LNG液化工廠建設經濟性分析

梁翠萍 張海

LNG液化工廠建設經濟性分析

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1中國石化中原石油工程設計有限公司2河南中原綠能高科有限公司

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，其主要成分為甲烷。常壓下，液化天然氣體積是氣態的1/625，儲存溫度-162℃，液化時經過預處理凈化，氣質潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對天然氣的儲存、運輸及合理利用都具有十分明顯的優勢。LNG液化工廠建設中，應在保證安全可靠的前提下，優化工程選址和平面布置，優選工藝流程技術，降低能耗，合理確定設計余量，同時采用合適的項目管理運行模式，從技術和管理兩方面降低工程總體費用，降低成本，使產品的價格更有市場競爭力。

LNG；液化工廠；設計原則；經濟；分析

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，其主要成分為甲烷。常壓下，液化天然氣體積是氣態的1/625，儲存溫度-162℃，液化時經過預處理凈化，氣質潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對天然氣的儲存、運輸及合理利用都具有十分明顯的優勢。同時，對LNG液化工廠建設提出新的要求，在保證工廠產量、安全性和可靠性的基礎上盡可能降低噸產品成本，從而使產品的價格更有市場競爭力[1]。

1 建設規模的選取

通常來說，裝置的規模與效益成正比，規模越大，效益越好。從技術上，單套液化裝置的最大規模受關鍵設備的制約。目前國外裝置規模達到4000×104m3/d，國外大規模LNG工廠，產品主要用于長距離貿易出口，采用遠航船運輸到需要資源的地區。國內建設的LNG工廠，與國外不同，產品主要用于近距離汽車外輸貿易，規模相比要小得多。從不同規模的LNG工廠投資狀況對比可以看出：規模的放大，主要是裝置設備投資增長，輔助設施費用增加較少。這是由于裝置數目相同的情況下，控制通信設施基本相同，生產操作人員數量是固定的，與規模無關，工程產生的管理費用隨規模增大所占投資比例而減少。因此，對于大規模的LNG工廠，在總產量一定時，單套裝置規模的擴大可以減少裝置數量，不僅減少占地，縮短建設周期，還會大大降低工程投資[2]。

由此可見，以貿易為目的，市場充足的條件下，工廠建設規模宜大些，在工程建設中規模的選取更多地要考慮天然氣資源。

在偏遠油區開發過程中，由于油井距離集輸管網遠，采用了單井拉油、天然氣就地燃燒放空的做法，不僅浪費了能源，而且影響了環境。隨著對開發要求的越來越嚴格，將來會造成許多偏遠區塊無法開采，而天然氣液化技術的發展為解決這個難題提供了途徑。將放空天然氣采用橇裝式液化裝置進行液化，產品采用槽車外運，實現區塊密閉開發。裝置采用車載橇裝式，施工周期短，靈活且便于搬遷，還可適于氣井開發中的試采過程，減少天然氣的放空。

小型橇裝式液化裝置，由于要實現車載式，規模不宜過大，通常在（3～10）×104m3/d之間。對于這種裝置來講，應更多地考慮社會和環境意義，若考慮經濟性，應在原料氣方面進行政策激勵和平衡，從而避免資源的浪費，在環保節能的要求下開發天然氣。

2 運行經濟性分析

對生產運行的LNG裝置，其產品主要用來進入市場流通，運行的經濟性就至關重要。裝置運行經濟性由市場產品的承受價格決定，若裝置的計算價格低于市場承受價格，則裝置運行是經濟的。

裝置運行主要的影響因素有原料氣價格、運行能耗、LNG銷售價。運行能耗中主要為電、燃料氣、水、吸附劑、制冷劑、活性炭等，其中影響最大為電負荷。以汽車外運方式考慮，終端目的地計算價格如下：

目的地計算價格=原料氣價格+工廠內處理費用+運費

其中工廠內處理成本包含了工程投入、運行能耗和稅后行業基準收益率的產品處理費用。

以西部某地建設100×104m3/dLNG工廠為例，產品外輸至全國各地，目的地價格估算見表1。

表1 外運目的地價格計算

若外運目的地價格低于當地LNG的零售價，該市場是可以進入的；若高于當地LNG的零售價則該市場無效益。

由計算結果看出，LNG工廠建設中要充分考慮目的市場距離，同時原料氣的價格也是影響較大的因素。

3 設計原則

（1）工廠選址和布置。工廠站址的地理條件對工程投資影響較大，應盡量選擇以下條件的站址：地質條件穩定，地勢平坦，距離氣源近且配套水、電等設施完善，交通方便[3]。通常理想的站址很少，因此應對可能的站址進行綜合評價，在前期階段比較工程概算，選取最佳站址。站內的平面布置會直接影響建設周期和費用，應對整體布局進行優化，在保證安全、可靠的前提下，尋求最低的成本?？刹扇〉拇胧┯校貉b置設備按流程順序布置，減少管子管件的數量；管線盡量共架設置，減少結構支撐；若站址地勢有高差，盡量利用高差分區布置，減少土方平整費用。

（2）工藝流程技術。LNG工廠主要的流程為預處理工藝和液化工藝。預處理工藝較為成熟，液化工藝的投資占到工廠總投資的約30%，影響最大。目前技術成熟的液化工藝有階式制冷、膨脹制冷和混合冷劑制冷。膨脹制冷由于具有流程簡潔、設備少的特點，在一些小規模（30×104m3/d以下）的液化裝置中有采用。隨著技術的發展，在建的裝置多采用混合冷劑制冷。混合制冷工藝對規模適應性較強，該工藝還可細分，對100×104m3/d以下規模，可采用單級混合冷劑液化流程；對于100× 104m3/d以上規模，采用丙烷預冷混合冷劑液化流程，該工藝雖然增加了部分設備數量，但運行能耗卻降低，規模越大，能耗降低越多。以120×104m3/d液化裝置為例，與單級混合冷劑液化流程相比，能耗降低了10%，而工程投資差別很小，因為增加的丙烷循環的投資與混合冷劑壓縮機排量降低減少的投資基本相當。

（3）設計余量。設計余量一般主要考慮以下因素：原料氣參數及來氣量的變化；運行中工藝采參數的變化；設備的運行余量；設計誤差以及設備尺寸限制。通常設計余量上限取110%。

（4）項目管理運行模式。在現代的LNG建設項目中，設計、采購和EPC承包策略發揮著重要的作用，直接影響到項目的建設周期、設計工廠的費用以及整個工程的質量。若承包方能盡早參與到項目的規劃實施中，還可縮短工程周期。同時隨著工程建設技術的成熟，其技術規范也越來越詳細、明確，在滿足工廠技術要求的前提下，可以引入競爭機制，以減少工程總費用。

4 結語

LNG液化工廠建設中，應在保證安全可靠的前提下，優化工程選址和平面布置，優選工藝流程技術，降低能耗，合理確定設計余量，同時采用合適的項目管理運行模式，從技術和管理兩方面降低工程總體費用，降低成本，使產品的價格更有市場競爭力。液化天然氣工業的發展改善了我國能源結構，減少了環境污染，能更好地服務于人民生活。

[1]周淑慧．LNG在我國內河水運領域的應用探[J]．天然氣工業，2013，33（2）：81-89.

[2]劉剛．LNG接收站建設綜述[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：100．

[3]劉毅軍．中國天然氣產業鏈“十二五”整體規劃透視[J]．天然氣工業，2013，33（2）：105-109.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.011