長城戰(zhàn)略-安瑞科能源裝備-城鎮(zhèn)CNG供氣技術(shù)的應(yīng)用

城鎮(zhèn)CNG供氣技術(shù)的應(yīng)用2023年1月11日0引言

隨著人們環(huán)保意識的加強，人民對生活環(huán)境質(zhì)量要求的越來越高，采用潔凈能源勢在必行。相對于汽油、煤等原料，天然氣以其清潔、價廉獨具優(yōu)勢。隨著我國環(huán)保政策的不斷完善，天然氣一直是我國大力推廣和發(fā)展的城市氣源。特別是“西氣東輸”等項目的開展更將天然氣的使用推向了新的高潮。2023年1月11日1安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部我國輸氣管網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃圖2023年1月11日2安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部城鎮(zhèn)燃氣的供應(yīng)方式通常有以下幾種：鋪設(shè)長輸管網(wǎng)；－－－管輸氣源供氣利用CNG供氣技術(shù)；利用LNG供氣技術(shù)；非管輸供氣

LPG混空氣；

2023年1月11日3安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部新奧集團CNG供氣情況簡介（一）

在1998年，為了解決氣源問題，集團經(jīng)過多次國外考察和調(diào)研，成功地引進了CNG城鎮(zhèn)供氣技術(shù)，實現(xiàn)了以壓縮天然氣非管輸模式為遠距離管網(wǎng)的中小城市供氣。2023年1月11日4安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部新奧集團CNG供氣情況簡介（二）

經(jīng)過近三年的努力，新奧集團的城市燃氣開發(fā)與運營已初具規(guī)模，目前已開發(fā)近三十多個城市。新奧集團分別在廊坊、昌邑、鹽城建設(shè)了三個天然氣加氣母站，利用CNG供氣技術(shù)對北京的密云、昌平、平谷；山東的諸城、黃島、城陽、聊城、萊陽、日照；江蘇的淮安、高郵、泰興、海安等13個城市進行城市天然氣氣化，CNG總供應(yīng)能力達到130000Nm3/天，覆蓋城鎮(zhèn)居民數(shù)達到80萬戶。2023年1月11日5安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部新奧集團CNG供氣情況簡介（三）

經(jīng)過大量的實踐，新奧集團完全掌握整套的CNG供氣技術(shù)，依托新奧燃機集團，做到了壓縮機、鋼瓶運輸車、調(diào)壓計量等主要設(shè)備自生產(chǎn)，建立了從CNG生產(chǎn)、運輸?shù)綔p壓供氣的完整產(chǎn)業(yè)鏈。2023年1月11日6安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG城鎮(zhèn)供氣技術(shù)適應(yīng)條件由于氣源條件和地理條件的限制，許多距離氣源或輸氣干線較遠，而用氣量不大的中小城市，因鋪設(shè)長輸管線投資很大，而無法采用管輸供氣。因此，許多中小城市采用了非管輸供氣作為過渡氣源或永久氣源。CNG供氣技術(shù)相對于管輸供氣、LNG供氣、

LPG混空氣技術(shù)，在一定適應(yīng)的條件下具有明顯的優(yōu)越性。在國內(nèi)，新奧集團股份有限公司是應(yīng)用城鎮(zhèn)CNG供氣技術(shù)最多的單位（現(xiàn)有6家分公司采用該技術(shù)）2023年1月11日7安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG城鎮(zhèn)供氣應(yīng)用所需的環(huán)節(jié)

由于CNG供氣技術(shù)是一種非管道供氣技術(shù)，將天然氣通過公路等運輸方式運到用氣地，為提高單趟運輸量，降低運輸成本，在氣源地將較低壓力的天然氣壓縮到20MPa的高壓。主要有三個環(huán)節(jié)：

CNG生產(chǎn)：將天然氣凈化并壓縮到20MPa；CNG運輸：將CNG輸入CNG槽車中并運輸?shù)接脷獾?；CNG減壓：將高壓的CNG減壓到城市管網(wǎng)壓力，然后計量、加臭送入管網(wǎng)。2023年1月11日8安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG城鎮(zhèn)供氣過程簡介

CNG的生產(chǎn)過程壓縮脫水運輸減壓供氣2023年1月11日9安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG的壓縮CNG加氣站主要生產(chǎn)工藝系統(tǒng)由過濾、計量、壓縮、脫水、儲存等組成。

壓縮工藝是CNG生產(chǎn)技術(shù)的核心。氣源的壓力一般較低，需要經(jīng)壓縮機壓縮至20MPa。新奧集團采用了水冷活塞式壓縮機，四級壓縮流程。以廊坊加氣站為例,CNG生產(chǎn)能力為2500Nm3/h，采用了排量為500Nm3/h的天然氣壓縮機5臺。2023年1月11日10安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部新奧廊坊門站用CNG壓縮機2023年1月11日11安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG的脫水

天然氣在高壓狀態(tài)下容易析出水分和形成水化物。水和二氧化碳、硫化氫結(jié)合，會對鋼類容器造成腐蝕；水化物在聚集狀態(tài)下類似冰或致密的雪，會縮小管道流通截面，堵塞管路、閥件和設(shè)備。因此為保證生產(chǎn)設(shè)備的安全，尤其是用于運輸?shù)母邏轰撈康陌踩?，按照美國DOT—E8009標(biāo)準(zhǔn)要求，出站天然氣所含水分應(yīng)少于7.8mg/m3。2023年1月11日12安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG的脫水

通常采用的脫水方式有兩種：高壓脫水和低壓脫水。當(dāng)采用無油潤滑式壓縮機時，應(yīng)采用低壓脫水方式；當(dāng)采用有油潤滑壓縮機時，一般采用高壓脫水方式。新奧集團由于采用的是有油潤滑壓縮機，因此采用了固體吸附高壓脫水裝置，用分子篩做吸附劑。吸附劑吸水飽和后，采用電加熱天然氣來再生吸附劑。2023年1月11日13安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部廊坊CNG加氣站脫水裝置

2023年1月11日14安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG的運輸

CNG運輸是將CNG輸入CNG槽車中并運輸?shù)接脷獾?。新奧集團目前僅采用CNG槽車進行公路運輸。由于CNG槽車的公稱工作壓力為20MPa的高壓，且處于運動狀態(tài)，因此對安全性要求高。經(jīng)過大量調(diào)研，新奧集團確定采用瓶組式拖車做為CNG槽車。通過引進新技術(shù)和刻苦攻關(guān)，安瑞科集團石化機在國內(nèi)率先成功地研制出瓶組式CNG槽車并投入運營，其性能達到國外同類產(chǎn)品水平。2023年1月11日15安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部安瑞科集團自主開發(fā)的高壓氣體瓶式壓力容器高壓氣體瓶式壓力容器生產(chǎn)車間2023年1月11日16安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部安瑞科集團自主開發(fā)的CNG運輸半掛車2023年1月11日17安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG的減壓供氣CNG經(jīng)槽車運輸進站后，卸車進入調(diào)壓間，經(jīng)三級或二級調(diào)壓減至0.3~0.4MPa，然后經(jīng)計量、加臭后進入城市管網(wǎng)。下面介紹CNG減壓供氣的主要工藝及相關(guān)參數(shù)。CNG減壓的過程可近似地看作絕熱過程，通常采用三級減壓。對于較小流量的減壓裝置，若不考慮儲氣，也可采用二級減壓方式。

2023年1月11日18安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部安瑞科集團自主開發(fā)的三級減壓站2023年1月11日19安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部安瑞科集團自主開發(fā)的二級減壓站2023年1月11日20安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部城鎮(zhèn)供氣技術(shù)實用性分析

CNG供氣方案與管輸供氣方案的比較

CNG供氣方案與LPG混空氣供氣方案的比較CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較2023年1月11日21安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與管輸輸氣方案的比較（一）實踐證明，當(dāng)城市臨近天然氣長輸管線且用氣量較大時，城市氣化首選管線供氣。管線供氣具有供氣穩(wěn)定可靠、便于運行管理的優(yōu)點，并且在距離較近的條件下，其經(jīng)濟性也較好。不過，管線供氣方案在某些情況不宜使用，例如：山東諸城現(xiàn)有人口17萬，遠期的用氣量較大，但附近并無氣源，自己鋪設(shè)幾百公里的長輸管線來供氣顯然是不經(jīng)濟的，而采用CNG供氣方案則具有投資省、工期短、見效快、運營成本較低的優(yōu)點。2023年1月11日22安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與管輸輸氣方案的比較（二）

CNG供氣與管線供氣方案的選擇主要取決于供氣規(guī)模和氣源距離，如下圖所示,其中，CNG供氣方案中包括了CNG加氣站、槽車、減壓站、管網(wǎng)；管輸供氣方案包括長輸管道、門站、管網(wǎng)[1]。天然氣原料價格取1.2元/m3。結(jié)合大量的實踐，可得出如下結(jié)論：2023年1月11日23安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與管輸輸氣方案的比較（三）

供氣規(guī)模相同的情況下，隨著運距的加大，CNG輸送和管線輸送的投資及成本均呈現(xiàn)增長趨勢，其中管線方案的增幅較大；當(dāng)供氣規(guī)模較小時（2萬戶），當(dāng)運距超過一定距離時（80km）CNG供氣方案優(yōu)于管線供氣方案，距離越大，CNG供氣方案的優(yōu)勢越明顯；隨著供氣規(guī)模的增大（5萬戶），CNG供氣方案優(yōu)于管線方案的運距也增大（300km）。2023年1月11日24安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與管輸輸氣方案的比較（四）ABCD運輸距離km價格元/Nm3A、

管輸供氣方案（2萬戶）的燃氣成本；

B、管輸供氣方案（5萬戶）的燃氣成本；

C.CNG供氣方案（2萬戶）的燃氣成本；

D、CNG供氣方案（5萬戶）的燃氣成本2023年1月11日25安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LPG混空氣方案的比較(一）

許多城鎮(zhèn)采用LPG混空氣做為主要氣源，但新奧集團僅將該方案作為備用氣源。例如葫蘆島分公司采用管輸氣為主氣源，而將LPG混空氣做為管線檢修時的備用氣源；黃島分公司采用CNG為主氣源，將LPG混空氣做為備用或調(diào)峰用氣源。這主要是從燃料綜合成本上來考慮的。 LPG混空氣方案的燃料成本如下表所示2023年1月11日26安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LPG混空氣方案的比較(二）

LPG混空氣方案燃料成本熱值MJ/m3原料成本元/m3其他成本元/m3綜合成本元/m3售價元/m3盈虧元/m3比價元/100MJ453.31.04.33.8-0.58.3CNG供氣方案燃料成本(運輸距離分別為100km和500km)距離kmCNG槽車輛運輸成本元/Nm3

其他成本元/m3

綜合成本元/Nm3

售價元/m3

盈虧元/m3

比價元/100MJ10052.50.356.050090.660.42.562.5-0.066.0CNG供氣方案中，氣源價格取為1.2元/Nm3，熱值為40MJ/Nm3,經(jīng)加氣站核算壓縮加氣成本為0.3元/Nm3，假設(shè)城市日用氣量為40000m3.2023年1月11日27安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LPG混空氣方案的比較(三）

事實上，從新奧集團的兩個CNG加氣站到各減壓站之間的距離均在100~200km之間，CNG到減壓站的價格均在1.7~2.0元間，因此實踐證明CNG供氣方案優(yōu)于LPG混空氣方案。另外，如果CNG原料價格較低，使壓縮后的CNG價格低于1.4元/Nm3即使運輸距離為500km，采用CNG方案仍然能盈利，優(yōu)于LPG混空氣方案。2023年1月11日28安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(一）新奧集團已在蚌埠采用城鎮(zhèn)LNG供氣技術(shù)分析結(jié)果表明，CNG與LNG供氣方案各有自己的優(yōu)勢，影響方案選擇的因素主要有：氣源情況運輸距離供氣規(guī)劃供氣規(guī)模2023年1月11日29安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(二）氣源情況

CNG加氣站：生產(chǎn)設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化，投資成本較小，運行費用較低，因而對氣源地的要求不高?？梢造`活地在靠近用氣城市的周圍選擇CNG生產(chǎn)地，從而降低CNG的運輸成本。

LNG母站：凈化、液化工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，運行費用高。LNG液化站一般應(yīng)建在氣源處，氣源充足，氣價低，LNG產(chǎn)量大，便于回收投資。因此，LNG液化站一般距離用氣城市較遠。2023年1月11日30安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(三）

由于LNG液化站的投資比CNG壓縮站要大得多，在此不予分析，我們僅對LNG和CNG的出廠價給予比較：2023年1月11日31安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(四）

運輸距離從單車運輸量看，水容積為27m3的LNG槽車單車運輸量為16740Nm3，是CNG槽車運輸量（4550Nm3）的3.6倍，因此LNG的運輸費用明顯低于CNG。不過，前面已提出，LNG氣源地一般較遠，而CNG的氣源地相對較近，這在方案比較中必須充分考慮。

2023年1月11日32安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(五）

供氣規(guī)劃在何時通過長輸管道供氣也是影響方案選擇的一個主要因素。因為如果在較短的時間內(nèi)即可通氣，CNG方案中的球罐就可發(fā)揮作用，LNG儲配則需另建球罐；CNG系統(tǒng)較簡單，可方便地挪為他用。

如果在較長時間內(nèi)仍無管道供氣的可能，考慮到氣源價格及運輸費用，應(yīng)優(yōu)先考慮LNG方案

2023年1月11日33安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部CNG供氣方案與LNG供氣方案的比較(六）

供氣規(guī)模對于在一定時間內(nèi)有可能長輸管道供氣的城市，暫時采用非管輸供氣，逐年用氣規(guī)模的大小對方案的選擇影響很大。對于剛開發(fā)的且在三、四年內(nèi)能實現(xiàn)管輸供氣的中小城市，用CNG供氣方案可較快速地實現(xiàn)供氣。盡管CNG運到儲配站的價格可能會高于LNG方案，但由于前幾年用氣量不大，且考慮到初投資及設(shè)備的使用連續(xù)性，選擇CNG方案會更好。對于短期內(nèi)用氣規(guī)模較大的城市，考慮到運行費用的原因，LNG方案可能是較好的選擇。2023年1月11日34安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部密云站應(yīng)用CNG技術(shù)實例----基本情況

密云燃氣公司作為新奧集團第一家成功將CNG技術(shù)應(yīng)用于城鎮(zhèn)的燃氣公司，自2000年通氣至今安全運營已有兩年時間。密云距氣源地---廊坊加氣母站約115Km，密云市城區(qū)人口約10萬余人，可研與初步設(shè)計中確定的首期用氣規(guī)模為1.2萬戶。針對這一情況，決定采用CNG方式對密云進行供氣。密云燃氣公司從簽定合同到通氣點火僅用了5個月的時間。子站建有1套減壓系統(tǒng)，1個2000m3的球型儲罐、3個100m3的臥罐，占地約15.10畝，設(shè)施總投資為578.6萬元。為保證穩(wěn)定供氣，采用3部8管束集裝CNG槽車。2023年1月11日35安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部密云站2023年1月11日36安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部密云站應(yīng)用CNG技術(shù)實例----經(jīng)濟分析

密云燃氣公司從廊坊母站購買的CNG價格為1.75元/Nm3，加上運輸成本、子站和管網(wǎng)折舊及其他相關(guān)成本，燃氣綜合成本價格為2.25元/Nm3，售出價格為2.5元/Nm3，每標(biāo)方CNG可盈利0.25元/Nm3，具有一定的經(jīng)濟效益。2023年1月11日37安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部鹽城加氣母站（一）

項目背景：1999年在距鹽城23公里的射陽縣鹽東鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)天然氣氣藏，可采儲量23億立方，目前長輸管線已接至鹽城市天然氣門站。根據(jù)規(guī)劃鹽城周邊市縣采用CNG輸送工藝解決氣源。新奧集團在鹽城周邊地區(qū)進行城市氣化開發(fā)，開發(fā)建設(shè)的城市已達5個，氣源由鹽城加氣母站提供。

2023年1月11日38安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部鹽城加氣母站（二）供應(yīng)規(guī)模及半徑：根據(jù)用戶發(fā)展預(yù)測，項目分兩期建設(shè)，預(yù)期近期CNG供應(yīng)量為2000萬NM3/年，覆蓋包括新奧自己開發(fā)的5各城市在內(nèi)的周邊10個市縣，計劃供應(yīng)10萬戶居民，覆蓋半徑200公里。遠期CNG供應(yīng)量為4000萬NM3/年，計劃供應(yīng)18萬戶居民

2023年1月11日39安瑞科集團技術(shù)質(zhì)量部鹽城加氣母站（三）

一期加氣母站規(guī)模及主要裝置能力：日加氣量：60000NM3/天壓縮機：3