LNG、L—CNG、CNG加气站的比较.doc

LNG、LCNG、CNG加气站的比较摘要：天然气加气站有LNG、CNG和LCNG三种模式，其工艺流程及所需设备不同。比较了3种加气站设 备、造价、运行费用以及安全性。LNG加气站在造价和安全性方面优于CNG加气站而LCNG加气站介于两者之间。对于加气规模为10 000m3d的加气站，只有当LNG加气站的天然气进站价格比CNG知气站高出约O151元m3时，其年总运行费用才会高于CNG加气站。建议在条 件允许的情况下，优先考虑建设LNG加气站。关键词： 液化天然气；压缩天然气；加气站； 经济性；安全1、加气站设备和造价 LNG加气站 LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站，其工艺流程见文献1，主要设备包括LNG储罐、自增压器、LNG加气机等。 LNG储罐是双层壁真空绝热容器，内容器由奥氏体不锈钢材料制成，外容器为碳钢，中间绝热层为膨胀珍珠岩并抽真空。这种储罐绝热性能好，蒸发损失低，有不 同型号及规格的定型产品。加气站可以方便地增加储罐的数量以适应生产和需求的增长。自增压器是加气站内输送LNG的关键设备，主要作用是保证LNG储罐内 有足够的压力来给LNG加气机供应LNG。LNG加气机是专门为LNG汽车制造的加气计量装置，可以直接计量、显示充人车辆中的LNG的数量。其主要优点 是加气速度快，一般可在35Min内加气完毕。 LNG加气站设备少，布置紧凑，占地面积小。表1列出了1104 mSd LNG加气站的设备和造价。 LCNG加气站 LCNG加气站是将LNG在站内气化后使之成为CNG，并对CNG汽车加气的加气站。这种加气站需要的主要设备有LNG储罐、LNG泵、气化器、储气瓶 组和CNG加气机、压缩机。新建的LCNG站不使用压缩机；对由已建的CNG加气站改装成的LCNG站，设备中包括压缩机，主要是将原有CNG站的压 缩机作为LNG泵不能工作时的备用手段。本文主要对新建的LCNG站进行分析。其工艺流程为：用高压LNG泵将LNG送入气化器气化后，通过顺序控制盘 将其储存于高压CNG储气瓶组内，当需要时通过C1VG加气机对CNG汽车进行计量加气。其中LNG储罐的作用与LNG加气站中LNG储罐的作用相同。 LNG高压泵的主要作用是将LNG储罐内的LNG输送至高压气化器进行气化。它可以保征足够的压力而不再用压缩机进行压缩。高压气化器的作用是将LNG转 化为CNG。它的主要形式有3种：开架式气化器、浸没式气化器和中间媒体式气化器，其中最为常用的是开架式气化器。 顺序控制盘的主要作用是对经过高压气化器气化后流入储气瓶组和加气时由储气瓶组流人加气机的气体进行分配，以使其效率达到最高。根据经验。可以对加气站的 高压储气装置采用编组的方法以提高加气效率。具体方法是：将储气瓶按l：2：3的容积比例分为高、中、低压3组，当高压气化器向储气瓶组充气时，应按高、 中、低压的顺序进行；当储气瓶组向汽车加气时，则相反，应按低、中、高压的顺序进行。这些工作都是通过顺序控制盘来完成的。 由于LCNG加气站比LNG加气站增加了高压LNG泵、气化器和储气瓶组等设备，其占地面积有所增加。对于规模为1104 m3d的加气站，其占地面积在1 000 m。左右，相应的土建费用也有一定程度的增加，见表l。 如果想在LCNG加气站内对LNG用户供气，则只需要增加1台LNG加气机和1套LNG管道即可，其增加的造价有限(不到2010s元)。因此在LNG和CNG用户均存在的情况下可以建立LNG和LCNG联合加气站。 CNG加气站 CNG加气站主要由6个系统组成：天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、cNG加气系统、控制系统。表1 1 x 104M3d天然气加气站设备和造价加气站类型项目单价数量合计元LNG加气站储罐18 010元台236.010加气机12.0lO元台224.010管道6.010元套l6.010土建50.010其他20.010合计136.0100L-CNG加气站储罐18.010元台236 010LNG高压泵5.010元台210 010加气机6.510元台213.010高压气化器18.0 x10元台118.010顺序控制盘5 O10元台15 O10储气瓶组20 6lO元组241.210土建70.010其他28 O10合计221.2 x100CNG加气站进气系统3.510元套13.510脱硫装置24.0lO元台124 O10压缩机40 010元台3120 O100脱水装置14.010元台114.010储气系统20.610元套361 810顺序控制盘5 010元台15O10加气机6 510元台319.5 x10冷却水系统12 010元套112.0x 104高压管道11 510元套111.510土建130.0 x100其他60.010合计461.310 其工艺流程见文献1，输送至加气站的天然气经过稳压计量后，进入净化处理装置进行净化处理，用压缩机加压，再经高压脱水后经顺序控制盘送入储气系统，最后由加气机对外计量加气。 脱硫装置用于对进站天然气进行脱硫净化处理，将硫含量降低到符合加气站所需的气质要求，然后送至压缩机。压缩机是系统中的关键设备，它的造价直接影响工程的经济性，其性能好坏直接影响全站的运行。经过预处理的低压原料气由压缩机分级压缩至25 MPa，然后进入高压脱水装置。脱水装置主要为干燥器，根据工艺流程的不同，可以将干燥器布置在压缩机前(低压脱水)和压缩机后(高压脱水)。使用高压脱水所需的设备少，脱水剂量小，再生能耗低。顺序控制盘的作用与LCNG加气站中顺序控制盘的作用相同。储气系统用于储存压力为25 MPa的天然气，以便在需要时向加气机供气。 CNG加气站所需设备较多，占地面积也较大，规模为1104 m3d的加气站占地面积达2 000 m2表1列出了其设备和造价。 在建站规模相同的情况下(均为l104 M3d)，3种加气站的造价差别很大。LNG加气站造价最低，仅为CNG加气站的30左右。LCNG加气站的造价也仅为CNG加气站的48左右。2、运行费用 (1)LNG加气站 LNG加气站的设备少，工艺流程简单，动力设备少且几乎没有高压管道，因而维修量很小。加气规模为1 x 104m3d的LNG加气站的年运行成本概算(原料气除外)见表2。 表2 1104m3d天然气加气站年运行成本概算(原料气除外)气站类型项目单价数量合计(元/台)LNG加气站水3.3元t112t370电O62元(kWh1l 610kWh9 920维修1 510管理“2 O10。折旧10 8100工资及福利1.410元(Aa、5人7 010。合计22.3100L CNG加气站水3 3元ml2 880t1.010电O 62元(kWh、5.810。kWh3.610维修4.010管理3.010折旧19.8 x104工资及福利1.4 x104元(Aa)7人9.810。合计41.2100CNG加气站水3 3：fit3 690t1.210电O62元(kW-h)7 2 x104kWh4.510维修8.510。管理6.010折旧38.010工资及福利1.410。元(Aa、10人14.010合计72.2100注：加气站按年运行330 d /年（2）LCNG加气站 由于LCNG加气站比LNG加气站增加了部分设备，从而使其工艺流程较为复杂，增加了动力设备及高压管道，因而增加了管理和维修量，各方面的运行费用也随之增加。它的年运行成本概算(原料气除外)见表2。 （3）CNG加气站 CNG加气站的设备最多，工艺流程最复杂，且动力设备多，高压管道转多，从而使其管理和维护都比较困难，其运行成本将有很大增加。其年运行成本概算(原料气除外)见表2。 （4）天然气进站价格对运行费用的影响 由于原料气的费用一般要占到其运行总费用的80一90，故原料气的进站价格将对加气站的年运行费用产生很大影响。在同一地域，加气站对外供气价格应该 近似等同。由于加气站所处地域及距不同气源的距离不同，不同类型的加气站的天然气进站价格将有很大变化。在其他费用变化不大的情况下，讨论天然气进站价格 对加气站总的运行费用的影响将具有很大的现实意义，将为加气站的投资建设提供很重要的依据。 对于加气规模为1104 m3d的3种不同加气站，除原料气外的年运行费用有很大差异。为了表明天然气进站价格对加气站的运行费用的影响，可将这种差异转变为天然气价格上的差 异。可以计算出在不考虑原料气费用时，CNG加气站的年运行费用比LNG加气站高出499104元a。假若这两种加气站总的年运行费用相同，则 LNG加气站的原料气进站价格要比CNG加气站原料气的进站价格高0151元m3。就是说，在加气规模为1104 m3d的条件下，LNG加气站的天然气进站价格不比CNG加气站的天然气进站价格高出O151 元m3时，它的年总运行费用就会低于CNG加气站。 同样可以求出LCNG加气站的天然气进站价格不比CNG加气站天然气进站价格高出O094元m3时，它的年运行费用就会低于CNG加气站。3 安全性 天然气是易燃易爆的物质。因此加气站的安全性将是建站所必须考虑的重要问题之一。决定加气站安全性的主要因素有高压管道、动力设备、高压储气设备和系统复 杂程度几个方面。为了保证加气站的安全运行，每一种加气站的建设方案在其主要设备上都采取了严密的安全措施。3种加气站的不安全因素及采用的主要安全措施 比较见表3。 表3 3种加气站的不安全因素及安全措施比较加气站类型LNG加气站L-CNG加气站CNG加气站高压管道无高压管道高压管道较少，有安全隐患。高压管道多，安全隐患较大。动力设备动力设备少动力设备较多动力设备繁多高压储气设备无高压储气设备有高压储气设备，有安全隐患。有高压储气设备，有安全隐患。系统复杂程度系统流程简单易操作。系统流程较复杂系统流程最复杂，难操作。安全措施LNG储罐设有充满指示口、液位计、安全阀等安全装置。在主要管道上都装有防超压的安全阀。在管道的每个独立段都装有紧急切断阀。LNG储罐设有充满指示口、液位计、安全阀等安全装置。在压缩机房上部安装机械排风系统，保证空气流通。在管道的每个独立段都装有紧急切断阀及安全阀。在压缩机房E部安装机械排风系统，保证空气流通。 对3种天然气加气站都采用的安全措施还有；采用防爆电气设备，加气机必须具有紧急切断、过流、切断、拉断等安全装置，设置安全放散系统。通过这些安全措施的实施，使得加气站的安全性有了较好的保障。但是，必须认识到天然气属于易燃易爆的危险性物质，生产操作必须严格按照规范进行，以免发生意外。4、结论 (1)从占地面积、造价和安全性方面考虑，LNG加气站优于cNG加气站，LcNG加气站介于二者之间。(2)当LNG加气站的原料气进站价格比cNG加气站的原料气进站价格高出值在一定范围内(加气规模为1104Md时，约为 0.151元/M3)时，LNG加气站的年总运行费用要低于cNG加气站。而LcNG加气站与cNG加气站的原料气进站价格差(加气规模同样为1 104M3d时)约为O094元M3。这样可以根据加气站建设地点的不同天然气进站价格来决定建站方式。当LNG加气站的原料气进站价格比cNG加 气站的原料气进站价格高出的值在0.151元m3以下时，建设LNG加气站合理的。 (3)根据目前燃气汽车中CNG汽车占有量较大的实际情况，可以建设LNG与LCNG联合气站，以方便向LNG汽车加气站过渡。液化天然气LNG常识天然气在常压下，当冷却至约-162时，则由气态转变成液态，称为液化天然气（英文：Liquefied Natural Gas 简称LNG）。 天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，不含二氧化碳、硫化物等。 液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/600，大大方便储存和运输。 液化天然气比水轻，其重量仅为同体积水的45%。 天然气是一种公认的清洁、高效、优质能源，在化工、电力、城市燃气等工业和民用领域正得到广泛的应用。随着西气东输、广东和福建海上LNG项目的实施，我国的天然气工业将进入一个快速发展阶段。 天然气作为未来的主要能源，具有许多其他能源所不具备的优势： 1、天然气是最清洁的燃料。天然气燃烧后生成二氧化碳和水，与煤炭和重油比较，燃烧天然气产生的有害物质大幅度减少，如以天然气代替燃煤，可减少氮氧化物排放量80-90%，一氧化碳排放量可减少52%，并基本杜绝二氧化硫的排放和城市酸雨的产生。 2、天然气更经济实惠，比液化石油气便宜约30%至50%。 3、天然气热效高，在同样压力下，天然气在燃烧时较相同体积的大部分其他矿物燃料释放出更高的热值。 4、天然气还具有安全的特点。液化天然气安全性高，其着火温度为650；着火下限比液化石油气高，天然气5%，液化石油气11.5%；不含一氧化碳，不会引起一氧化碳中毒。气态天然气密度比空气轻，如有泄露易于飘散。在泄露处不容易聚集而引起火灾或爆炸。燃烧时不会产生一氧化碳等有毒气体，不会危害人体健康。 LNG的主要物理参数常压沸点：-162.15 热 值：85009200kcal/Nm3液体密度：0.420.46kg/L 辛烷值：130（研究法