LNG、L-CNG、CNG加气站的比较

第２７卷第７期煤气与热力Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．７２００７年７月ＧＡＳ＆ＨＥＡＴＪ　　公．２００７ＬＮＧ、Ｌ一ＣＮＧ、ＣＮＧ加气站的比较陈叔平，，谢高峰‘，李秋英２，昌棍，（１．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３０５０；２．江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江２　　　　　　　　　　１２０１）３　　　　摘要：天然气加气站有ＬＮＧ、ＣＮＧ和Ｌ一ＣＮＧ三种模式，其工艺流程及所需设备不同。比较了３种加气站设备、造价、运行费用以及安全性。ＬＮＧ加气站在造价和安全性方面优于ＣＮＧ加气站，而Ｌ一ＣＮＧ加气站介于两者之间。对于加气规模为１０００ｍ３ｄ／的加气站，只有当ＬＮＧ加气站的天然气进站价格比ＣＮＧ加气站高出约０．１１５元／扩时，其年总运行费用才会高于ＣＮＧ加气站。建议在条件允许的情况下，优先考虑建设ＬＮＧ加气站。关键词：液化天然气；压缩天然气；加气站；经济性；安全中图分类号：ＴＵ９９６文献标识码：Ｂ文章编号：１０００一４４１６（２００７）０７一朋２７一０４　　　　　　ＣｏｍＰａｒｉｓｏｎａｍｏｎｇＬＮＧ，ＣＮＧａｎｄＬ・ＣＮＧＦｌｌｌｉｎｇｓｔｓｔｉｏｎｓｃＨＥＮｓ　　　　　　　　ｈｕ一ｐｉｎｇ，，ＸＩＥＧａｏ一ｅｆｎｇ，，ＬＩＱｉｕ一ｙｉｎｇＺ，ｃＨＡＮＧＫｕｎ，　　　　（１．Ｃｏｌｌ明ｅｏｆＰｅｔｃｏｒｈｅｍｉｃｌａＴｃｅｈｎｏｌｏ酬，加ｎｈｚｏｕＵｎ诚ｒｓｙｔｉｏｆＴｅｃｈｌｏｚｌ呢沙，玩朋人０ｕ７３０５０，ｈＣ　　　　ｉａｎ；２刃耐掩ｅｏｆＥ砚矛召，ａｎｄ于ｂ叨ｅｒＥ咭ｉｅｎｅｉｒｇｎ，Ｊｉａｎ岁ｕ台ｈｉ公ｅｓｒｙｔｉ，２入ｅｉｊｎａｎｇＺ１２０１３，ｈＣ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉｎａ）　　　　Ａｂ引份ａｃｔ：ＴｈｅｒａｅｒｔｈｒｅｅｍｏｄｅｓｗｉｔｈｄｉｅｆｒｅｔｎｔｅｃｎｈＯｌｏｇｉｃｌａＰｒ０ｃｅｓｓｅｓ即ｄｅｌｕｑＰｍｅｔｎ，ｉｎｃｕｌｉｄｎｇＬＮＧ，ＣＮＧａｎｄＬ一ＣＮＧ，ｉｎｎａｔｕｒａｌｇａｓｆｉｌｉｎｇｓａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｅ卿ｉＰｍｅｎｔ，ｃｏｎｓｕｒｔｃｔｉｏｎｃｏｓｔ，ｏｐｅｔａｒｉｏｎｃｏｓｔｎａｄｓｅｆａｔｙｏｆｔｈｅｔｈｅｒｅｋｉｎｄｓｏｆｇＳａｆｉｌｉｎｇｓａｔｉｏｎｓａｅｒｃｏ哪ａｅｒｄ．ＬＮＧｆｉｌｉｎｇｓｉａｔｏｎｉｓｓｕｐｅｉｒｒｏｔｏＣＮＧｉｆｌｉｎｇｓｔｔａｉｏｎｉｎｃｏｎｓｕｒｔｃｔｉｏｎｃｏｓｔａｎｄｓｅｆａｔｙ，ａｎｄＬ一ＣＮＧｆｉｌｌｉｎｇｓｔｔａｉｏｎｉｓｏｎｅｂｅｗｔｅｅｎｔｈｅｂｏｔｈ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆ笋ｆｉｌｉｎｇｃ即ａｃｉｙｔｏｆｌ００００ｍ３／ｄ，ｔｈｅａｎｎｕｌａｔｏｔｌａｏｐｅｔａｒｉｏｎｃｏｓｔｏｆ切Ｇｆｉｌｉ嗯ｓｔｔａｉｏｎｉｓｈｉｈｇｅｒｔｈｎａｔｈａｔｏｆＣＮＧｆｉｌｉ嗯ｓｔｔａｉｎｏｏ心ｉｆｈｔｅ训ｒｈｃａｓｉｎｇ西ｃｅｏｆＬＮＧｉｓｈｉｈｇｅｒｔｈｎａｔｈｔａｏｆＣＮＧ场０．１５１，耐ｍ，．ｌｔｉｓｓｕ婴ｓｔｅｄｔｈｔａＬＮｃｆｉｌｉ飞ｓｔｔａｉｏｎｓｈｌｕｏｄｂｅｓｅｔ叩ｆｉｓｒｔｕｎｄｅｒｐｅｍｒｉｓｓｉ６ｌｅｃｎｏｄｉｔｉｎｏｓ．ｅＫ　　　　ｙｗｏｒｄｓ：ＬＮＧ；ＣＮＧ；郎ｓｆｉｌｉｎｇｓｔｉｔａｏｎ；ｅｃｏｎｏｍｙ；ｓｅｆａｔｙ１加气站设备和造价长。自增压器是加气站内输送ＬＮＧ的关键设备，主①Ｌ　　　　ＮＧ加气站［，一４］要作用是保证ＬＮＧ储罐内有足够的压力来给ＬＮＧ　　　　ＬＮＧ加气站是专门对ＬＮＧ汽车加气的加气站，加气机供应ＬＮＧ。ＬＮＧ加气机是专门为ＬＮＧ汽车其工艺流程见文献仁１］，主要设备包括ＬＮＧ储罐、自制造的加气计量装置，可以直接计量、显示充入车辆增压器、ＬＮＧ加气机等。中的ＬＮＧ的数量。其主要优点是加气速度快，一般ＮＬ　　　　Ｇ储罐是双层壁真空绝热容器，内容器由奥可在３一ｓｍｉｎ内加气完毕。氏体不锈钢材料制成，外容器为碳钢，中间绝热层为ＮＬ　　　　Ｇ加气站设备少，布置紧凑，占地面积小。膨胀珍珠岩并抽真空。这种储罐绝热性能好，蒸发表１列出了ｌｘｌ了扩／ｄＬＮＧ加气站的设备和造损失低，有不同型号及规格的定型产品。加气站可价。以方便地增加储罐的数量以适应生产和需求的增②　　　　Ｌ一ＣＮＧ加气站・２７第２７卷第７期煤气与热力ｗ．ｗａｅ吧ａｓｔｈｅａｔ．ｃｏｍ　　　　Ｌ一ＣＮＧ加气站是将ＬＮＧ在站内气化后使之成为ＣＮＧ，并对ＣＮＧ汽车加气的加气站。这种加气站需要的主要设备有ＬＮＧ储罐、ＬＮＧ泵、气化器、储气瓶组和ＣＮＧ加气机、压缩机。新建的Ｌ一ＣＮＧ站不使用压缩机；对由已建的ＣＮＧ加气站改装成的Ｌ一ＣＮＧ站，设备中包括压缩机，主要是将原有ＣＮＧ站的压缩机作为ＬＮＧ泵不能工作时的备用手段。表１１、１４ｍａ０／ｄ天然气加气站设备和造价Ｔａｂ．ＩＥ咖ｐｍｅｎｔａｎｄｃｏｎ日妞ｕｃｉｔｎｃｏｏｔｏｓｆｌｌａｔｌｌｒ目ｇｓ皿访９ａ日　　　　　　　　　　　　　　　　扭丘叨衍山ｌｘｌ０４矿／ｄ加气站类型项目单价１８０ｘｌ了元／台１２，０ｘ１０４夕口台６．０ｘｌ０４元／套数量２２ｌ合计／元３６．０ｘｌ０４４．２０ｘ１０４６．０ｘｌ０４ＬＮＧ储罐加气机管道本文主要对新建的Ｌ一ＣＮＧ站进行分析。其工艺流程为：用高压ＬＮＧ泵将ＬＮＧ送人气化器气化后，通过顺序控制盘将其储存于高压ＣＮＧ储气瓶组内，当需要时通过ＣＮＧ加气机对ＣＮＧ汽车进行计量加气。其中ＬＮＧ储罐的作用与ＬＮＣ加气站中ＬＮＧ储罐的作用相同。　　　　ＬＮＧ高压泵的主要作用是将ＬＮＧ储罐内的ＬＮＧ输送至高压气化器进行气化。它可以保证足够的压力而不再用压缩机进行压缩。高压气化器的作用是将ＬＮＧ转化为ＣＮＧ。它的主要形式有３种：开架式气化器、浸没式气化器和中间媒体式气化器，其中最为常用的是开架式气化器。顺序控制盘的主要作用是对经过高压气化器气　　　　化后流人储气瓶组和加气时由储气瓶组流入加气机的气体进行分配，以使其效率达到最高。根据经验，可以对加气站的高压储气装置采用编组的方法以提高加气效率。具体方法是：将储气瓶按１：２：３的容积比例分为高、中、低压３组，当高压气化器向储气瓶组充气时，应按高、中、低压的顺序进行；当储气瓶组向汽车加气时，则相反，应按低、中、高压的顺序进行〔’〕。这些工作都是通过顺序控制盘来完成的。　　　　由于Ｌ一ＣＮＧ加气站比ＬＮＧ加气站增加了高压ＬＮＧ泵、气化器和储气瓶组等设备，其占地面积有所增加。对于规模为ｌｘｌ０４ｍ３／ｄ的加气站，其占地面积在１０００耐左右，相应的土建费用也有一定程度的增加，见表１。如果想在Ｌ一ＣＮＧ加气站内对ＬＮＧ用户供气，　　　　则只需要增加１台ＬＮＧ加气机和１套ＬＮＧ管道即可，其增加的造价有限（不到２０ｘ１０４元）。因此在ＬＮＧ和ＣＮＧ用户均存在的情况下可以建立ＬＮＧ和Ｌ一ＣＮＧ联合加气站。③　　　　ＣＮＧ加气站［６一５］　　　　ＣＮＧ加气站主要由６个系统组成：天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、ＣＮＧ加气系统、控制系统。其工艺流加气站土建５０．ｏｘｌＯ４其他２０．０ｘｌ０４合计１３６．０ｘｌ扩，储罐１５．ｏｘｌｏ４夕口台２３６．０ｘｌ０４ＮＬＧ高压泵５．ｏｘｌ０４）口台２１０．０ｘｌ０４加气机６．ｓｘｌｏ４）口台２１３．０ｘｌ０４Ｌ一　　高压气化器１８．０ｘｌ０４元／台ｌ１８．０ｘｌ０４ＣＮＧ　　顺序控制盘５，０ｘｌ０４元／台ｌ５．０ｘｌ０４加气站储气瓶组２０．６ｘｌ０４元／组２４１．２ｘｌ０４土建７０．０ｘｌ０４其他２８．０ｘｌ０４合计２２１．２ｘ１０４进气系统３．ｓｘｌＯ４夕己套１３．５ｘ１０４脱硫装置４２，ｏｘｌ０４元／台１４２．０ｘ１０４压缩机４０．ｏｘｌ０４）己台３１２０．０ｘｌ０４脱水装置１４．０ｘｌ０４元／台１１４．０ｘ１０４储气系统０２．６ｘｌ扩元／套３６１．８ｘｌ０４ＣＮＧｌ加气顺序控制盘５．ｏｘｌ０４元／台５．０ｘｌ０４站加气机６．５ｘｌ０４元／台３１９．５ｘｌ０４冷却水系统１２．ｏｘｌｏ４元／套１１２．０ｘｌ０４高压管道１１．ｓｘｌｏ４元／套ｌ１１．５ｘｌ０４土建１３０．Ｄｘｌ０４其他０６．０ｘ１０４合计４６１．３ｘｌ０４程见文献〔１」，输送至加气站的天然气经过稳压计量后，进人净化处理装置进行净化处理，用压缩机加压，再经高压脱水后经顺序控制盘送人储气系统，最后由加气机对外计量加气。脱硫装置用于对进站天然气进行脱硫净化处　　　　理，将硫含量降低到符合加气站所需的气质要求，然后送至压缩机。压缩机是系统中的关键设备，它的造价直接影响工程的经济性，其性能好坏直接影响全站的运行。经过预处理的低压原料气由压缩机分级压缩至２５ＭＰａ，然后进人高压脱水装置。脱水装置主要为干燥器，根据工艺流程的不同，可以将干燥器布置在压缩机前（低压脱水）和压缩机后（高压脱水）。使用高压脱水所需的设备少，脱水剂量小，再２８・ｗ．Ｗａｌｅ吧ａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ陈叔平，等：ＮＧ、Ｌ一ＣＮＧ、ＬＣＮＧ加气站的比较第２７卷第７期生能耗低。顺序控制盘的作用与Ｌ一ＣＮＧ加气站中顺序控制盘的作用相同。储气系统用于储存压力为５ＭＰ２ａ的天然气，以便在需要时向加气机供气。ＣＮＧ加气站所需设备较多，占地面积也较大，　　　　规模为ｌｘｌｏ４ｍ３／ｄ的加气站占地面积达Ｚ０００ｍＺ。表１列出了其设备和造价。在建站规模相同的情况下（均为ｌｘ１　　　　０‘ｍ３／　　　　②Ｌ一ＣＮＧ加气站由于Ｌ一ＣＮＧ加气站比ＬＮＧ加气站增加了部　　　　分设备，从而使其工艺流程较为复杂，增加了动力设备及高压管道，因而增加了管理和维修量，各方面的运行费用也随之增加。它的年运行成本概算（原料气除外）见表２。③ＣＮＧ加气站　　　　ｄ），３种加气站的造价差别很大。ＬＮＧ加气站造价最低，仅为ＣＮＧ加气站的３０％左右。Ｌ一ＣＮＧ加气站的造价也仅为ＣＮＧ加气站的４８％左右。２运行费用　　　　①ＬＮＧ加气站ＬＮＧ加气站的设备少，　　　　工艺流程简单，动力设备少且几乎没有高压管道，因而维修量很小。加气规模为ｌｘ１０４ｍ３ｄ／的ＬＮＧ加气站的年运行成本概算（原料气除外）见表２。表２１、，　　　　少ｍａ／ｄ天然气加气站年运行成本概算（原料气除外）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔ山．　　ＺＡＪ叨ｕａｌｏ伴．Ｉｉｔｎｏ碱ｏｆｎａｔ以ｕｌｇｓａ创阮９８栩ｌｉｔｎｏ初山ｌｘ１　　　　　　４０矿／ｄ（二ｅｔＰｒｗａｍａｔｅｉｒｌａ脚）加气站类型项目单价数量合计／　　（元・ａ一‘）水３．３元／ｔ１１２ｔ３７０电０．６２元　　１．６ｘｌ０４／（ｋｗ・ｈ）ｋｗ・ｈ　　９９２０ＬＮＧ维修１．５ｘｌ０４加气管理２．０ｘｌ０４站折旧１０．８ｘｌ０４工资及１．４ｘｌｏ４元福利（／人・ａ）５人７．０ｘｌ０４合计２２．３ｘｌ０４水３．３元／ｔ２８８０ｔ１．Ｏｘｌ０４电０．６２元　　５．８ｘｌ０４／（ｋｗ・ｈ）ｋｗ・ｈ　　３．６ｘｌ０４Ｌ一ＣＮＧ维修４．０ｘｌ０４加气管理３．０ｘｌ０４站折旧１９．８ｘｌ０４工资及１．４ｘｌＯ４元福利／（人・ａ）７人９．８ｘｌ０４合计４１．２ｘｌ０４水３．３元／ｔ３６９０ｔ１．２ｘｌ０４电０．６２元７．２ｘｌ０４（／ｋｗ・ｈ）ｋｗ・ｈ　　４．５ｘｌ０４ＣＮＧ维修８．５ｘ１０４加气管理６．０ｘｌ０４站折旧３８．０ｘｌ０４工资及福利１．４ｘｌ０４元（／人・ａ）１０人１４．０ｘｌ０４合计７２．２ｘｌ０４注：加气站按年运行３３０ｄ计算。ＣＮＧ加气站的设备最多，　　　　工艺流程最复杂，且动力设备多，高压管道转多，从而使其管理和维护都比较困难，其运行成本将有很大增加。其年运行成本概算（原料气除外）见表２。④　　　　天然气进站价格对运行费用的影响由于原料气的费用一般要占到其运行总费用的　　　　８０％一９０％，故原料气的进站价格将对加气站的年运行费用产生很大影响。在同一地域，加气站对外供气价格应该近似等同。由于加气站所处地域及距不同气源的距离不同，不同类型的加气站的天然气进站价格将有很大变化。在其他费用变化不大的情况下，讨论天然气进站价格对加气站总的运行费用的影响将具有很大的现实意义，将为加气站的投资建设提供很重要的依据。　　　　对于加气规模为ｌｘｌ０４扩／ｄ的３种不同加气站，除原料气外的年运行费用有很大差异。为了表明天然气进站价格对加气站的运行费用的影响，可将这种差异转变为天然气价格上的差异。可以计算出在不考虑原料气费用时，ＣＮＧ加气站的年运行费用比ＪＧ加气站高出４９．ｇｘｌｏ４元／ａ。假若这两种加气站总的年运行费用相同，则ＬＮＧ加气站的原料气进站价格要比ＣＮＧ加气站原料气的进站价格高０．１５１元／ｍ，。就是说，在加气规模为ｌｘｌｏ４ｍ，／ｄ的条件下，ＮＬＧ加气站的天然气进站价格不比ＣＮＧ加气站的天然气进站价格高出０．１１５元／扩时，它的年总运行费用就会低于ＣＮＧ加气站。同样可以求出Ｌ一ＣＮＧ加气站的天然气进站价　　　　格不比ＣＮＧ加气站天然气进站价格高出０．０９４元／厅时，它的年运行费用就会低于ｃＮＧ加气站。３安全性［９一１１］　　　　天然气是易燃易爆的物质。因此加气站的安全性将是建站所必须考虑的重要问题之一。决定加气站安全性的主要因素有高压管道、动力设备、高压储气设备和系统复杂程度几个方面。为了保证加气站的安全运行，每一种加气站的建设方案在其主要设２９・第２７卷第７期煤气与热力ｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ备上都采取了严密的安全措施。３种加气站的不安全因素及采用的主要安全措施比较见表３。表３３种加气站的不安全因素及安全措施比较　　　　Ｔａ　　Ｊ〕．３Ｃ０ｍＰ明ｓｎｏｏｆｕｓｎａｅｆｆａｃｔｏ比皿ｄＢｅｆａｔｙｍｓａｅ别ｍｏ　　　　　　　　　　ｎｇｔｌｌｒｅｅｋ汾ｄｓｏｆｇａｓ右」』五１名日切石。加气站Ｌ一ＣＮＧ类型ＬＮＧ加气站加气站ＣＮＧ加气站高压高压管道较少，高压管道多，安管道无高压管道有安全隐患。全隐患较大。网力设备动力设备少动力设备较多动力设备繁多高压　　无高压储气设有高压储气设有高压储气设储气设备备备，有安全隐备，有安全隐患。患。　　系统系统流程简单，系统流程较复系统流程最复复杂程度易操作。杂杂，难操作。ＮＬＧ储罐设有ＬＮＧ储罐设有充满指示口、液充满指示口、液位计、安全阀等位计、安全阀等安全装置。在安全装置。在压缩机房上部在压缩机房上安全措施主要管道上都部安装机械排装有防超压的安装机械排风风系统，保证空安全阀。在管系统，保证空气道的每个独立流通。在管道气流通。段都装有紧急的每个独立段切断阀。都装有紧急切断阀及安全阀。　　　　对３种天然气加气站都采用的安全措施还有：采用防爆电气设备，加气机必须具有紧急切断、过流切断、拉断切断等安全装置，设置安全放散系统。通过这些安全措施的实施，　　　　使得加气站的安全性有了较好的保障。但是，必须认识到天然气属于易燃易爆的危险性物质，生产操作必须严格按照规范进行，以免发生意外。４结论①　　　　从占地面积、造价和安全性方面考虑，ＬＮＧ加气站优于ＣＮＧ加气站，Ｌ一ＣＮＧ加气站介于二者之间。　　　　②当ＬＮＧ加气站的原料气进站价格比ＣＮＧ加气站的原料气进站价格高出值在一定范围内（加气规模为ｌｘｌｏ４ｍ，／ｄ时，约为０．１５１元／ｍ，）时，ＬＮＧ加气站的年总运行费用要低于ＣＮＧ加气站。而Ｌ一ＣＮＧ加气站与ＣＮＧ加气站的原料气进站价格差（加气规模同样为ｌｘｌｏ４ｍ，／ｄ时）约为０．０９４元／ｍ３。这样可以根据加气站建设地点的不同天然气进站价格来决定建站方式。当ＬＮＧ加气站的原料气进站价格比ＣＮＧ加气站的原料气进站价格高出的值在０．巧１元／耐以下时，建设ＬＮＧ加气站是合理的。　　　　③根据目前燃气汽车中ＣＮＧ汽车占有量比较大的实际情况，可以建设ＬＮＧ与Ｌ一ＣＮＧ联合加气站，以方便向ＬＮＧ汽车加气站过渡。参考文献：［１］陈叔平，谢高峰，李秋英，等．对ＬＮＧ、Ｌ一ｃＮｃ、ｃＮｃ加气站年运行费用的研究〔　　　　　　Ｊ〕煤气与热力，２００６，６２（１１）：　　　　　　３８一４１．仁２］刘新领．液化天然气供气站的建设【Ｊ〕．煤气与热力，　　　　　　２（）Ｘ２，２２（１）：３５一３６．〔３］王彦超，魏广荣，姜秀丽，等．液化天然气汽车技术及存在问题探讨仁　　　　　　］Ｊ．能源工程，２０３，（１）：０３一３２【４〕吴佩英．ＬＮＧ汽车加气站技术的发展与应用【Ｊ〕．煤　　　　　　气与热力，２０３，２３（１０）：６２９一６３０．［５〕周伟国，金颖，胡海军．车用压缩天然气加气站的储存系统〔　　　　　　Ｊ」．城市公用事业，２０１，（１）：８２一３．０［６〕申莉，曾玲．ＣＮＣ加气站的设计〔Ｊ］．化工设计通讯，２（　　　　　　）Ｘ１，（４）：３３一３５．〔７〕宋晓琴．国内外ＣＮＧ加气站的发展趋势［Ｊ〕．油气　　　　　　储运，２００３，（８）：１一３．【８］刘代泉，刘泉．城市ＣＮＧ加气子站工艺设计的改进〔　　　　　　］Ｊ・石油工程建设，２仪】〕，（４）：８４一４９．【９〕付孟贵，谷存柱，成文建．浅谈压缩天然气加气站事故隐患及防范〔　　　　　　Ｊ〕．安全、健康和环境，２０３，（１２）：１３一３２．　　　　　　　　　　仁１０」刘锡麟．ＣＮＧ加气站的安全放散系统【Ｊ」．安全，２００２，（４）：　　　　　　１５一１９．【１１」陈叔平，刘志东，刘振全．车用燃料ＬＮＧ、ＣＮＧ及汽油的性能比较仁Ｊ〕，真空与低温，　　　　　　２００２，８（４）：２３－２３５．　　　　　　　　作者简介：陈叔平（１９６４一），男，浙江新昌人，教授级高级工程师，学士，从事化工设备　　　　　　　　与低温设备的教学与研究工作。　　　　　　　　电话：（０９３１）２７５６２９６Ｅ一ｍａｉｌ二ｓｈ即ｉｎ罗ｈｅｎ＠２６３．ｎｔｅ收稿日期二２加６一０３一０６；修回日期：２００６一ｎ一１３３０・