某CNG加气母站工程建设可行性研究报告Word格式文档下载.docx
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目前中石油在山东省天然气市场还有待进一步发展。
在集团公司CNG发展规划指导下，合理布局CNG站点，有序发展山东省CNG市场是中石油公司发展的需要。
中石油山东输气管道工程泰安至青岛支线途经**市南部，在**市设分输站，计划2010年6月建成投产，建设CNG加气母站对中石油在**扩展下游市场是非常必要的。
投资CNG项目也正是实施中国石油三大责任，奉献能源、创造和谐，促进当地节能减排、经济发展。
综上所述，以气代油发展天然气汽车不仅是一项绿色环保工程，它对调整交通能源结构、加快中石油集团公司建设成为综合性国际能源公司的步伐、发展地方经济等具有重要的现实意义和社会、环境效益。
**中石油昆仑天然气利用有限公司成立后，根据市场和企业发展的需要，在安丘新安街办新建CNG加气母站一座。
2.3经济复苏，天然气市场缺口巨大
2009年随着全球金融危机的爆发，国内天然气的市场需求受到了一定的影响，但随着我国4万亿元投资计划已经开始初见成效成效，中国经济回升态势已经可以确认。
而消费又比较稳定，顶住了全球金融危机的压力。
随着国内经济的复苏，未来国内天然气需求将继续旺盛，主要因为：
1）天然气具有热值高、清洁的特性，随着居生活水平提高，对清洁能源需求会增加：
目前国内城市管道天然气气化率仅为42％左右，提升空间较大；
2）国内天然气价格调整滞后，天然气与替代能源相比较便宜，进一步推动对天然气需求增加；
3）各地节能减排加强，城市环保要求提高，城市燃煤或者燃油锅炉改天然气空间较大，尤其是经济发达地区。
近年来，随着油价的不断攀升，很多车主特别是出租车司机感到油价压力很大，“油改气”再次受到人们关注。
燃油调价对出租车行业影响很大。
由于目前成品油价格上调，而天然气价格调整幅度较小，因此一辆出租车若改装天然气，每月燃料费将节省近两千元。
目前由于经营成本的需要，出租车改装为CNG车辆的要求更加迫切。
该项目的近期市场以**市CNG汽车加气及其周围50公里范围内的非管道燃气工业用户为主；
远期市场主要为距离**市100公里范围内城市的CNG汽车加气。
市内公交车用天然气做燃料的有近300辆，占公交车总量的16.7%左右，用天然气做燃料出租车已近5500辆。
现有8座加气站中仅有豪德广场加气站给天然气公交车加气，其它7座CNG汽车加气站主要给出租车及它燃气车辆加气。
现在，正常运行有6座站，2座停运，有1座因修路将要拆掉。
由于目前**市CNG站数量和供气能力已不能满足现在已使用CNG作燃料的车辆需求，加气难的矛盾日益突出，常出现CNG汽车排长队等待加气情况，而且由于采用天然气良好的经济效益，使用汽油作燃料公交车、环卫车和出租车有进一步改装需求。
所以**CNG市场需求量较大，迫切需要增加CNG加气站的数量。
经测算，**市及周边县市车用CNG市场总容量近期为30万Nm³
/d，远期为62.5万Nm³
/d，由此可见，**车用CNG市场具有很大的需求空间。
在此背景下，**中石油昆仑天然气利用有限公司在**安丘投资建设CNG加气母站，在为当地提供清洁能源主推经济发展的同时，也争取分享中国经济高速发展带来的喜悦。
3项目建设地点
该项目建于安丘市新安街办。
4主要建设内容和规模
4.1建设内容
建设CNG加气母站1座：
CNG加气母站建、构筑物主要内容为：
站房、压缩机房、控制间、变配电间、加气区罩棚、调压计量区罩棚、工具室、道路等。
设备：
压缩机4台、干燥器2台、排污罐1台、高压加气柱4台、加臭机1台、调压计量撬1套。
4.2建设规模
根据市场需求和规范要求，该项目加气母站建设规模确定为30×
104Nm3/d。
5产品和工程技术方案
1）产品方案
产品名称：
天然气（CNG）
产品组分：
进站天然气气源来自西气东输**分输站，来气压力4.0~6.0MPa,具体参数见下表：
表1-1天然气组分表
分析项目
烃类%（体积）
分析报告
非烃类%（体积）
CH4
95.800
C5H12
0.019
C2H6
1.770
C+4
0.053
C3H8
0.334
N2
1.265
iC4H10
0.062
CO2
0.595
nC4H10
0.081
0.022
H2S（mg/m3）
0.28000
总硫（以硫计）（mg/m3）
水露点（℃）
-18.5300
Rhon（kg/m3）
0.58200
高位发热值（MJ/m3）
37.38700
2）工程技术方案
（1）工艺参数
●设计规模：
30×
104Nm3/d
●工作压力：
压缩机前系统最高工作压力6.0MPa
压缩机后系统最高工作压力25MPa
●设计压力：
压缩机进口压力4.0~6.0MP
压缩机前系统设计压力6.3MPa
压缩机后系统设计压力27.5Mpa
●设计温度：
最高设计温度：
100.00℃；
最低设计温度：
-20.00℃；
进站天然气温度：
15.00℃；
加气温度：
≤35.00℃；
●设计流速：
压缩机前工艺管道流速15m/s
压缩机后工艺管道流速5m/s
（2）工艺方案
●技术方案介绍
该项目采用的工程技术方案是国内普遍采用的子母站加气技术工艺方案。
母站的主要功能是对进站天然气进行过滤、计量、调压、脱水、脱硫（如需要）、脱除重烃组分（如需要）等工序处理，使之符合车用压缩天然气的标准后，经压缩机压缩，通过加气柱充装进入压缩天然气运输槽车内，再由槽车运至各子站供应天然气汽车使用。
●工艺流程简述
进入本站的天然气经过过滤、调压后（计量以分输站为准），经过2台脱水装置干燥,含水量降低，天然气露点可达到-55℃（标准状态）以下。
脱水后的天然气进入缓冲罐稳压，然后进入4台压缩机组将天然气加压，最高可达到25MPa，压缩天然气通过加气柱（压力0～20MPa可调）计量后通过加气软管加入CNG拖车车载储气瓶。
●工艺流程简图
6主要工艺设备选型
6.1设备选型要求
1）调压计量装置为橇装，进气口设置紧急切断阀，并与可燃气体报警器联锁，调压器带超压自动切断装置，且前后设置放空装置；
系统设计压力为6.3MPa，调压器出口压力为6.0MPa。
2）加气站内的设备及管道系统中，进气处理系统始末管道、压缩机出口管道以及所有的设备均设计就地压力表，高压压力表带安全卸气孔，压力表的量程为2倍的工作压力，精度不低于1.5级。
压力表安装前应进行校验，校验后应铅封。
3）天然气压缩机应根据进站天然气压力、脱水工艺及设计规模进行选型，相同进气压力下型号宜选择一致。
4）选购的压缩机组须附带下列装置：
压缩机出口管道（第一个截断阀之前）应设安全阀，且安全阀的泄放量不应小于压缩机的安全泄放量；
压缩机进出口应设高低压报警和高压越限停机装置，冷却系统应设温度报警和停机装置；
润滑油系统应设低压报警和停机装置；
压缩机应同时设有自动和手动停车装置。
5）加气柱和压缩机必须联动，由于压缩机与加气柱之间关闭不同步的工况，压缩机进、出口分别设置进气缓冲罐、出口缓冲罐。
6）为保证压缩机运行平稳，在压缩机进口设置进气缓冲罐。
7）选购的加气柱应符合下列规定：
①加气柱应具有充装计量功能
②额定工作压力应为20MPa
③加气柱应设安全限压装置
④加气柱软管上应设拉断阀，拉断阀的分离拉力范围为400～600N
⑤加气柱软管不应大于6.0米，不应小于2.5米。
⑥加气柱软管必须耐天然气腐蚀，承压不应小于80MPa。
6.2主要设备选型
1）压缩机
压缩机是加气站的核心设备，它的性能好坏，直接影响到加气站的运行，同时压缩机是加气站投资中最大的设备，正确合理的选择压缩机，对CNG汽车加气站的建设投资和运行有着重要意义。
CNG压缩机从产地来分一般有国产和进口两种，进口压缩机虽然性能良好，但价格昂贵，到货周期较长，维修麻烦，备品备件价格亦很贵；
国产压缩机价格便宜，到货周期短，维修方便，近年来我国的CNG压缩机制造技术已取得了很大的进步，在很多方面已接近甚至达到国外的技术水平。
在下表6.4-1中对国产和进口压缩机进行了对比。
以下选择两种压缩机进行技术特点及运行费用比选：
表1-2国产和进口压缩机技术经济比选
序号
项目
压缩机一
压缩机二
备注
1
产地
国产
进口
2
吸气压力
压力范围广（4.0-6.0MPa）
压力要求严格（4.0MPa）
3
排气量
平均4500Nm3/h
4500Nm3/h
4
结构形式
D型对称平衡式，分离式
D型对称平衡式整体橇装式
5
安装形式
厂房内或搭棚安装
露天安装
6
润滑方式
少油润滑
7
冷却方式
水冷
风冷
8
动力平衡性
平衡性较差，震动较大，噪音大
平衡性较好，震动较小，噪音较小
9
缓冲附件
橇体进出口附带缓冲罐
10
备品备件价格
较低
很高
11
到货周期
2-3个月
6个月
12
易损件寿命
8000小时左右
大于8000小时
13
售后服务
较好
较差
14
设备价格
95万元
280万元
15
附属设备费用
约16万元
无附属设备
16
设备总投资
111万元
17
压缩机安装费
3万元
18
附属设备安装费
约12万元
19
附属建筑工程费用
约15万元
无附属建筑
20
年维护费用
约12万元（含附属设备）
约5万元
21
电机轴功率
315KW
22
主机单位耗电量
0.08Kwh/Nm3
23
附属设备总功率（平均）
1.5KW
24
附属设备单位耗电量
0.004Kwh/Nm3
25
总单位耗电量
0.094Kwh/Nm3
0.090Kwh/Nm3
26
单位电费
0.0705元/Nm3
0.0675元/Nm3
电费0.75元/Kwh
27
每日电费（6万Nm3/d）
7275.6元
6966元
日开机17.2小时
28
每年电费（2160万Nm3/a）
261.92万元
250.78万元
以360天
计算
29
年节省电费
0万元
11.14万元
以2160万Nm3/a计算
30
年节省维护费
7万元
31
建筑工程节省费用
15万元
32
设备总投资节省费用
169万元
33
安装总投资节省费用
12万元
根据上表1-2数据，采用费用现值法对国产压缩机及进口压缩机进行方案比选如下表1-3：
表1-3单位:
万元
设备产地
设备价格及安装总投资
年运营费用
现值
（运营期20年，ic=12%）
国产压缩机
141.00
273.92
2187.03
进口压缩机
283.00
255.78
2193.53
通过以上比较国产压缩机方案优于进口压缩机方案。
CNG压缩机从驱动方式一般分为燃气驱动和电机驱动两种，在下表中对其进行了对比。
表1-4压缩机组驱动方式比选
比选项目
燃气驱动
电机驱动
比选结果
平面布置
配置复杂，体积
较大
相对燃气驱动占地面积小
不能满足本工程占地及平面布置的要求
生产运行
启动一次的时间长
、启动程序复杂
启动一次的时间长、启动程序复杂
不能满足加气站压缩机运行时间不固定的要求
维修维护
维修、维护的部件
较多
较少
比电机驱动的压缩机维修维护的费用高
结论
在压缩机机组功率相对小，且工程建设地供电现状能够满足设计要求的情况下，选用电机驱动压缩机组。
CNG压缩机从冷却方式分为水冷、风冷及混冷方式，水冷冷却效果好，噪音低。
风冷更适用于严寒酷热和缺水条件下，但其噪音较大。
混冷综合了水冷和风冷的优点，但制造工艺更复杂。
由于该项目进气压力变化较大，标准站充装最高压力为25Mpa，因此选用二级压缩机。
我国国产大排量压缩机最大排气量可达5000～8000Nm3/h（气量与进口压力有关），国内生产的变频压缩机，进气压力可任意变更，随时随地任意变更，不需设立调压系统，也不会浪费管道内任何一点压力（即不浪费一点能量）。
电动机也不要软启动装置，不会形成启动电流冲击与多消耗电能（一般软启动电流为额定电流的3.5～4倍）。
大排量的压缩机已在国内已有大量的应用，在西安地区就有多家用户使用。
根据以上分析及中石油关于加气站建设的有关规定，该项目母站压缩机采用国产、水冷、少油润滑及卧式双列对称平衡式机组，进口压力为宽范围4.0~6.0Mpa（额定压力5.5Mpa），采用PLC全自动控制，将压缩、冷却、控制等系统高度集成，压缩机组的润滑油系统设置低压报警及停机装置；
冷却系统设置温度报警及停车装置；
压缩机进出口设置高、低压报警和高压越限停机装置，压缩机进气缓冲罐、回收分离器和出口缓冲罐设置在橇体内。
其主要技术参数见下表1-5：
表1-5压缩机主要技术参数表
项目
技术参数
备注
介质
干燥天然气
额定吸气压力
5.5MPa（表压）
排气温度
≤45℃
排气压力
25MPa（表压）
供气量
压缩级数
二级
水冷
少油润滑气缸—柱塞油泵润滑
驱动方式
电机直联
安装方式
撬装，搭棚安装
主电机功率
2）脱水装置
该项目天然气管道的天然气硫含量已经控制在国家标准要求的范围之内，不需要脱硫处理，CNG加气站的净化系统主要是考虑脱水。
常用天然气脱水方式按照加气站工艺流程中脱水装置与压缩机的位置可分为前置干燥（低压）、后置干燥（高压）。
低压脱水是在压缩机前配置的干燥器。
高压脱水是在压缩机后配置的干燥器。
两种脱水装置的技术特点及经济比选见下表1-6：
表1-6前置和后置脱水装置的技术经济比选表
前置干燥器
后置干燥器
安装于压缩机前
安装于压缩机后
多用于进气压力0.15MPa以上管网，适应能力强
多用于进气压力0.3MPa以下管网，适应能力差
体积较大，重量较重
体积较小，重量较轻
压力损失大
压力损失小
可有效保护压缩机
难以保护压缩机
低压再生，再生气量大，再生成本低
高压减压再生，再生气量小，再生成本高
吸附剂寿命长
吸附剂寿命短
压力低，安全可靠
压力高，安全性能差
故障率低
故障率高
工艺制造要求低
工艺制造要求高
可零排放，无须废气回收
排放量大，需回收废气
压缩机前缓冲罐容积较小
压缩机前缓冲罐容积较大
不易冰堵
易冰堵
再生功率较大，但再生时间短
再生功率较小，但再生时间长
备品备件价格低
备品备件价格较高
造价较高，高约5-10万元
造价较低
年维护成本约8000元
年维护成本约6万元
由以上分析可知，前置脱水装置配置合理，适应能力强，维护运行成本低，安全可靠，本设计选用零排放前置干燥脱水装置。
其主要技术参数见下表1-7：
表1-7前置干燥脱水装置参数表
天然气
吸附工作压力
4.0~6.0MPa
吸附工作温度
室温
再生工作温度
200℃
再生设计温度
250℃
处理气量
10000Nm3/h
两台
吸附周期
16h
再生周期
小于12h
吸附剂
分子筛
常压露点
≤-60℃
总功率
≤50KW
整体撬装，搭棚安装
3）排污罐
表1-8排污罐主要技术参数表
工作压力
1.0
设计压力
0.4MPa
容积
2m3
直径
0.8米
DN50
出口
腐蚀裕度
2mm
4）加气柱
加气柱主要作用用于CNG拖车加气并进行计量。
其性能特点如下：
①计量准确。
加气柱采用微机控制技术，能精确地计量天然气的体积，并能自动计算出计量值的金额，自动显示加气量、加气金额及单价；
②可以随时查询总累计量，可复显最近的加气数据，以备查检，具有自动检测故障功能，能自动显示故障代码，在加气过程中能直接显示压力；
③具有手动紧急切断阀，具有断电数据保护功能，有掉电数据显示功能：
④配备售气电脑管理系统。
有超大容量记忆功能；
⑤限压值0-20MPa内均可设置。
表1-9高压加气柱主要技术参数表
额定工作压力
20MPa
最大工作压力
25MPa
27.5MPa
耐压强度
37.5MPa
最大流量
5500Nm3/h
计量精度
±
0.5%
环境温度
-30℃～+50℃
单次计量范围
0～9999.99m3或元
累计计量范围
0～999999.99m3或元
单价预制范围
0.01～99.99元/m3
电源
220V±
15%50HZ±
1HZ
功率
<
200W
主管线
Ø
25×
计量方式
自动计量带夜光显示
防爆等级
ExdemibⅡAT4
质量流量计
进口产品并带有温度传感器进行补偿
加气软管长度
耐天然气腐蚀，L＝5.0m
5）加臭机
天然气是无色无味、易燃易爆的气体，在输送和使用的过程中，一旦泄漏很难被发现，必须加入燃气泄漏示警的臭味剂。
加臭机工作原理和特点为通过采集4～20mA的燃气流量信号，由控制系统把流量传感器的电流信号变换为数字信号送入转换器，实现根据燃气流量变化自动控制加臭量。
通过频率设置保证燃气流量在最大和最小范围内，都能保持加臭剂浓度均匀稳定。
装置中配置2台电磁驱动隔膜式柱
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