天然气项目节能设计计算书

天然气项目节能设计计算书（含能耗限额对标分析）项目名称××天然气输配利用工程文件编号JN-JS-2026-001设计阶段初步设计文件类型节能设计计算书编制单位××燃气设计研究院有限公司编制人×××审核人×××审定人×××批准人×××编制日期2026年10月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 概述1.1项目概况本项目为××天然气输配利用工程，主要建设内容包括天然气门站、高压输配管网、调压计量站及配套附属设施。项目设计输气规模为年输配天然气5.0×10⁸Nm³，供气压力范围为1.6MPa~0.4MPa，服务覆盖区域约80平方公里，规划服务人口约50万人。项目建成后，将有效完善区域天然气输配管网体系，提升供气可靠性和安全性，优化能源消费结构，减少煤炭等一次能源消耗，对区域节能减排和大气环境改善具有重要意义。1.2设计目的与意义本节能设计计算书旨在依据国家现行节能法律法规、标准规范和政策要求，对项目建设和运营过程中的能源消耗进行系统计算与分析，对照能耗限额标准进行对标评价，提出切实可行的节能措施，确保项目能效水平达到国内先进水平，满足固定资产投资项目节能审查要求。通过科学的能耗计算与节能设计，实现以下目标：（1）合理确定项目能源消耗总量和结构；（2）对照能耗限额标准判定项目能效水平；（3）识别节能潜力并提出优化措施；（4）为项目节能审查和运营管理提供技术依据。1.3设计范围本节能设计计算书的范围覆盖项目全部生产工艺系统、公用辅助系统及附属设施，主要包括：天然气净化与调压系统、压缩机组、计量系统、控制系统、电气系统、给排水系统、暖通空调系统、建筑工程及总图运输等。计算边界为项目厂（站）区围墙内的全部用能设施。2编制依据2.1法律法规（1）《中华人民共和国节约能源法》（2018年修正）；（2）《固定资产投资项目节能审查和碳排放评价办法》（国家发展改革委令第31号，2025年）；（3）《重点用能单位节能管理办法》（国家发展改革委令第23号，2018年）。2.2国家标准与行业规范序号标准编号标准名称实施年份1GB/T2589-2020综合能耗计算通则20212GB/T12723-2013单位产品能源消耗限额编制通则20133GB50028-2006城镇燃气设计规范（2020年版）20064GB55015-2021建筑节能与可再生能源利用通用规范20225GB30180-2024煤制烯烃、煤制天然气和煤制油单位产品能源消耗限额20246GB45247-2025燃气-蒸汽联合循环发电机组单位产品能源消耗限额20257GB17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理通则20078GB19577-2015冷热源站节能监测技术要求20159GB/T3486-2017评价企业合理用电技术导则201710GB/T3485-2017评价企业合理用热技术导则20172.3项目基础资料（1）项目可行性研究报告及设计委托书；（2）项目选址意见书及用地规划许可证；（3）天然气供气协议及气源参数资料；（4）主要用能设备选型资料及技术参数表；（5）项目所在地气象参数及自然资源条件。3项目用能概况3.1项目建设内容本项目主要建设内容包括：天然气门站1座（设计规模5.0×10⁸Nm³/a）、高压输配管网约120km（DN300~DN500）、调压计量站8座、SCADA控制系统中心1座及配套辅助生产设施。3.2主要用能系统与设备项目主要用能系统包括：天然气调压计量系统、压缩机组系统、站内加热系统、电气传动系统、仪表控制系统及暖通空调系统。主要用能设备清单如下表所示。序号设备名称规格型号数量单台功率(kW)年运行小时(h)1天然气过滤分离器Ф800×32004台—80002调压计量橇1.6MPa→0.4MPa3套—80003天然气压缩机变频往复式55kW2台5560004辅助加热炉燃气式200kW2台200(气)20005SCADA系统—1套580006变压器S13-630kVA2台—80007水泵(生活/消防)ISG65-1604台7.520008暖通空调多联机系统1套4524009照明系统LED节能灯具—1230003.3能源品种与供应条件本项目消耗的能源品种主要包括：天然气（作为加热炉燃料及工艺损耗）、电力（用于驱动设备、照明及控制系统）、新水（用于生活及生产辅助）。能源供应条件如下：（1）天然气：由上游长输管道供气，供气压力1.6MPa，供气温度5℃~30℃，天然气低位发热量为36.22MJ/Nm³（基准状态0℃，101.325kPa）；（2）电力：由当地电网10kV双回路供电，供电可靠性高，功率因数补偿后达到0.95以上；（3）新水：由市政供水管网接入，供水压力0.3MPa，水质满足生活饮用水标准。4能耗计算4.1计算原则与方法本项目能耗计算严格遵循GB/T2589-2020《综合能耗计算通则》的规定，采用当量值法计算综合能源消费量。各种能源折标准煤系数取值如下表所示。序号能源品种单位折标煤系数备注1天然气kgce/Nm³1.2143按低位发热量36.22MJ/Nm³计算2电力（当量值）kgce/kWh0.1229按当量值折算3新水t0.0857按GB/T2589附录B综合能耗计算公式为：E=式中：E——综合能源消费量，tce/a；eᵢ——第i种能源的实物消耗量；kᵢ——第i种能源的折标准煤系数；n——能源品种数。4.2天然气消耗量计算项目天然气消耗主要包括：加热炉燃料用气、工艺设施自耗气及管网输送损耗三部分。4.2.1加热炉燃料用气加热炉用于天然气调压前的预热，防止节流降温造成水合物堵塞。加热炉热负荷根据天然气节流温降计算确定。Q式中：Qh——加热炉热负荷，kW；qm——天然气质量流量，kg/s；cp——天然气定压比热容，kJ/(kg·K)；ΔT——需要加热的温升，K。经计算，单台加热炉额定热负荷为200kW，热效率为92%，年运行时间2000h，共2台。则加热炉年燃料消耗量为：V代入数据计算得：Vgas,h=(200×2000×2)/(0.92×36220)=23926Nm³/a。4.2.2工艺自耗气及输送损耗工艺自耗气主要包括分离器排污、过滤器反吹及安全阀放空等损耗，按输气量的0.05%计取。管网输送损耗按输气量的0.08%计取。V代入数据：Vgas,l=5.0×10⁸×(0.05%+0.08%)=650000Nm³/a。4.2.3天然气消耗汇总序号项目单位年消耗量占比(%)1加热炉燃料用气Nm³/a23,9263.552工艺自耗气Nm³/a250,00037.103管网输送损耗Nm³/a400,00059.35合计—Nm³/a673,926100.004.3电力消耗量计算项目电力消耗主要包括压缩机用电、水泵用电、暖通空调用电、照明用电及仪表与控制系统用电。各设备用电量按设备功率×年运行时间×负荷系数计算。W式中：We——年电力消耗量，kWh/a；Pi——第i台设备的额定功率，kW；τi——第i台设备的年运行时间，h；Ki——第i台设备的负荷系数。经计算，项目年电力消耗明细如下表所示。序号用电项目设备功率(kW)年运行(h)负荷系数年耗电量(万kWh)1天然气压缩机11060000.7549.502水泵3020000.603.603暖通空调4524000.657.024照明系统1230000.802.885SCADA及仪表580001.004.006其他辅助用电840000.702.24合计—210——69.244.4新水消耗量计算项目新水消耗主要包括生活用水和生产辅助用水。生活用水按定员50人、人均日用水量120L/d计算，年工作日365d。生产辅助用水按循环冷却系统补水量计算。序号用水项目单位日用水量年用水量1生活用水m³/d6.02,1902绿化用水m³/d2.54503未预见用水m³/d1.0365合计—m³/d9.53,0054.5综合能耗计算根据上述各能源品种消耗量，按折标准煤系数计算项目年综合能源消费量。序号能源品种年消耗量折标煤系数年折标煤量(tce)占比(%)1天然气673,926Nm³1.2143kgce/Nm³818.3598.422电力（当量值）69.24万kWh0.1229kgce/kWh85.0910.243新水3,005t0.0857kgce/t0.260.03—减：输出能源————合计综合能耗——903.70100.00注：电力按当量值折算。项目年综合能源消费量为903.70tce（当量值）。4.6单位产品能耗计算本项目为天然气输配工程，单位产品能耗以每输配10⁴Nm³天然气所消耗的能源量为指标。e式中：e_unit——单位输配能耗，kgce/(10⁴Nm³)；E——年综合能源消费量，tce；V_out——年输配天然气量，10⁸Nm³。代入数据计算得：e_unit=903.70/5.0×10⁴=180.74kgce/(10⁴Nm³)。5能耗限额对标分析5.1能耗限额标准根据项目特点，本次对标主要参照以下能耗限额标准及同类项目先进水平：（1）GB30180-2024《煤制烯烃、煤制天然气和煤制油单位产品能源消耗限额》中煤制天然气单位产品综合能耗限额；（2）DB15/T3226-2023《液化天然气单位产品电耗限额》中LNG单位电耗限额；（3）国内同类天然气输配工程先进能耗指标。5.2对标计算与判定将项目计算能耗与能耗限额标准及行业先进水平进行对比分析。序号指标名称单位本项目数值限额值(准入)先进值对标结果1单位输配综合能耗kgce/(10⁴Nm³)180.74≤250≤200优于先进值2单位输配电耗kWh/(10⁴Nm³)13.85≤25≤18优于先进值3天然气自耗率%0.135≤0.30≤0.20优于先进值4变压器负载率%65.230~7540~60合理区间5压缩机机组效率%82.5≥75≥82达先进水平5.3能耗水平评价对标结果表明，本项目各项能耗指标均优于能耗限额准入值，其中单位输配综合能耗、单位输配电耗及天然气自耗率三项指标均达到或优于国内先进水平。项目能效水平总体处于国内同行业先进位置，符合固定资产投资项目节能审查的能效要求。从能源消费结构分析，天然气消耗占综合能耗的98%以上，是项目最主要的能源消耗品种，电力消耗占比约10%。这一结构特征符合天然气输配工程的用能特点，节能重点应放在降低天然气输送损耗和提高加热炉效率两个方面。6节能措施6.1工艺系统节能措施（1）优化调压工艺设计，采用高效轴流式调压阀，降低节流损失，减少加热炉燃料消耗；（2）合理设置调压级数，控制每级压降，减少节流温降，降低加热负荷；（3）采用高效分离设备，提高过滤分离效率，减少排污损耗；（4）优化管网水力计算，合理确定管径和压力等级，降低输送阻力和能耗。6.2主要用能设备节能（1）压缩机组选用高效变频往复式压缩机，机组效率不低于82%，满足GB19153《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》1级能效要求；（2）加热炉选用高效冷凝式燃气加热炉，热效率不低于92%，达到工业加热设备节能评价值要求；（3）变压器选用S13型节能变压器，空载损耗和负载损耗均优于GB20052《电力变压器能效限定值及能效等级》1级能效标准；（4）水泵选用高效离心泵，运行效率不低于80%，并采用变频调速控制。6.3电气系统节能（1）合理选择供电电压等级和变压器容量，使变压器运行在经济负载率区间（40%~60%）；（2）采用无功功率自动补偿装置，功率因数补偿后达到0.95以上；（3）照明系统全部采用LED节能灯具，配合智能照明控制系统，分区、分时控制；（4）电缆截面按经济电流密度选择，降低线路损耗。6.4建筑与公用工程节能（1）建筑围护结构满足GB55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》要求，屋面、外墙、外窗传热系数均达到节能设计标准；（2）暖通空调系统采用变频多联机，部分负荷效率高；（3）给水系统采用节水型器具，绿化灌溉采用喷灌、滴灌方式；（4）站区照明采用太阳能路灯，充分利用可再生能源。6.5节能管理措施（1）建立完善的能源管理体系，设置专职能源管理岗位，配备能源管理负责人；（2）按照GB17167要求配备能源计量器具，实现分级分户计量；（3）建立能耗在线监测系统，对主要用能设备实施实时监控；（4）制定节能管理制度和操作规程，定期开展节能培训和节能考核。7安全核验7.1能耗平衡核验为确保能耗计算结果的准确性和完整性，对项目能源输入与输出进行平衡核验。项目能源输入(tce/a)能源输出(tce/a)平衡差额(tce/a)平衡率(%)天然气818.35797.20(外输)21.15(损耗)97.42电力85.09085.09(消耗)100.00新水0.260.20(排放)0.06(损耗)76.92合计903.70797.40106.3088.24经平衡核验，项目能源输入与输出基本平衡，差额在合理范围内（天然气输送损耗及自用），能耗计算结果可信。7.2节能措施对安全的影响分析各项节能措施在提高能效的同时，需同步评估其对生产安全的影响：（1）高效调压阀的选用，在降低能耗的同时需确保调压精度和安全裕度，设置双回路安全截断系统；（2）变频压缩机的采用，需考虑频繁变速对设备疲劳寿命的影响，设置合理的运行工况区间；（3）加热炉效率提升，需优化燃烧控制，设置完善的火焰监测和熄火保护装置；（4）节能照明改造不影响应急照明系统的独立性和可靠性。7.3风险识别与控制措施序号风险类别风险描述控制措施风险等级1工艺安全加热炉能耗降低可能导致加热温度不足设置温度联锁保护和备用加热低2设备安全变频运行增加设备启停频次优化运行策略，设置最小运行周期中3电气安全无功补偿装置故障设置过压、过流保护及自动投切低4管理安全节能改造影响正常供气制定应急预案，分步实施改造中8结果分析与工程指导意义8.1计算结果汇总分析本项目年综合能源消费量为903.70tce（当量值），其中天然气消耗占比98.42%，电力消耗占比10.24%，新水消耗占比0.03%。单位输配综合能耗为180.74kgce/(10⁴Nm³)，单位输配电耗为13.85kWh/(10⁴Nm³)。从能耗结构看，天然气消耗是最主要的能源消耗，主要由加热炉燃料用气、工艺自耗气和输送损耗三部分构成。其中输送损耗占天然气消耗的59.35%，是最大的节能潜力点。8.2节能潜力分析通过采取本计算书提出的各项节能措施，预计可实现以下节能效果：（1）加热炉效率提升可节约天然气约8%~10%，年节约天然气约2000~2400Nm³；（2）管网优化设计可降低输送损耗约10%~15%，年减少天然气损耗约4~6万Nm³；（3）高效电机和变频改造可节约电力约10%~15%，年节约电量约7~10