幾種城鎮(zhèn)燃?xì)獾慕?jīng)濟(jì)性比較

陳顯冬

（哈爾濱市燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 CNG與LNG的比較

1.1 CNG與LNG工藝流程

各種供氣方式的工藝流程在我國(guó)目前都很成熟，不同的工藝其投資不同。

1.1.1 壓縮天然氣工藝流程

壓縮天然氣供應(yīng)城鎮(zhèn)燃?xì)夥绞皆醋蕴烊粴馄?chē)加氣的母子站系統(tǒng)。母站為固定式加氣站，子站離輸氣管道有一定距離，專(zhuān)門(mén)鋪設(shè)管道不經(jīng)濟(jì)，用CNG儲(chǔ)罐汽車(chē)將CNG從母站運(yùn)輸?shù)阶诱荆┯脩?hù)加氣。

1.1.2 天然氣加壓、儲(chǔ)運(yùn)工藝

天然氣通過(guò)過(guò)濾、計(jì)量、調(diào)壓后進(jìn)入凈化裝置，脫除超標(biāo)的水、硫化氫、二氧化碳，凈化后的天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓至20～25MPa，再通過(guò)灌裝設(shè)備充裝進(jìn)壓縮天然氣鋼瓶中。將壓縮天然氣鋼瓶組通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸?shù)绞褂玫?(中小城鎮(zhèn)、用戶(hù))。目前用于此輸送過(guò)程的壓縮天然氣鋼瓶組主要有兩種形式，管束式和集裝箱型，單位運(yùn)送能力為3000～5000m3。

1.1.3 天然氣減壓、儲(chǔ)運(yùn)工藝

根據(jù)用戶(hù)或城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力級(jí)制，將鋼瓶?jī)?nèi)的壓縮天然氣經(jīng)過(guò)換熱器加熱，調(diào)壓器減壓至城鎮(zhèn)管網(wǎng)運(yùn)行壓力，經(jīng)計(jì)量，加臭后進(jìn)入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。減壓工藝流程還應(yīng)設(shè)置超壓放散、緊急切斷、低壓切換等控制措施，根據(jù)用戶(hù)使用壓力、儲(chǔ)氣裝置的不同需要，減壓輸配工藝略有不同。

1.2 LNG工藝流程

目前NLG氣化站主要采用兩種工藝流程。LNG由低溫拖車(chē)運(yùn)至氣化站，在卸車(chē)臺(tái)利用拖車(chē)自帶的增壓器對(duì)拖車(chē)儲(chǔ)罐加壓，利用壓差將LNG送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。氣化時(shí)通過(guò)儲(chǔ)罐增壓器將LNG增壓后:

流程1是采用兩組空溫式氣化器組，相互切換使用，當(dāng)一組使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，氣化器結(jié)霜嚴(yán)重，導(dǎo)致氣化器氣化效率降低，出口溫度達(dá)不到要求，人工(或自動(dòng)或定時(shí))切換到另一組使用，本組進(jìn)行自然化霜。在夏季，經(jīng)空溫式氣化器氣化后天然氣溫度可達(dá)15℃左右，可以直接進(jìn)管網(wǎng);在冬季或雨季，由于環(huán)境溫度或濕度的影響，氣化器氣化效率大大降低，氣化后天然氣溫度達(dá)不到要求時(shí)，經(jīng)LNG加熱器加熱，達(dá)到允許溫度，再進(jìn)管網(wǎng)。

流程2是采用一組空溫式氣化器加NG加熱器和另一組LNG水浴式氣化器，兩組互相切換使用和相互備用，當(dāng)空溫式氣化器能力不足或檢修時(shí)，將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG送到LNG熱水氣化器，通過(guò)熱水進(jìn)行能量傳遞，將LNG氣化（溫度為10℃）送入管網(wǎng)。

1.3 比較內(nèi)容

CNG與LNG供氣方案各有自己的優(yōu)勢(shì)，影響因素主要有:氣源情況、運(yùn)輸距離、供氣規(guī)劃、供氣規(guī)模。

1.3.1 氣源情況

由于我國(guó)目前液化天然氣(LNG)氣源并不充足，使得LNG的廣泛使用受到了極大的限制。CNG加氣站生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，投資較小，成本較低，對(duì)氣源地的要求不高。如在靠近用氣城市的周?chē)x擇CNG生產(chǎn)地，可降低運(yùn)輸CNG的運(yùn)輸成本。而LNG母站的凈化、液化工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高。LNG液化站一般應(yīng)建在氣源處，氣源充足，氣價(jià)低。因此，LNG液化站一般距離用氣城市較遠(yuǎn)。

1.3.2 運(yùn)輸距離

從單車(chē)運(yùn)輸量看，水容積為27m3的LNG拖車(chē)單車(chē)運(yùn)輸量為16740m3，是CNG拖車(chē)運(yùn)輸量(瓶組式拖車(chē)，單車(chē)運(yùn)輸量為4550m3)的3.6倍，因此LNG的運(yùn)輸費(fèi)用明顯低于CNG。但是，CNG的氣源地相對(duì)較近，LNG的氣源地相對(duì)較遠(yuǎn)，在比較過(guò)程中要充分考慮到距離因素。

假設(shè)LNG氣源地距離用氣城市的往返距離為1000km，CNG氣源地距離用氣城市的往返距離為200km，城市日供氣量為40000 m3。對(duì)LNG方案，需要配置拖車(chē)3輛，每天往返1次，運(yùn)輸費(fèi)用0.179元;對(duì)CNG方案，需要配置拖車(chē)5輛，每天往返2次，運(yùn)輸費(fèi)用0.147元。可見(jiàn)在假設(shè)運(yùn)輸條件下，CNG方案的經(jīng)濟(jì)性要好于LNG方案。

由此可見(jiàn)，運(yùn)輸距離決定兩種方案的選擇。

1.3.3 供氣規(guī)劃

將來(lái)是否使用管道天然氣，何時(shí)開(kāi)通管道天然氣也是影響兩種方案的選擇的因素。如果在短時(shí)間內(nèi)可通氣，CNG儲(chǔ)配站的大部分設(shè)施可以繼續(xù)使用，LNG方案則需要另建儲(chǔ)罐。同時(shí)CNG系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，可以轉(zhuǎn)為他用。

假設(shè)供氣系統(tǒng)的日供氣量為40000m3/d，設(shè)計(jì)能力為4000m3/h，在相同的儲(chǔ)氣能力下LNG供氣方案中主要設(shè)備的投資為620萬(wàn);CNG供氣方案中減壓站主要設(shè)備的投資為946萬(wàn)元，其中儲(chǔ)罐的投資為780萬(wàn)元在長(zhǎng)輸管道開(kāi)通后，可以繼續(xù)使用。如果在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍無(wú)管道供氣的可能，由于LNG氣源價(jià)格及運(yùn)輸費(fèi)用較低，應(yīng)優(yōu)先考慮LNG方案。

1.3.4 供氣規(guī)模

對(duì)于在一定時(shí)間內(nèi)有可能有有長(zhǎng)輸管線供氣的城市，暫時(shí)采用非管輸輸氣，逐年用氣規(guī)模的大小對(duì)方案的選擇影響較大。對(duì)于剛開(kāi)發(fā)的且在三、四年內(nèi)能實(shí)現(xiàn)管輸供氣的中小城市，用CNG供氣方案可以較快地實(shí)現(xiàn)供氣。且投資較小。盡管CNG運(yùn)到減壓站的價(jià)格可能會(huì)高于LNG方案，但是由于前幾年用氣量不大，考慮到初投資及設(shè)備的使用連續(xù)性，選擇CNG方案會(huì)更好。對(duì)于短時(shí)期內(nèi)用氣規(guī)模較大的城市，考慮到運(yùn)行費(fèi)用的原因，LNG方案可能是較好的選擇。

1.4 CNG與LNG比較結(jié)論

1.4.1 CNG方案工藝比LNG工藝簡(jiǎn)單，占地面積小、施工簡(jiǎn)單。

1.4.2 LNG氣化操作復(fù)雜，儲(chǔ)配站運(yùn)行費(fèi)用比CNG方案高。

1.4.3 CNG適用于運(yùn)輸距離較近的城市，而LNG方案在運(yùn)輸距離上有優(yōu)勢(shì)。

1.4.4 CNG方案適用于近期內(nèi)有可能使用管輸天然氣的城市。

2 CNG與管輸天然氣的比較

管道輸送是天然氣輸送的基本方式，尤其是當(dāng)用氣規(guī)模較大時(shí)，管道輸送是最有效和最經(jīng)濟(jì)的，但是長(zhǎng)輸管線的建設(shè)受以下幾個(gè)方面的限制：

2.1 用氣量限制

由于長(zhǎng)輸管線的長(zhǎng)度與用氣量存在正比關(guān)系，當(dāng)用氣量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益較差。地形復(fù)雜，施工技術(shù)裝備要求高。

長(zhǎng)輸管線經(jīng)常穿越復(fù)雜地形。這些工程項(xiàng)目需要的技術(shù)裝備先進(jìn)，工程人員素質(zhì)高。因此造成工程成本高，施工難度大，工期難以保證。

2.1.1 管線維護(hù)費(fèi)用大

長(zhǎng)輸管線需要專(zhuān)業(yè)人員日常維護(hù)和定期維修。按照我國(guó)的現(xiàn)行工程成本，天然氣長(zhǎng)輸管線的年維護(hù)費(fèi)約占管線投資的5～8%。維護(hù)費(fèi)隨管線使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，逐漸加大。

2.1.2 長(zhǎng)輸管線建設(shè)受用戶(hù)分布的限制

如第一點(diǎn)所述，天然氣長(zhǎng)輸管線的鋪設(shè)，適合剛氣量大、用戶(hù)集中的地區(qū)。因此天然氣管線的建設(shè)初期必然以大中型城市為主，對(duì)于廣大的農(nóng)村用戶(hù)，只能做為遠(yuǎn)期發(fā)展用戶(hù)。壓縮天然氣技術(shù)可以作為天然氣長(zhǎng)輸管線的有效補(bǔ)充手段，現(xiàn)將壓縮天然氣與管輸天然氣的經(jīng)濟(jì)性分析如下。

2.2 供應(yīng)方案比較

由于受拖車(chē)數(shù)量、運(yùn)輸條件、運(yùn)距、氣候等因素的限制，決定了CNG系統(tǒng)供氣規(guī)模不宜過(guò)大，現(xiàn)以供氣規(guī)模為2萬(wàn)戶(hù)和5萬(wàn)戶(hù)為例，分析CNG供應(yīng)方式、長(zhǎng)輸管道供應(yīng)方式的供氣規(guī)模、運(yùn)距(以10Km～50Km為限)、投資及成本等因素的相互關(guān)系。見(jiàn)下表.幾點(diǎn)說(shuō)明:

2.2.1 方案一為CNG供氣方案，包括取氣點(diǎn)加壓站、鋼瓶拖車(chē)、城鎮(zhèn)卸氣站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。方案二為長(zhǎng)輸管道方案，長(zhǎng)輸管線供應(yīng)方式主要包括長(zhǎng)輸管線、城鎮(zhèn)門(mén)站、調(diào)峰設(shè)施、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。

2.2.2 兩種方案均不考慮供應(yīng)沿線城鎮(zhèn)。

2.2.3 兩種方案的城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)方案相同。

2.2.4 長(zhǎng)輸管道方案的儲(chǔ)氣容積根據(jù)用戶(hù)計(jì)算月平均日用氣量確定;CNG供應(yīng)方式的儲(chǔ)氣容積按照2～3天計(jì)算月平均日用氣量考慮。

2.2.5 天然氣價(jià)格按0.55元/m3計(jì)算。

2.3 CNG與管輸天然氣比較結(jié)論

在供氣規(guī)模相同的情況下，隨著運(yùn)距的加大，CNG輸送和長(zhǎng)輸管線輸送的投資及成本均成增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中長(zhǎng)輸管線的增幅較大。隨著供氣規(guī)模的擴(kuò)大，長(zhǎng)輸管線的投資增加幅度相對(duì)較小，成本的下降趨勢(shì)較為明顯，而CNG輸送的投資增加幅度較大，成本降低趨勢(shì)不明顯，由此可見(jiàn)供氣規(guī)模對(duì)CNG輸送方式影響因素較大。

隨著供氣規(guī)模的擴(kuò)大，由于受拖車(chē)數(shù)量、運(yùn)距等條件的限制，CNG輸送方式的適用范圍逐步縮小，供氣規(guī)模不宜過(guò)大，宜控制在5萬(wàn)戶(hù)內(nèi)。

當(dāng)供氣規(guī)模較小(2萬(wàn)戶(hù))，當(dāng)運(yùn)輸距離超過(guò)一定值時(shí)，CNG供應(yīng)方案優(yōu)于管道供應(yīng)方案，距離越大，CNG供應(yīng)方案的優(yōu)勢(shì)越明顯。隨著供氣規(guī)模的增大，CNG供應(yīng)方式優(yōu)于長(zhǎng)輸管線供應(yīng)方式的運(yùn)輸距離也增大。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)壓縮天然氣與液化天然氣、管道天然氣的經(jīng)濟(jì)比較，可得出以下結(jié)論:

(1)2000戶(hù)小區(qū)應(yīng)為壓縮天然氣輸配工藝的啟動(dòng)規(guī)模。

(2)CNG供氣規(guī)模不宜過(guò)大，宜控制在5萬(wàn)戶(hù)內(nèi)。

[1]《燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)》.編寫(xiě)組編.

[2]王新彥.哈爾濱城市燃?xì)庖?guī)劃,2010-2020.