元/Nm3。

同时考虑用户的承受能力，保证工程财务内部收益率大于12%的行业基准收益率。

参考周围城市现有加站售气价格，本工程站压缩天然气销售价确定为2.30元/Nm3。

2.5竞争力分析

压缩天然气汽车项目属于市政公用行业，能够显著地改善城市环境质量，对提升城市的综合实力具有积极的促进作用。

市场证明，只有车主得到实惠，燃气汽车才能得以推广。

汽车车主希望看到燃气汽车使用性能特别是动力性与汽油汽车相接近或更好，在经济上更为节省，因而有改装的积极性。

车用燃料在我国使用最多的是汽油、柴油、液化石油气及天然气。

出租车一般以93#汽油为燃料，一般现有车辆可通过改装使用CNG。

而较大型的中巴车一般以柴油为燃料，而我国目前柴油车改装技术不过关，只能采用50%柴油与50%CNG混烧，如果完全燃用CNG必须更换发动机，投资加大，只能等现有中巴车报废后，新增车辆直接购买以CNG为燃料的中巴车。

下面以出租车为例对三种燃料的使用进行对比。

不同燃料的出租车使用情况比较表

93#汽油

LPG

CNG

耗油（气）量

9.65L/100Km

10L/100Km

9.1Nm3/100Km

燃料单价

5.0元/升

3.8元/Nm3

2.7元/Nm3

燃料价（元/104km）

4825

3800

3367

燃料价差（元/104km）

1025

1458

出租车改装费（元）

-

5000

6000

出租车年平均运行里程（104km）

10.0

改装费回收期（月）

5.9

4.9

出租车年节省燃料费（元）

10250

14580

3.1车用压缩天然气用气量

3.1.1用气量指标根据沈丘县的实际情况，以出租车和中巴车燃用93#汽油为例，平均每台出租车日行使里程300公里,百公里耗油量为9.65L，每辆车日用油量28.95L；

平均每台中巴车日行使里程200公里,百公里耗油量为30.74L,每辆车日用油量61.48L。

93#汽油与CNG性能对比如下:

汽油与CNG性能对比表

燃料名称

热值

密度

单位体积热值

43.953MJ/Kg

0.75Kg/L

32.96MJ/L

34.78MJ/Nm3

0.774kg/Nm3

34.78MJ/Nm3

如果用CNG代替93#汽油，1Nm3天然气相当于1.06升汽油。

每台出租车百公里用气量，确定为9.1Nm3，即日用气量为27.3Nm3，年用气量9965Nm3。

每台中巴车百公里耗气量为29.0Nm3,每辆车日用气量58.0Nm3，年用气量21170Nm3。

3.1.2用气量

通过调查，沈丘县2010年拥有中巴100辆，出租车600辆。

根据城市总体规划，预计2013年沈丘县将拥有中巴155辆，出租车860辆；

通过市场分析，预计2010年将有30%的出租车及30%的中巴为CNG汽车；

2013年将有42.5%的出租车及42.5%的中巴为CNG汽车；

2015年将有65%的出租车及65%的中巴为CNG汽车。

经计算，压缩天然气年用量如下表：

沈丘县天然气汽车用气量

2010年

2013年

2015年

天然气中巴（辆）

30

66

120

中巴用气量（万Nm3/d）

0.18

0.40

0.72

天然气出租车（辆）

180

360

696

出租车用气量（万Nm3/d）

0.49

0.98

1.89

日用气量（万Nm3/d）

0.67

1.38

2.61

年用气量（万Nm3/a）

244.55

503.7

954.3

3.2压缩天然气加气子站建设规模

压缩天然气加气子站预计2010年底建成，日供气规模确定为2万Nm3/d，满足沈丘县2015年前车用压缩天然气需求。

4项目选址4.1选址原则

（1）符合城市总体规划要求。

（2）避开山洪、滑坡等不良工程地质地段及其它不宜设站的地方。

（3）具备良好的供电、供水、排水等外部条件，同时交通运输条件便利。

5气源5.1天然气资源

6.1技术方案6.1.1工艺方案选择压缩天然气子站工艺系统一般由调压计量系统、净化干燥系统、压缩系统和售气系统组成。

6.1.1.1调压计量系统对进站气体进行过滤、计量及稳压，以保证进站气体纯净，并进行有效计量，同时，进入压缩机的气体在通过缓冲罐进行缓冲后，压力趋于稳定，减少气流脉动，保证压缩机的正常运行。

6.1.1.2干燥系统天然气在高压状态下容易析出水分和形成水化物。

水分和一定的硫化氢结合，会对钢类容器造成腐蚀及硫化氢致脆裂纹现象，对容器的危害很大。

水分和二氧化碳结合，会生成碳酸，对钢类容器也会产生腐蚀作用。

水化物在聚集状态下是白色或带铁锈色的结晶体，一般水化物类似冰或致密的雪。

它的生成会缩小管道流通截面，堵塞管路、阀件和设备。

为保证生产设备的安全，尤其是用于运输的高压钢瓶的安全，《车用压缩天然气》GB18047-2000要求，加压后的天然气水露点应低于最高操作压力下最低环境温度50C;

H2S含量不超过20mg/Nm3。

从沈丘县天然气气质分析可以看出，进入子站的天然气不符合“车用压缩天然气”水露点要求，所以必须设置干燥系统。

脱水设备通常采用双塔结构，一塔脱水，另一塔再生，两塔可以互换，保证了工序的连续性。

脱水设备设置在压缩机前称为前置低压脱水；

脱水设备设置在压缩机后称为后置高压脱水。

两者具体比较如下：

（1）前置低压脱水工艺：

工艺流程：

脱水：

原料天然气通过脱水塔，气体中的水分被分子筛吸附，使天然气水露点低于-550C；

当分子筛被水饱和后，天然气水露点高于-550C时，需切换进另一脱水塔，而被饱和的分子筛塔将进行再生，循环使用。

再生：

前置低压脱水工艺利用自身的压缩机密闭循环天然气，循环压力与气源压力相同（低压再生），天然气进入再生塔加热到2000C后，将水份带出；

热湿天然气经冷却分离后，通过压缩往返循环。

特点：

a.优点：

脱水、再生均与进气压力相同，低压相对安全；

在压缩前对天然气进行干燥，减轻压缩机负荷，防止液击现象发生，减少气体中酸性杂质对压缩机的损害；

可采用独立的闭式循环系统进行再生，不受压缩机开机限制。

b.缺点：

对天然气中的含水率变化适应性弱，脱水效果相对不稳定；

设备体积大，吸附剂用量大。

（2）后置高压脱水工艺：

工艺简述：

脱水：

压缩后的天然气通过脱水塔，气体中的水分被分子筛吸附，使天然气水露点低于-550C；

当分子筛被水饱和后，天然气水露点高于-550C时，需将切换进另一脱水塔，而被饱和的分子筛塔将进行再生；

往返循环。

1）后置高压脱水工艺利用CNG压缩机压缩后的天然气，进入加热后的再生塔，将水分带出；

热湿天然气经冷却分离后，回到CNG压缩机的入口，往返循环。

2）也可利用原料天然气再生，热湿天然气经冷却分离后进入比原料气压力低的天然气管道中。

设备体积小，吸附剂用量少；

对天然气中的含水率变化适应性强，脱水效果相对稳定；

在压缩后对压缩天然气的干燥，可保证所售气质的纯净，不但确保在发动机中燃烧良好，同时也避免可能出现的对售气系统的损害。

脱水压力高，高压相对危险；

若利用原料天然气再生，则不需耗能，但必须有比原料气压力低的天然气管网；

若利用压缩天然气再生，则再生过程必须与压缩机同步进行，一旦压缩机工作时间较短，再生过程中断，无法保证成品气质量。

根据目前实际应用，本工程采用后置高压脱水工艺。

6.1.1.3压缩系统天然气压缩机将1.6Mpa的天然气压缩到25Mpa。

压缩机系统采用整体结构，公共底盘上容纳了压缩机、电机、控制系统、安全防护系统、管路系统、气体回收及放空系统，整个系统固定在混凝土基础上。

6.1.1.4售气系统

加气站设置4台双枪售气机为车辆加气。

6.1.2工艺流程原料天然气通过管道输送进站，经过过滤器过滤，再经涡轮流量计量；

然后进入缓冲罐，再进入压缩机经多级压缩加压至25.00兆帕；

以高压气体状态进入脱水装置，天然气经脱水气后水露点低于-550C；

高压气体出脱水装置后通过加气柱给管束车加气；

当管束车加气压力达到20.00兆帕时，加气柱自动关闭加气枪，其质量流量计自动记录加气量和加气压力。

工艺流程如下：

额额

工艺流程图详见F-102-101。

6.1.3工艺参数

（1）加气站日供气量：

104Nm3/d

（2）天然气压力：

进站原料气工作压力1.6Mpa；

进站原料气设计压力>

1.6Mpa；

压缩机后最高工作压力25.0MPa；

压缩机后设计压力27.5MPa；

（3）天然气温度：

进站原料气温度常温；

压缩机出口温度不高于环境温度15度。

6.2主要工艺设备6.2.1天然气压缩机6.2.1.1压缩机结构形式比较

CNG压缩机是子站中的关键设备，为保障加气站的安全运行，选择技术先进、性能可靠、经济合理的设备是十分必要的。

用于天然气的压缩机压比较大，基本上都是活塞往复式压缩机。

其结构形式有卧式对称平衡式（D型），有立式，有角度式（V型、双V型、W型、倒T型等）。

子站大排量压缩机国内应用最多的是D型机及W型机。

下面对两种型式的压缩机进行比较。

D型机气缸呈水平布置，并分布在曲轴两侧，在两主轴承之间，相对列气缸的曲柄错角为180度。

大型活塞式压缩机（500KW以上）大部分采用对称平衡结构。

它的特点如下：

a.惯性力可以完全平衡，惯性力矩也很小，甚至为零。

b.由于相对列的活塞力方向相反，能互相抵消，因而改善了主轴颈的受力情况，减小主轴颈与主轴承之间的磨损。

c.可采用较多的列数，例如：

2列，4列，8列，12列等，使得每列串连的气缸数较少，安装方便。

d.对称平衡型压缩机，电机设置在两个机身之间，其优点是列间距大，便于操作检修。

机身和曲轴的结构和制造简单。

e.气缸需要少油润滑。

f.大中型（500KW以上）压缩机采用对称平衡型，其优点很明显，特别是对于大型高压多级压缩机，是较合理的结构形式。

它的缺点如下：

a.运动部件和填料的数量较多，机身和曲轴的结构比较复杂。

b.占地面积大，厂房要求大。

c.气缸属于有油润滑，对下游用户会造成影响，不利于环保。

d.为了保证平衡，列数必须是偶数。

对于不同的入口压力，级数的确定不够灵活。

e.密封和部分运动部件产生偏磨严重。

寿命短。

（2）W型机气缸中心线间有一定的夹角，但不等于零或180度。

a.同一曲拐上相邻列的气缸中心线夹角为60度时，其动力平衡性最佳。

b.角度式W型各列的一阶惯性力的合力，可用装在曲轴上的平衡块达到大部分或完全平衡，因此机器可取较高的转数。

c.气缸互相错开一定角度，有利于气阀的安装与布置，因而使气阀的流通面积有可能增加，中间冷却器和级间冷却器可以直接装在机器上，结构紧凑。

d.角度式W型压缩机可以将若干列的连杆连接在同一曲拐上，曲轴的拐数可减少，机器的轴向长度可缩短，因此主轴颈能采用滚动轴承。

e.该型压缩机气缸采用无油润滑，有利于环保。

f.角度式W型压缩机结构紧凑，同样的空间情况下，会留有较大的检修空间。

a.径向上受力难以平衡，易产生震动。

b.侧向上缸体的密封和运动部件较易产生偏磨。

c.不适应大型压缩机组。

6.2.1.2压缩机冷却方式比较压缩机冷却系统可分为水冷、混冷、风冷三大类。

风冷方式：

冷却效果一般，设备噪音较大，常用于北方寒冷地区，在南方炎热地区冷却效果较差。

混冷方式：

冷却方式较好，常用于城区对噪声要求较高的区域。

水冷方式：

冷却效果最好，但需要增加一套冷却水系统，使用成本较高。

6.2.1.3国内外压缩机比较国产压缩机与进口压缩机指标对比详见下表。

压缩机比较一览表

意大利赛福

美国ANGI

国产压缩机

结构形式

W型

D型

冷却形式

混冷

风冷

单台排气量（Nm3/h）

1750

2000

1256

配置台数（台）

2

工程建设投资（万元）

1399

1545

~800

对天然气气质要求

要求高

要求低，适应力强

维护费用

易损部件成本较高；

若其它部件损坏费用更高，维护成本高

易损部件成本很高；

易损部件更换率较高，但维护成本低

售后服务

售后服务及时，一般问题国内工程师即可解决。

遇疑难故障，国外专家诊断，再由国外发部件，维护周期很长；

国外专家费太高；

并只能通过代理商联系厂家

售后服务及时

运行情况

无故障运行时间8000小时，性能好，运行平稳，极少有因部件质量引发故障

无故障运行时间5000小时，易损件会经常发生小故障

PLC控制

自动化集成度高，安全、送气控制灵敏，系统出现问题时，经厂家同意，用户破解密码后可做修改和维护

自动化集成度高，安全、送气控制灵敏，系统加密，出现问题用户不能修改和维护

压缩机组自身控制压力、温度、过载的模拟信号水平偏低，系统可不加密，出现问题用户能修改和维护

产品制造加工精度

模块化设计，能确保加工精度

加工精度比进口差

市场占有率

进口设备中市场占有率最高，在新疆、吉林、内蒙等地均有

市场占有率逐年下降，目前已很少采用

由于产品质量提高，近年站普遍选用，市场占有率高

结论：

国产压缩机生产厂已能生产大排量的加气子站压缩机，虽然事故率高，维修频繁，但其投资少，售后服务及时。

进口压缩机价格比国产压缩机贵，虽然运行稳定；

但存在维护、配件成本高等缺点。

通过以上综合比较本工程推荐选用国产压缩机。

6.2.1.4压缩机选型子站日供气量为2×

104Nm3。

根据实际经验，压缩机每天工作时间不应超过16小时，选择排气量1265h的压缩机2台，1开1备。

6.2.2脱水装置选用1台后置脱水装置，采用二台压缩机配置一台脱水装置的工艺流程。

6.2.3加气机子站选用4台加气机，计量设备采用质量流量计。

加气机为双枪高速加气机，加气管线带有放空装置，可以通过放散塔放空到大气中，当瓶内压力达到20MPa时，自动停止供气。

主要技术参数：

设计流量:

2-40Nm3/min最高工作压力：

25.00MPa设计压力：

27.50MPa计量精度等级：

0.5级

6.2.4计量、稳压系统选用小时处理气量1500Nm3的计量、稳压系统一套。

整个系统由天然气过滤器、调压器、流量计、缓冲罐（2m3）等组成。

调压后天然气压力为1.6MPa,计量精度等级为0.5级。

6.2.5废气回收罐接受压缩机排污气及脱水装置再生气排气，同时起到气液分离和储存之作用。

废气回收罐容积为2m3，设计压力为2.5MPa。

6.2.6主要工艺设备一览表：

主要工艺设备一览表

名称

型号

数量

天然气压缩机

Q=1265m3/h,P出口=25MPa

台

国产

脱水装置

Q=1500m3/h

1

双枪加气机

单枪流量Q=2-40m3/min

4

计量、稳压系统（含缓冲罐）

套

废气回收罐

天然气污水罐

6.3工艺管道6.3.1管径计算

根据计算公式：

Q=V.S其中Q-----流量（Nm3/s）V-----流速（m/s）S-----流通面积（m2）

管道流量以二期供气规模确定，经计算CNG子站进站总管管径为φ89×

5，压缩机高压出口管径φ32×

5。

6.3.2管道材料

压缩机后高压管道采用材质为S316不锈钢管，其技术性能符合《不锈钢无缝钢管》GB/T14976-94的规定；

排污、放散管道采用材质为20号钢无缝钢管，其技术性能符合《输送流体用无缝钢管》GB/T8163-1999的规定；

进站总管采用材质为20#钢无缝钢管，其技术性能符合《石油天然气工业输送钢管—交货技术条件第2部份B级钢管》GB/T9711.2—1999的规定。

6.3.3管道防腐

所有非不锈钢管道及管件均要求除锈后进行防腐处理，其中埋地管道采用三层“PE”防腐；

地上管道（包括地沟内管道）采用氯磺化聚乙烯防腐涂料，作法为：

底漆两道，中间漆两道，面漆两道。

面漆色彩：

天然气管道为黄色，安全放散管道为红色，排污管为黑色，镀锌管道涂银粉。

7.1.1总平面布置

7.1.2竖向设计由于建设单位未提供地形图，根据实地踏勘情况，场地基本平整，场地相对标高比周边道路低约1.0米。

为保证场地排水和管束车的进出方便，场地设计标高比原地面应高1.5-2.0米。

厂区填方量约为3600立方米。

地面标高呈南高北低，地面设计坡度为3‰。

站内雨水由南向北沿道路排放至站外。

7.1.3围墙、道路和绿化

（1）围墙本工程站北侧、东侧、南侧设置高度为2.1米的实体围墙，西侧与站外道路相临设置铁艺透视围墙。

（2）场地和道路本工程设置两个对外出入口，北侧大门宽度为4米，西侧大门宽度为0.8米，用于站内车辆及人员进出。

（3）绿化站内压缩区、辅助厂房区域场地内采用草坪、灌木绿化；

加气棚区域场地以草坪、灌木、花卉为主，辅以乔木植物。

7.1.4技术经济指标

占地面积：

2704m2建构筑物占地面积：

930m2

场地、道路占地面积：

750m2建筑占地系数：

34%

绿化占地系数：

26.55%围墙长度：

101m

7.1.5运输原料天然气运输原料天然气采用管道输送方式，接管点到加气站距离约1.50千米，接管为89×

5mm，设计压力为2.00MPa。

能够满足输气量1500Nm3/h。

7.2建筑结构设计7.2.1建筑设计

（1）建筑工程主要内容

站内建筑主要是根据生产工艺的要求，按照有关安全生产的规范、规程进行设计，并按业主建设意图和生产及管理需要设置，其主要内容包括：

办公楼、配电室、加气罩棚等。

办公楼包括：

办公室、值班室、休息室、卫生间等生产辅助用房等。

建筑造型及装修

造型与装修原则：

建筑物设计在满足生产工艺和生活要求的前提下，力求格调高雅，明快清新，群体协调，创造出优美和谐、富有时代气息的建筑。

墙面：

办公楼、配电室，外墙为米黄色高级外墙涂料饰面，采用塑钢窗、木制内门。

建筑物内墙面均为白色乳胶漆，卫生间墙面为300X250内墙砖到顶。

加气棚：

顶棚采用蓝色彩钢板，银灰色铝塑板封边，立柱用铝塑板外包。

楼地面：

办公室、控制室及走道楼地面铺600X600地砖，厨房、卫生间地面为300X300防滑地砖（带防水层）