LNG加氣站建設(shè)設(shè)備工藝成本

LNG加氣站建設(shè)、工藝流程、設(shè)備、成本資料1.LNG加氣站建設(shè)方案

LNG汽車加氣站(以下簡稱加氣站)的設(shè)計首先應(yīng)根據(jù)建站場地的實際情況，選擇合適的建站方式。目前加氣站的建站方式主要有2種：站房式、橇裝式。表l為某地建設(shè)的LNG加氣站(站房式)和某公司開發(fā)的橇裝式加氣站建站費用的比較。表1

兩種建站方式的費用比較

項目

站房式

橇裝式

數(shù)量總價／元

數(shù)量總價／元占地面積13400m2402×1043400m2102×10430m3儲罐

1臺

50×104

1臺50×104LNG加氣機

1臺

46×104

1臺46×104LNG增壓泵

1臺

35×104

1臺35×104管道閥門

1套

35×104

1套18×104電氣儀表

1套

15×104

1套12×104土建施工費

25×104

5×104設(shè)備成橇費

0

20×104工藝設(shè)備安裝費

15×104

O

續(xù)表1

項目

站房式

橇裝式

數(shù)量總價／元

數(shù)量總價／元

其他

20×104

20×104

費用合計

643×104

308×104

①站房式加氣站

這種建站方式占地面積大，土地費用高，設(shè)備與基礎(chǔ)相連，施工周期長，加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費用高。若城鎮(zhèn)處于LNG應(yīng)用的初期，LNG汽車的數(shù)量少，LNG消耗量小，則成本回收周期長，這種建站方式適合已經(jīng)有一定量LNG汽車或政府資金支持的城鎮(zhèn)。

②橇裝式加氣站

這種建站方式占地面積小，土地費用低，設(shè)備絕大多數(shù)集成在一個或多個橇塊上，施工周期短，加氣站的土建施工、設(shè)備安裝費用少，建站整體造價低，易于成本回收。這種建站方式適合LNG加氣站建設(shè)初期。2

工藝流程的選擇

LNG加氣站工藝流程的選擇與LNG加氣站的建站方式有關(guān)，LNG加氣站的工藝主要包括3部分流程：卸車流程、儲罐調(diào)壓流程、加氣流程。2．1

卸車流程

LNG的卸車工藝是將集裝箱或槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG儲罐內(nèi)的操作，LNG的卸車流程主要有兩種方式可供選擇：潛液泵卸車方式、自增壓卸車方式

①潛液泵卸車方式

該方式是通過系統(tǒng)中的潛液泵將LNG從槽車轉(zhuǎn)移到LNG儲罐中，目前用于LNG加氣站的潛液泵主要是美國某公司生產(chǎn)的TC34型潛液泵，該泵最大流量為340L／rain，最大揚程為488m，LNG卸車的工藝流程見圖1。潛液泵卸車方式是LNG液體經(jīng)LNG槽車卸液口進入潛液泵，潛液泵將LNG增壓后充入LNG儲罐。LNG槽車氣相口與儲罐的氣相管連通，LNG儲罐中的BOG氣體通過氣相管充入LNG槽車，一方面解決LNG槽車因液體減少造成的氣相壓力降低，另一方面解決LNG儲罐因液體增多造成的氣相壓力升高，整個卸車過程不需要對儲罐泄壓，可以直接進行卸車操作。

該方式的優(yōu)點是速度快，時間短，自動化程度高，無需對站內(nèi)儲罐泄壓，不消耗LNG液體；缺點是工藝流程復(fù)雜，管道連接繁瑣，需要消耗電能。

②自增壓卸車方式

LNG液體通過LNG槽車增壓口進入增壓氣化器，氣化后返回LNG槽車，提高LNG槽車的氣相壓力。將LNG儲罐的壓力降車O.4MPa后，LNG液體經(jīng)過LNG槽車的卸液口充人到LNG儲罐。自增壓卸車的動力源是LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差，由于LNG槽車的設(shè)計壓力為0.8MPa，儲罐的氣相操作壓力不能低于0.4MPa，故最大壓力差僅有O.4MPa。如果自增壓卸車與潛液泵卸車采用相同內(nèi)徑的管道，自增壓卸車方式的流速要低于潛液泵卸車方式，卸車時間長。隨著LNG槽車內(nèi)液體的減少，要不斷對LNG槽車氣相空間進行增壓，如果卸車時儲罐氣相空間壓力較高，還需要對儲罐進行泄壓，以增大LNG槽車與LNG儲罐之間的壓力差。給LNG槽車增壓需要消耗一定量的LNG液體。

自增壓卸車方式與潛液泵卸車方式相比，優(yōu)點是流程簡單，管道連接簡單，無能耗；缺點是自動化程度低，放散氣體多，隨著LNG儲罐內(nèi)液體不斷增多需要不斷泄壓，以保持足夠的壓力差。

在站房式的LNG加氣站中兩種方式可以任選其一，也可以同時采用，一般由于空間足夠建議同時選擇兩種方式。對于橇裝式LNG加氣站，由于空間的限制、電力系統(tǒng)的配置限制，建議選擇自增壓卸車方式，可以簡化管道，降低成本，節(jié)省空間，便于設(shè)備整體成橇。2．2儲罐調(diào)壓流程

儲罐調(diào)壓流程是給LNG汽車加氣前需要調(diào)整儲罐內(nèi)LNG的飽和蒸氣壓的操作，該操作流程有潛液泵調(diào)壓流程兩種。

①潛液泵調(diào)壓流程

LNG液體經(jīng)LNG儲罐的出液口進入潛液泵，由潛液泵增壓以后進入增壓氣化器氣化，氣化后的天然氣經(jīng)LNG儲罐的氣相管返回到LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調(diào)壓。采用潛液泵為儲罐調(diào)壓時，增壓氣化器的入口壓力為潛液泵的出口壓力，美國某公司的TC34型潛液泵的最大出口壓力為，一般將出口壓力設(shè)置為1.2MPa，增壓氣化器的出口壓力為儲罐氣相壓力，約為0.6MPa。增壓氣化器的人口壓力遠高于其出口壓力，所以使用潛液泵調(diào)壓速度快、調(diào)壓時間短、壓力高。

②自增壓調(diào)壓流程

LNG液體由LNG儲罐的出液口直接進入增壓氣化器氣化，氣化后的氣體經(jīng)LNG儲罐的氣相管返回LNG儲罐的氣相空間，為LNG儲罐調(diào)壓。采用這種調(diào)壓方式時，增壓氣化器的入口壓力為LNG儲罐未調(diào)壓前的氣相壓力與罐內(nèi)液體所產(chǎn)生的液柱靜壓力(容積為30m3的儲罐充滿時約為0.01MPa)之和，出口壓力為LNG儲罐的氣相壓力(約0.6MPa)，所以自增壓調(diào)壓流程調(diào)壓速度慢、壓力低。2．3加氣流程

在加氣流程中由于潛液泵的加氣速度快、壓力高、充裝時間短，成為LNG加氣站加氣流程的首選方式。3.管道絕熱方式的選擇

對于LNG管道，絕熱無疑是一個非常重要的問題，管道絕熱的性能不僅影響到LNG的輸送效率，對整個系統(tǒng)的正常運行也會產(chǎn)生重要影響。LNG管道的絕熱結(jié)構(gòu)主要有常規(guī)的絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)和真空夾套型結(jié)構(gòu)。

①采用常規(guī)的絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)，由于不銹鋼管道的冷收縮問題，使得絕熱材料在包覆時需要預(yù)留一定的縫隙，補償管道的收縮。在這些管道的接口處要阻擋水蒸氣，但隨著時間的推移，這些絕熱材料還是會因吸水而喪失絕熱效果。采用這種絕熱方式的管道造價低，施工制作方便、快捷，適合橇裝式LNG加氣站使用。

②采用真空夾套型結(jié)構(gòu)的管道，由于是內(nèi)外雙層管，內(nèi)管用于輸送LNG，承受LNG的輸送壓力；內(nèi)外管之間為真空夾層，外管防止水分或者空氣進入真空夾層。采用這種結(jié)構(gòu)，真空夾層可以隔絕空氣的對流傳熱，多層纏繞的鋁箔和紙絕熱材料可以隔絕輻射傳熱和熱傳導(dǎo)，整體來看這種結(jié)構(gòu)的絕熱效果要優(yōu)于絕熱材料包復(fù)型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的制造工藝復(fù)雜，造價相對比較高，運行維護成本低，設(shè)備可靠性高，適用于站房式LNG加氣站。LNG氣化站工藝流程圖如圖所示，LNG通過低溫汽車槽車運至LNG衛(wèi)星站，通過卸車臺設(shè)置的臥式專用卸車增壓器對汽車槽車儲罐增壓，利用壓差將LNG送至衛(wèi)星站低溫LNG儲罐。工作條件下，儲罐增壓器將儲罐內(nèi)的LNG增壓到0.6MPa。增壓后的低溫LNG進入空溫式氣化器，與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣并升高溫度，出口溫度比環(huán)境溫度低10℃，壓力為0.45－0.60MPa，當空溫式氣化器出口的天然氣溫度達不到54.主要設(shè)備選型

本項目的主要工藝設(shè)備為LNG轉(zhuǎn)運橇。LNG轉(zhuǎn)運橇上布置1臺容積為50in3的臥式低溫儲罐、2臺加氣機、1臺低溫泵、1臺卸車增壓器和1臺儲罐增壓器，其中低溫泵采用進口設(shè)備。以上這些設(shè)備通過管道連接，在制造廠集中固定在一個橇塊上。

①LNG儲罐

LNG儲罐按圍護結(jié)構(gòu)的隔熱方式分類，有以下3種。

a.真空粉末隔熱

隔熱方式為夾層抽真空，填充粉末(珠光砂)，常用于小型LNG儲罐。真空粉末絕熱儲罐由于其生產(chǎn)技術(shù)與液氧、液氮等儲罐基本一樣，因而目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家的制造技術(shù)也很成熟，運行維護也相對方便、靈活，目前氣化站使用較多。

b.正壓堆積隔熱

采用絕熱材料，夾層通氮氣，絕熱層通常較厚，廣泛應(yīng)用于大中型LNG儲罐和儲槽。通常用于立式LNG子母式儲罐。

c.高真空多層隔熱

采用高真空多層纏繞隔熱，多用于槽車儲罐和LNG汽車加氣站儲罐。

該站的LNG儲存量不大，保冷性能要求較高，因此選用高真空多層纏繞絕熱儲罐。根據(jù)LNG儲存量，并考慮到橇裝設(shè)備的運輸方便性，LNG轉(zhuǎn)運橇選用50m3表1LNG儲罐技術(shù)參數(shù)型式臥式圓筒形、高真空多層纏繞絕熱儲罐有效容積/m350充裝率/%90內(nèi)罐的工作溫度/℃-146外罐的工作溫度環(huán)境溫度內(nèi)罐的設(shè)計溫度/℃-196外罐的設(shè)計溫度/℃-19～50內(nèi)罐的材質(zhì)0Cr18Ni9外罐的材質(zhì)16MnR內(nèi)罐設(shè)計壓力/MPa1.2外罐設(shè)計壓力/MPa-0.1內(nèi)罐工作壓力/MPa0.45～0.80外罐工作壓力/MPa-0.1蒸發(fā)率/%≤0.2

②LNG低溫泵

國內(nèi)LNG汽車加氣站的設(shè)備技術(shù)發(fā)展較晚，目前國內(nèi)已建成的LNG汽車加氣站投入使用的LNG低溫泵均采用國外進I：I泵。LNG低溫泵的流量根據(jù)汽車加氣站的設(shè)計規(guī)模及加氣機的流量選定，本項目LNG低溫泵的設(shè)計流量為0～320L/min。對LNG低溫泵進行選型，主要參數(shù)見表2。

③卸車增壓器

卸車增壓器是完成卸車的設(shè)備之一，選用空溫式換熱器，增壓器借助于列管外的空氣給熱，使管內(nèi)LNG升高溫度并氣化?？諟厥綋Q熱器使用空氣作為熱源，節(jié)約能源，運行費用低。本項目選用處理量為200m3

④加氣機

加氣機是給車載LNG氣瓶加氣和計量的設(shè)備，主要包括流量計和加氣槍。流量計是計量設(shè)備，采用質(zhì)量流量計，具有溫度補償功能。加氣槍是給車載LNG氣瓶加氣的快裝接頭，本項目選用流量為0.15m3

⑤儲罐增壓器

儲罐增壓器是完成儲罐升壓升溫的設(shè)備之一，選用空溫式換熱器，其設(shè)計參數(shù)計算及設(shè)備選型與卸車增壓器相同。表2LNG低溫泵技術(shù)參數(shù)工作溫度/℃-146設(shè)計溫度/℃-196設(shè)計流量/(L·min-1)0～320設(shè)計揚程/m220最大揚程/m255轉(zhuǎn)速范圍/(r·min-1)1500～6000所需進口凈正壓頭/m0.7～3.0表3卸車增壓器主要工藝參數(shù)單臺處理量/(m3·h-1)200進口溫度/℃≥-162出口溫度/℃＞-146最高工作壓力/MPa0.8設(shè)計壓力/MPa1.6設(shè)計溫度/℃-196表4加氣機主要參數(shù)最小噴嘴壓力/MPa0.41流量/(m3·min-1)0.15喉管配置單管計量計量精度/%±0.5工作溫度/℃-146設(shè)計溫度/℃-1965.LNG進站價格LNG的進站價格對LNG加氣站的運行費用有較大影響，由于原料氣的費用一般要占到其運行總費用的80%～90%，故原料氣的進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站價格將有很大變化。LNG主要來自以下兩方面：一是國內(nèi)LNG，國內(nèi)LNG工廠主要有新疆廣匯、河南中原油田、海然嘉潤、新奧廣西潿洲島、鄂爾多斯、江蘇江陰、泰安工廠等，針對國內(nèi)的不同供應(yīng)地點，供應(yīng)價格也有所不同。對于華東地區(qū)省份的供應(yīng)價格約在2.8-3.2元/Nm3，LNG銷售價在3.0-3.5元/Nm3。[1]與各廠商的合作關(guān)系或許將影響LNG的價格。二是進口LNG，與國內(nèi)LNG相比，進口LNG規(guī)模更大，價格更便宜，我國將在沿海的廣東、浙江、江蘇和廣西等省建立多座LNG進口接收站，這能為LNG加氣站提供穩(wěn)定的氣源保障，而國際天然氣形勢變化會影響進口LNG的價格。在其他費用變化不大的情況下，討論天然氣進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)。6.運行成本對于加氣規(guī)模為1×104m3/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499×104元/a。假若這兩種加氣站總的年運行費用相同，則LNG加氣站的原料氣進站價格要比CNG加氣站原料氣的進站價格高0.151元/m3。就是說，在加氣規(guī)模為1×104m3/d的條件下，LNG加氣站的天然氣進站價格不比CNG加氣站的天然氣進站價格高出0.151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加氣站的天然氣進站價格不比CNG加氣站天然氣進站價格高出0.094元/m3時，它的年運行費用就會低于CNG加氣站。7.LNG銷售價格國家發(fā)改委發(fā)文要求：各地要按照與90號汽油最高零售價格不低于0.75∶1的比價關(guān)系，理順車用天然氣價格，保持車用天然氣的合理比價。目前車用天然氣價格較低、一步執(zhí)行到位確有困難的地區(qū)，此次可先按不低于0.6：1的比價關(guān)系調(diào)整，兩年內(nèi)調(diào)整到位[2]。因此各地區(qū)的銷售價格就是當?shù)匚飪r局根據(jù)90號汽油最高零售價（元/升），