海南中油深南万宁龙滚加油加气站LNGLCNG建设项目可行性研究报告Word文档格式.docx
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海南中油深南石油技术开发有限公司经营状况日趋成熟,成效显著,其对天然气汽车的推广将大大优化万宁市能源结构,净化大气环境,促进生态环境、创业环境、人居环境的建设备形成天然气产业链,形成新兴产业的亮点,对改善万宁市公交车与出租车经营状况、增加税收、提供就业岗位、带动相关产业、减轻政府压力、促进海南省经济和社会的可持续发展等具有十分重要的意交。
针对海南省万宁市现有LNG、L-CNG车辆的特征,因而采用LNG、L-CNG的站形式服务燃气车辆。
所以拟在万宁市龙滚镇原有加油(气)站扩建LNG、L-CNG项目,也为万宁市市内出租车,公交车提供清洁燃料。
1.4气原条件
1.4.1气源的选择
本站供气源来于西线高速三林出口2公里处的LNG工厂,建设规模日处理量为30×
气源与本站之间的距离为140公里。
未来潜在气源:
规划在海南省澄马村港建LNG接收站。
(1)气质参数条件
本站气源参数见表1.4.2
天然气组分表表1.4.2
序号
项目
数值
备注
一
组分
含量(mol%)
1
甲烷
80.9428
2
乙烷
17.6697
3
丙烷
1.3490
4
正丁烷
0.0276
5
异丁烷
0.0100
6
异茂烷
0.0009
7
氮气
0.0000
8
二氧化碳
二
特性
低热值(MJ/Nm3)
39.01
高热值(MJ/Nm3)
46.09
气相密度(kg/Nm3)
0.8483
液态密度(kg/Nm3)
456.5
运动粘度(m2/S)
11.98×
10-6
华白指数
56.9114
爆炸上限(20°
C)
14.489%
爆炸下限(20°
4.3576%
(2)气质判别
该天然气气质满足《城镇燃气设计规范》对天然气质量的要求。
该天然气气质符合《液化天然气的一般特性》(GB/T19204)及《车用压缩天然气》(GB18047)的规定。
1.4.2站址条件
加气站属易燃易爆场所,选址时要注意避开人口密度较大的场所,同时又是为万宁市附近天然气汽车服备的基础设施,要尽量在万宁市附近,并且便于大型车辆进也回转的地点进行加气站的建设。
本站所需水、电、劳动力等条件当地能够解决。
1.5编制要求
1.5.1编制范围
本报告编制范围为万宁龙滚加油加气站LNG、L-CNG建设项目设计方案。
1.5.2编制内容
根据建设单位要求和《建设部市政公用工程(燃气)设计文件编制深度规定》本站可行性研究报告主要内容有:
(1)研究万宁市附近公交车、出租车使用清洁燃料的技术路线以及建设汽车加气站的可性性,对本项目作出建议。
(2)研究本站的工艺技术方案。
(3)对本项目作出投资估算的效益评价。
(4)结合可行性研究报告深度要求,给出工艺流程、总平面布置等图纸及主要设备材料表。
1.5.3编制原则
(1)符合万宁市规划部门的要求,作到合理规划,合理布局,统筹兼顾。
(2)严格执行国家现行设计规范,贯彻国家有关消防、环境保护、劳动安全及工业卫生的有关法规。
(3)积极采用国内外成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料、借鉴已建成LNG、L-CNG汽车加气站的成功经验,保证项目工艺技术的先进性、可靠性、安全性、经济性,使项目整体建设达到目前国内先进水平。
(4)设计中尽一切努力节能降耗,在工艺流程和设备方面,采用先进的节能降耗工艺和设备,减少对水、电等动力的消耗,以达到国家有关节能减排的要求。
(5)美化环境,创建良好的城市环境。
1.5.4设计依据
《汽车加油加气设计与施工规范》GB50156-2002(2006年版)
《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》GB20368-2006
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《关于海南省LNG汽车加气加设采信标准有关问题的通知》(琼城建函[2008]274号
《爆炸物防雷设计规范》GB50058-92
《建设物防雷设计规范》GB50057-97(2000年版)
《石油化工静电接地设计规范》SH3097-2000
《工业金属管道设计规范》GB50316-2000(2008年版)
1.6本站技术路线的确定
(1)天然气液化后(LNG)可以大大节约储运空间和成本,而且且有热值大、性能高等等特点。
(2)天气然的经济性
汽车使用天然气作燃料,每年的燃料费用可节约10~20%左右,以气代油的经济效益较为可观。
(3)天然气的燃点为650°
C,比汽柴油、液化石油气(LPG)的燃点高,点火性能也高于汽柴油和LPG。
天然气的爆炸极限为4.3576~14.489%,且密度很低,只有空气的一半左右,稍有泄漏即挥发扩散;
而LPG的爆炸极限为2.4~9.5%,燃点为427°
C;
柴油爆炸极限为0.5~4.1%,燃点为260°
C。
由此可见,在某种意义上天然气比LPG、汽油、柴油更安全。
(4)天然气环保性
天然气汽车与燃油汽车相比,天然气汽车的尾排放中二氧化碳的含量大大减少,有害物质排放量大大降低,被称为环保型汽车。
(5)LNG、L-CNG加气站是启动天然气汽车市场的便捷途径。
LNG加气站是由LNG低温储罐、增太器、控制阀门、LNG低温泵、增温器、LNG加气机和控制系统等组成,采用真空管道边接而成。
L-CNG汽车加气站是将低压(0~0.8Mpa)、低温(-162°
C)的LNG转变成常温、高压(20~25Mpa天然气的汽车加气站。
其主要设备包括:
LNG储罐、L-CNG低温高压柱赛泵、空温式气化器、CNG加气机等。
其优点是占地面积小,现场安装工作量小,建设周期短,便于运输。
综上所述,本站技术路线是:
在万宁市东线高速公路成滚出口东侧原有加油(气)站内扩建LNG、L-CNG项目,可为万宁市天然气汽车提供清洁燃料。
1.7主要技术经济指标
主要技术经济指标表1.7
单位
指标
总投资
万元
1012.87
1.1
建设投资
962.87
1.2
建设期利息
1.3
流动资金
50.00
产品价格
2.1
L-CNG
元/吨
5300.00
2.2
LNG
销售收入
万元/年
3282.07
3.1
1641.04
3.2
总成本
2912.02
年均销售税金
62.38
年均销售利润
306.68
年均所得况
76.67
投资利润率
%
22.71
9
投资利税庇
36.44
10
内部收益率
38.90%
11
净现值
995.84
12
投资回收期
年
3.72
2站址及总图运输
2.1站址选择原则
(1)一般要求
站址先择的原则,应符合总体规划、消防安全和环境保护的要求,并应选择交通便利、车流量较大的地方。
(2)安全要求
站址选择应符合《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》(GB/T20368-2006)、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002(2006年版)的防火安全要求。
避开重要建筑物和人流密集区。
2.2站址确定
本站加气主要对象为万宁市附近出租车、公交车、符合LNG、L-CNG加气站的服务对象要求,根据万宁市现状布局及其周边环境,本项目拟建于万宁市东线高速公路龙滚镇出口东侧原有加油(气)站内。
2.3总平面布置
本站建在原有加油(气)站内,站内原有3个30m3的卧式油罐,其中1个为空罐,其他两个分别为汽油罐、柴油罐,(其中柴油罐的容积折半计入油罐总容积),油罐总容积为45m3,为三级加油站,新增LNG储罐的容积为50m3,为二级加油站,由此确定本站为二级加油加气合建站。
本站按火灾危险性分类属于甲类场所,站区平面布局严格按现场防火规范的有关规定布置。
在满足规范要求的最小防火间距以及进出车辆的回车场地的前提下,作到布局合理,布置紧凑,节约用地。
站内布置有拉蓄区、加油加气区、生产、生产辅助区。
生产、生活辅助区站房为原有站房子;
拦蓄区内布置有LNG储罐撬、LNG低温泵及L-CNG低温高柱赛泵撬、空温式气化器、EAG加热器等;
加油加气区布置有一台CNG加气机、一台LNG加气机及两台加油机(原有)。
拦蓄区与加气站设备的距离满足规范GB50156及GB/T20368的防火间距要求。
2.4道路及出入口
为使加气车辆和LNG槽车进出通畅,加油加气区场地临道路一侧采用敞开式设计,加油加气区的出入口分开设计,最小转弯半径不小于12米,满足出租车,公交车等转弯要求。
2.5围设施
加气站属于易燃易爆性生产场所,为了加气站的安全管理,应作适当封闭。
站区进、出口侧围墙为敞开式,其余侧采用非燃烧实体围墙隔离,高度2.2米的;
为防止储罐发生事故时范围扩大,根据规范要求,拦蓄区四周设围提,围堤高1.0米,采用耐低温的钢筋混凝土结构,内壁隔热防火涂料。
2.6排水及竖向设计
站区自然坡度较为平缓,故本项目竖向设计采用平坡式设计方案,设计坡向与原地自然坡向相同。
场地雨水按照设计坡向出站后分散排放。
围提内设有集液池,集液池内设有潜水泵,收集后的雨水经过潜水泵排出围堤,排入站区原有排水沟。
2.7技术指标
2.7.1LNG、L-CNG加气站技术指标
(1)拦蓄区占地面积188.6平方米的;
3工艺流程及装置
3.1LNG、L-CNG加气站技术特点及技术参数
3.1.1LNG、L-CNG加气站特点
LNG加气站是由LNG低温储罐、增太器、真空管道、控制阀门、LNG低温泵、增温加热器等设备组成,L-CNG加气站是由LNG低温储罐、真空管道、控制阀门、LNG低温高压柱赛泵、空温式气化器和储气瓶组等设备,其具有如下特点:
(1)高度集成、一体化设计,占地面积小;
(2)设备整体采购,现场安装工作量小,投入使用快;
(3)关键部件采用原装件,电仪系统采用本安或防爆设计,安全可靠;
(4)工艺可靠,预冷时间短,加气速度快;
(5)PLC全自动控制,人机界面良好,操作方便。
3.1.2技术参数
(1)设计规模
①本站的设计规模确定为:
2×
②LNG储量按下式计算:
V=
式中:
V:
总储存容积(m3);
n:
储存天数(d)
Gr:
平均日用气量(kg/d)
Pr:
最高工作温度下的液化天然气密度(kg/m3);
参考值为404.1kg/m3。
Ob:
最高工作温度下的储罐允许装率,Ob=95%。
综合考虑各种因素,选取一台50m3的LNG储罐。
(2)设计压力
根据LNG车辆发动机的工作压力确定LNG加气的系统工作压力为0.45~0.8Mpa,LNG储罐的设计压力为1.2Mpa。
(3)设计温度
因为工作介质为饱和液体,根据压力确定系统工作时的最低温度为-146°
C,系统的设计温度为-196°
3.2工艺流程
加气站工艺流程分为卸车流程、升压流程、加气流程以及卸压流程共四部分。
(1)卸车流程
把汽车槽车内的LNG转移至LNG加气站的储罐内,使LNG从储罐上进液管进入LNG储罐。
卸车有3种方式:
增压器卸车、泵卸车、增压器和泵联合卸车。
①增压器卸车
部分LNG通过增压气化器与空气换热后化,气相进入LNG槽车,由于LNG气化后体积膨胀约600倍,因此,槽车内压力升高,可将槽车内的LNG压入LNG储罐。
②泵卸车
槽车内LNG通过LNG低温泵打入LNG储罐内,采用上进液且为喷射方式进入罐休,可使罐体的饱和蒸气(BOG)冷凝为LNG,实现气相BOG回收。
用LNG低温泵卸车时需保护LNG槽车与LNG储罐的气相连通,以平衡压力。
③增压器和泵联合卸车
LNG槽车与LNG储罐压力平衡后断开阀门,然后利用LNG低温泵将LNG打入储罐,同时增压气化器为槽车增压,卸车完毕后将槽车泄压。
第①种卸车方式的优点是不用产生放空气体,工艺流程简单,缺点是产生较多的放空气体,卸车时间较长;
第②种卸车方式的优点是不用产生放空气体,工艺流程简单,缺点是耗电能;
第③种卸车方式优点是卸车时间较短,耗电量小于第②种,缺点是工艺流程复杂。
综合考虑节约时间和节约电能,本设计采用第③种方式卸车。
(2)升压流程
LNG的汽车发动机需要车载气瓶内饱和液体压力较高,一般在0.45~0.8Mpa,而运输和储存需要LNG饱和液体压力越低越好,所以在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温。
LNG加气站储罐升誇的目的是到一定压力的饱和液休,在升压的同时饱和温度相应升高。
加气站的升压采用下进气方式,升压方式有两种:
一种是通过增压器升压,另一种是通过增压器与泵联合使用进行升压。
第一种方式优点是不耗电能,缺点是升压时间长,理论需要五个多小时。
第二种方式优点是升压时间短,减少放空损失,缺点是需要电耗。
本设计采用第二种方式,并且加大增压器的传热面积,大大缩短升压时间,需要一个多小时,从而确保加气时间。
L-CNG低温高压柱赛泵是将LNG转变成CNG加气站的必要设备,其可靠性可求非常高,既要能够耐低温(-162°
C),又要求能够升压且承受高压(出口压力达25.0Mpa)。
CNG的汽车发动机需要载气瓶内气体压很高,一般在25Mpa,所以在给汽车加气之前须对储罐中的LNG进行升压升温。
利用LNG低温高压柱赛泵将低压(0~0.8Mpa)、低温(-162°
C)的LNG转变成低温、高压(20~25Mpa)LNG,低温高压的LNG在经过空温式气化器转变成常温、高压天然气。
(3)加气流程
CNG汽车是储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后进入空温式气化器,变成气体储存在CNG储气瓶组内,通过CNG加气机给CNG汽车加气。
(4)卸压流程
卸压流程主要是指当LNG储存压力超过储罐最高工作压力时,在没有达到低压安全阀起跳压力之前,通过手动或程控阀来现泄的过程,如果没能实现正常的超压而使储罐压力进一步升高,当达到储罐压力限定值时,低压甚至高压安全阀起跳完成泄压的过程。
通过对目前国内外先进工艺的LNG加气站的调查了解,正常工作状态下,系统的放空与操作过程和流程设计有很大关系。
操作和设计过程中尽量减少使用增压器,设计中由于系统漏所带进系统的热量,选通过给LNG加气站储罐内的液体升温,充分利用自然产生的热量,减少人为产生的热量,从而减少放空气体的量。
操作过程中如果需要给储罐增压时,应该在泵启动后,根据储罐液体温度、压力情况进行增压。
3.3装置布置
装置布置的原则是按照工艺流程的顺序布置设备,尽量缩短管线,方便操作维修,方更加气的汽车进出。
本站的工艺装置(主要包括—50m3立式LNG低温储罐,一套LNG低温泵及L-CNG低温高压柱赛泵撬,一台EAG加热器、两套空温式气化器撬等)布置在拦蓄区内,CNG储气瓶组布置在拦蓄区外南侧,加气机、加油机(原有)布置在加油加气区。
3.4设备选型
本站工艺设备均成撬布置,包括LNG储罐撬、LNG低温泵及L-CNG低温高压柱赛泵撬、空温式气化器撬、CNG储气瓶组撬、加气机、控制系统(成撬)、安保系统等。
LNG低温泵及L-CNG低温高压柱赛泵撬上布置了LNG低温泵、L-CNG低温高压柱赛泵、储罐增压器、EAG加热器、配套的阀门及仪表;
空温气化器撬等设置在储罐的拦蓄区内;
控制系统包括配电、PLC控制、上位机等待;
加气机位于加气岛上独立布置。
3.4.1加气机
LNG加气机是给LNG汽车上的LNG气瓶加气和计量的设备,主要包括流量计和加气枪两大部件。
流量计是计量设备,采用质量流量计,具有温度补偿功能;
加气枪是给车载LNG气瓶加气的快速接头。
本站主要加气对象为出租车及公交车等,因此所选LNG加气机的主要参数见表3.4.1-1:
LNG加气机主要参数表表3.4.1-1
参数
最大工作压力
1.6Mpa
流量
0-150L/min(液态)
计量精度
±
1.0%
工作介质
工作温度
—146°
C
设计温度
—196°
CNG加气机是对CNG汽车进行加气、计量的设备。
CNG加气机的主要参数见表3.4.1-2
25Mpa
1-30Nm3/min
额定工作压力
20Mpa
0.5%
CNG
3.4.2LNG储罐
根据系统的工作压力,并考虑其经济性,确定储罐的设计压力为1.3/-0.1Mpa(内筒/外筒)。
设计参数如下:
型式:
立式、低温真空、绝热储罐
有效容积:
50m3
充装率:
95%
内/外罐的设计温度:
-196°
C/50°
内/外罐的材质:
OCr18Ni9/Q345R
设计压力:
1.3-0.1Mpa(内筒/外筒)
最高允许工作压力:
1.2Mpa
蒸发率:
0.19%/d
3.4.3LNG低温泵
由于目前国内LNG/L-CNG加气站的设备技术还未成熟,国内已建成的加气站投入使用的LNG低温泵均采用国外进口泵。
(1)根据目前市场产品进行选择,LNG低温泵的流量根据加气站的设计规模及加气机的流量选定。
LNG低温泵的主要参数见表3.4.3-1
LNG低温泵的主要参数见表表3.4.3-1
介质
—162
设计压力
设计流量
8-340L/min
进口净正压头
1.2m
电机功率
11KW
电源
3相,380V,50HZ
(2)所选的L-LNG低温高压柱赛泵主要参数见表3.4.3-2
最高工作压力
25MPa
28MPa
(3)空温式汽化器
气化器是将液化天然气气化成气态天然气的设备,要求耐温范围广(-162°
C-50°
C),耐高压(25.0Mpa),气化器采用空温式,通过吸收周围大气中的热量来完成LNG的气化过程。
为增大与周围大气环境的换热效率,其主体采用耐低温的铝合金纵向翅片管,其气化量根据项目的实际情况进行设计,在空温式气化器的气化过程中,基本不需要其他能量。
系统的稳定性强,运行成本低。
所有L-CNG低温设备进出口专用高压管件、换热管及泵相关元件均能够耐-162°
C,保证工作压力在25.0Mpa时不泄漏。
进口介质L-CNG,出口介质L-CNG,设计压力32Mpa,出口温度不低于环境温度10°
C,进口连接方式选用专用高压球面丝口管件(或法兰)。
本项目推荐选用黑色空温式气化器,可加强换热效果,提高换热效率。
空温气化器的主要工艺参数见表3.4.4-3
空温气化器工艺参数表
备用
单台处理量
1000Nm3/h
进口介质
出口介质
进口温度
出口温度
大于15°
32MPa
3.4.5阀门
阀门是实现系统开闭、系统自动化控制和安全运行的关键设备。
这些阀门应具备耐低温性能,储罐根部阀及气动阀应选用进口产品,其余阀门选用中外合资的高品质产品。
站内工艺系统设有手动截止阀、球阀、气动阀、安全放散阀、止回阀等。
LNG储罐的进、出液管道上设有气动阀紧急切断阀:
为邻实现自动化控制,LNG低温泵的进出口均设有气动阀:
增压器的出口设有气动阀:
液相管道上两个截止阀之间均设置安全阀。
3.4.6仪表风系统
本设计中在需要紧急切断或需要实现自控均设有气动阀,仪表风系统就是为气动阀提供符合要求的控制气源,本设计中主控制气源为压缩空气,本站采用VW-0.2/7全无油空压机。
出口气质满足《工业自动化仪表气源压力范围