小城镇燃气供应系统的比较

小城镇燃气供应系统的比较【摘要】在燃气建设日益完善，燃气供应技术日趋成熟的情况下，本文就燃气不同供应方式进行介绍并对其经济性进行比较。【关键字】燃气特点经济性一、引言为了改变人口和产业过分集中在市区而造成的交通堵塞、大气环境污染等状况，目前一些大城市把城市建设重点转移到了远郊区县，这必将给城镇燃气的发展带来良好的机遇，而燃气供应技术日趋成熟，市场经济运作规范化又为城镇燃气发展提供了可靠的保证。二、燃气供应系统的介绍根据小城镇气源供应方式不同，燃气供应方式可以分为管输及非管输供应两类。当小城镇外围有长输管线时，可以通过敷设燃气管线，直接将燃气引入城镇管网解决气源需求问题，此种方式称为管输供应方式。实际经验表明管输供应方式输气成本低、供气安全性能好，但是一次性投资大，常常用于供应规模大且用气相对集中的大中型城市。对于那些远离长输管线或经过经济论证达不到经济要求的城镇，燃气化建设可以采用非管输供应方式。所谓非管输供应即在远离城镇的气源地利用压缩或液化工艺使燃气达到某一存储状态，再利用汽车、火车等工具将成品转运到负荷城镇，最后利用工艺处理使燃气达到城镇用气的要求。根据小城镇供应规模小的特点，小城镇非管输供应方式目前宜采用供应灵活、投资节省和操作便捷的气源，主要有以下四种方式：压缩天然气(CompressedNaturalGas，CNG)减压供气、液化天然气(LiquefiedNaturalGas，LNG)气化供气、液化石油气(LiquefiedPetroleumGas，LPG)气化供气及液化石油气混空气(LPG—AIR)供气睁91。下表列出了四种供应方式的一般工艺流程。2.1CNG供应系统工艺流程及特点CNG供应系统是利用高压条件下天然气的体积缩小到原来的1/250-1/300以站到方便储存运输的目的。完整的CNG供应系统主要由天然气压缩加气站、CNG气瓶车、城镇储配站、城镇输配管网等组成。城镇燃气管道内的中压燃气进入天然气压缩加气站，经调压和净化处理后进入压缩机，所得高压天然气(压力范围为20—25MPa)通过高压胶管和快装接头向CNG气瓶车充气，直到车载量达到设定值。CNG气瓶车通过公路运输到达城镇卸气，CNG经多级换热器加热，实现多级调压器减压，最后将压力调至城镇管网运行压力，最后经计量、加臭后进入城镇输配管网。依据CNG系统的工艺流程．可以得到CNG供应系统的特点如下：(1)过程压力高。市政管网的天然气需要使用多级压缩机升压到20MPa的高压气，这样储运设备必须是耐高压的特殊材料制成．末端用气时又须通过调压器多级减压。(2)单车载运量少。比起液态天然气，20MPa时天然气的体积只能压缩至常压体积的1／250～1／300，每辆气瓶车的载气能力为2000～6000立方米，这必然增加车辆的运载次数从而提高运输成本。2.2LNG供应系统工艺流程及特点LNG供应系统的工艺流程同CNG供应系统类似，只是由于天然气的状态不同而导致具体设备及技术有所区别。净化后天然气在液化厂被液化后，通过胶管和快装接头向LNG槽车灌气，当达到充装量时停止罐气，LNG槽车经公路运输送至城镇LNG气化站。槽车内的LNG在槽车自带增压器作用下，首先进入低温储罐，再依次进入空温式气化器或换热器，气态天然气经调压、计量和加臭后进入城镇管网并最终送至用户。依据LNG系统的工艺流程，可以得到LNG供应系统的特点如下：(1)运输灵活方便。LNG的体积是其气态体积的1／625，可在公路、铁路、船舶上高效运输，这样可以减少车辆、船舶的运输次数，降低运输成本。(2)用于调峰。由于LNG气液体积比高，因此有着极强的储存调峰能力，对于小城镇能依靠气化站即可保证平衡供气，不需另设大型的储气罐调峰。(3)LNG供气设施建设投资少、见效快、方式灵活。由于气化站内的LNG储罐大小可根据建站地区的具体用气量来决定，因此气化站建设模式机动灵活，可由大到小、由点到面，逐步投入和发展。当管道天然气到来时，可直接对接，不用置换。建设城市LNG卫星站可作为城市供气主要措施，又可以作为城市供气调峰设施，可成为与管道天然气对接之后的调峰和储存设施。2.3LPG及12CF-AIR供应系统工艺流程及特点LPG供应系统主要有LPG和LPG-AIR两种系统，这两种供应系统实际应用时间较长，技术成熟。系统常用于在天然气未达到之前预先培育燃气市场，充当过渡气源，天然气到达时再进行置换或作为天然气供应系统备用气源。LPG运输槽车从储配站取气，由公路运输送至气化站，经液化泵卸入LPG储罐存储。当城镇需要供气时，利用罐内LPG自身的压力或液态泵的作用将LPG导入热水加热式气化器，生成后的气态LPG经调压、计量后进入低压管网。热水式气化器所需热水来自燃气热水炉和热水循环泵组成的热水循环系统。LPG-AIR供应系统则在上述基础上，气态LPG经过调压器稳压后不直接进入管网而是进入混合器与一定比例的空气混合，混合气在满足热值情况下经稳压再进入中压管网。采用LPG与空气的混合气作为城镇气源具有下列优点：(1)不同混合比的混合气，露点温度不同的。对于当地气候条件下，采用纯LPG供应会出现再液化现象情况时，选择混空气供气时可以解决该问题。(2)通过控制LPG和空气适宜的混合比，可以得到与天然气相近的华白数，这样就可以很好解决LPG与天然气的互换问题，因此液化石油混空气可以用作城镇的过渡气源和调峰、备用气源。(3)可以减少LPG量的使用，降低年燃料成本。三、不同燃气供应系统的经济性分析考虑到小城镇数量多，类型复杂，地区差异大，以年平均日用气量(m3／d)作为判断小城镇燃气系统的燃气供应规模。3.1各供应系统的工程投资额随供气规模和运距的变化情况通过比较各供应系统的工程投资额随供气规模和运距的变化曲线．可以得到如下结论：(I)总体而言，并系统的工程投资额随供气规模的增加而呈现拟线性变化，其中CNG供应系统的“直线”斜率最大，LNG供应系统次之，LPG供应系统最小。说明CNG供应系统投资额受供应规模的影响变化最大．LPG供应系统最小。(2)在供气规模固定的情况下，随着距离的增加，四种供应系统工程投资额由恒定到变化的起始规模不同。对于CNG供应．当日用气量小于等于10000m3／d时，投资随运距的增加不敏感，耐当日用气量大于10000m3／d时投资额随逆距的增加变化较为明显：同样地LNG供应的起始规模地50000m3／d，LPG供应则为30000m3／d，LPG—AIR供应为90000m3／d。归纳起来影响上述结果的因素如下：CNG气瓶车型号少、单车载气量小、售价高等原因决定，当供气规模为20000m3／d时，最大载量的CNG转运车(6000ra3)每天需要运载4次，而如果此时运距增加到150kin时，单辆车日最大运载次数为3次，显然需要2辆拖车才能满足运输需要，因此项目的一次性工程投资额将增加。随着供气规模的增加，CNG供应系统的工程投资额随运距的变化越明显。四种供应系统工程投资额变化的起始规模差异反应出不同供应系统的单车运输量差异，相比于天然气压缩后再运输和液化石油气液态运输，天然气液态化运输更具有运输灵活、单车最大载量可达25000m3。(3)在相同供气规模和运距情况下，CNG供应的投资最大，随后分别为LNG供应、LPG-AIR供应、LPG供应。从供应站建设上来说CNG供应系统仅经历减压过程，设备较少、工艺系统简单；而LNG等其余系统需经历液态变气态、混气等过程，设备繁多、工艺复杂。然而由于CNG储罐储气压力降低到1．6MPa，同时减压过程中伴随着天然气温度降低，使得CNG方案的储气和调压成本远高于其余方案。下表为LNG和CNG储气方式投资比较表。3.2各供应系统年计算费用随供气规模和运距下场站的变化情况通过比较各供应系统的年计算费用随供气规模和运距的变化曲线，可以得出如下结论：(1)CNG供应系统的年计算费用最高，LNG—AIR供应系统的年计算费用一直较低；当日用气量小于10000m3／d时，四种供应系统的年计算费用相差较小．随着当日用气量的继续增加，CNG供应系统的年计算费用急剧增加，可见CNG供气系统较适合日用气量小的城镇使用；随着运距的增加LNG系统的年计算费用增加量较少．体现出远距离运输的优势。田此对于短期内用气规模较大的城市，考虑到年计算费用的原因，LNG方案可能是较好的选择。(2)CNG供应方式随供气规模的变化接近于线性变化。因为CNG转运车的型号小、单车载量小，如果日用气量大于6000m3／d则已经用到最大的车型。(3)LNG供应方式则随着运距的增加，变化趋势由直线转变呈曲线，年计算费用增加变缓；LNG供应方式则最初的折线变化到供气规模大时的直线变化。造成两者变化的原因为：LNG运输槽车和LNG槽车车型多、单车载量大，当日用气量较小时，既可以选用较小车型，也可以选用单车载量大的槽车。后者虽然可以降低年运输费用，但LNG置于槽车内的时间延长，增加了危险因素。3.3各供应系统单位热值成本价格随供气规模和运距下场站的变化情况。燃气的成本价格由燃气购气成本和输配运行成本组成，其中输配运行成本包括供应站运行成本、运输成本、城镇内配气成本。供应站运行成本和运输成本构成了燃气系统年计算费用，论文对各燃气系统的配气成本取统一值，可以得到各单位热值成本价格。通过比较各供应系统的单位热值成本价格随供气规模和运距的变化曲线，可以得出如下结论：(1)各供应系统的单位热值成本价格随运距和供气规模的变化呈现规律性变化。当供气规模小于10000m3／d时，单位热值成本价格随供气规模的增加呈快速下降趋势；当供气规模大于一定值时，单位热值成本价格几乎不受供应规模的影响，而只与运距有关。(2)对于CNG供应系统：当供气规模大于30000m3／d时，各供气规模的单位热值成本价格比较接近；单位热值成本价格直线的斜率较大，可见运距对CNG供应系统的经济性影响很大。在考虑最终用户端可接受价格和企业的盈利，如果城镇的供应规模较小时，其最大运距应控制在较短范围内，当供应规模较大时．可以增加它的最大运距。(3)对于LNG供应系统：当供气规模大于30000m3／d时，各供气规模的单位热值成本价格比较接近。对丁LPG供应系统：当供气规模大于60000m3／d时，各供气规模的单位热值成本价格比较接近。而LPGAIR供应系统：当供气规模大于30000m3／d时，各供气规模的单位热值成本价格比较接近。在固定供气规模下四种非管输供应系统的经济性比较如下：通过比较各供应系统的单位热值成本价格在固定供气规模下运距的变化曲线，可以得出如下结论：（1）在日供气规模处于2000m3／d～10000m3／d和运距处丁50km～400km的情况下，LNG供应系统的单位热值成本价格最低的，具有明显的优势。相反地LPG-AIR供应系统的单位热值成本价格最大。经测算只有当LPG的价格低于2000元／吨时，LPG供应系统的才具有单位热值成本价格优势。(2)当日供气规模为1000m3／d时，CNG和LNG两种供应系统的各单位热值成本价格成本优势交替出现。只有当运距小于100km，CNG供应系统具有较低的成本价格优势。(3)虽然相同供气规模和运距下，LPG-AIR供应系统的单位热值成本价格高出LPG供应系统3-4元／亿焦，但是LPG-AIR具有与天然气互换性良好，适合作远期规划利用天然气的城镇的过渡气源和调峰气源。因此对于城镇在一定时间内有可能采用天然气时，若采用LPG供气方法将使未来燃气置换时，现有管网和供应站设备利用率减少，增加新建设成本。另一方面，LPG-AIR可以降低燃气的露点温度，这样即使在严寒地区也不会出现管网输送过程再液化现象。综上LPG的供应系统的局限性较大。(4)LPG原料价格受国际政治和经济等因素的影响，一直保持在较高水平，LPG供应系统和LPG-AIR供应系统的单位热值成本还会上升。虽然新一轮天然气价格调整政策即将出台，天然气价格上涨趋势明显，但考虑到随着LNG供应系统和CNG供应系统的不断成熟和改善，相关设备国产化提高，工艺的生产成本将会进一步降低，选择LNG和CNG作