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.docx
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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
海南中油深南万宁龙滚加油加气站LNG、L—CNG建设项目
1总论
1.1项目概况
（1）项目名称：
海南中油深南万宁龙滚加油加气站LNG、L—CNG建设项目
（2）建设单位：
海南中油深南石油技术开发有限公司
（3）建设规模：
本站的日最大加气量为2×104Nm3/d，其中LNG加气量为1×104Nm3/d，CNG加气量为1×104Nm3/d。
（4）项目目标：
本项目海南省万宁市附近公交车、出租车等提供洁燃料LNG、CNG。
本项目充分利用天然气资源，为公共交通系统运行提供了经济环保的清洁能源，有利于当地社会的和3和稳定；有利于节能减排、保护环境；有利于促进就业、增加政府税收收入；同时建设单位也会取得一定的经济效益；实出了社会效益和企业经济效益双盈的项目目标。
1.2项目建设背景和意义
1.2.1项目建设背景
天然气是一种优质、高效、经济的清洁能源，出租车、公交车通过使用天然气代替燃油，可有效治理排放污染、改善万宁市环境质量、调整万宁市运输设备能源结构、降低能源成本、提高经济效益。
海南中油深南石油技术有限公司成立于2002年7月2日，注册资本为：
6.02亿人民币。
该公司致力于海南省本地天然气资源的开发利用，其主营务为国家倡导和扶持的环保产业，主要经营压缩天然气汽车项目和无干线城市天然气项目。
1.2.2项目意义
（1）发展天然气汽车是治理机动车排放污染，改善周边环境质量，打造绿色万宁的需要。
天然气汽车是一种低排放的绿色环保汽车，与燃油汽车相比，可综合降低废气污染物排放量82%，其排放物中CO可降低90%，微粒排放可降低42%，硫化物可降低70%以上，非甲烷烃可降低50%左右。
（2）发展天然气汽车是调整能源结构，实现能源站略安全的重要举措。
（3）发展天然气汽车符合国家产业政策。
天然气是“十一五”期间的汽车节能减排的首选代用燃料，燃气汽车替代燃油汽车是《中华人民和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出的优先发展主题。
节能减排是全面落实科学发展观的重要举措，对加快建设资源节约型、环境友好型社会具有重大意义。
（4）发展天燃气运输设备是运输业经济效益最大化的途径之一。
天然气作为汽车燃料，它是燃油费用用要节约15～35%左右，以气代油的经济效益较为可观。
同时天然气是一种辛烷值燃料，辛烷值是评定燃料性能的一项重要指标，汽车使用高辛烷值的燃料时，发动机不易出现爆震燃烧现象，这对延长发动机的寿合，提高发动机压缩比是十分有益的。
1.2.3项目示范效应
LNG、L-CNG加气站的技术是和建设在克国处于发展阶段。
海南省万宁市汽车加气站的建设可以对海南省全面建设LNG、L-CNG加气站提供宝贵的经验。
通过建设实施，探索适合中宣部实际情况的先进技术，积累工程建设的经验，为全省大规模建设LNG、L-CNG加气站，全面发展清洁汽车创出一条健康之路，为打造绿色海南做出贡献。
1.3本站周边情况
本站位于海南省万宁市东线高速公路龙滚出口东侧，交通较方便。
站区西侧为高速匝道，北侧为稲田、电线杆（＞380V），东侧为围墙，南侧为山地。
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30×104Nm3/d。
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
0.0000
二
特性
数值
1
低热值（MJ/Nm3）
39.01
2
高热值（MJ/Nm3）
46.09
3
气相密度（kg/Nm3）
0.8483
4
液态密度（kg/Nm3）
456.5
5
运动粘度（m2/S）
11.98×10-6
6
华白指数
56.9114
7
爆炸上限（20°C）
14.489%
爆炸下限（20°C）
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
序号
项目
单位
指标
备注
1
总投资
万元
1012.87
1.1
建设投资
万元
962.87
1.2
建设期利息
万元
1.3
流动资金
万元
50.00
2
产品价格
2.1
L-CNG
元/吨
5300.00
2.2
LNG
元/吨
5300.00
3
销售收入
万元/年
3282.07
3.1
L-CNG
万元/年
1641.04
3.2
LNG
万元/年
1641.04
4
总成本
万元/年
2912.02
5
年均销售税金
万元/年
62.38
6
年均销售利润
万元/年
306.68
7
年均所得况
万元/年
76.67
8
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
万元
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：
2×104Nm3/d。
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°C。
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
序号
参数
数值
备注
1
最大工作压力
1.6Mpa
2
流量
0-150L/min（液态）
3
计量精度
±1.0%
4
工作介质
LNG
5
工作温度
—146°C
6
设计温度
—196°C
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
序号
参数
数值
备注
1
最大工作压力
25Mpa
2
流量
1-30Nm3/min
3
额定工作压力
20Mpa
4
计量精度
±0.5%
5
工作介质
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°C
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
序号
参数
数值
备注
1
介质
LNG
2
工作温度
—162
3
设计温度
—196°C
4
设计压力
1.6Mpa
5
设计流量
8-340L/min
6
进口净正压头
1.2m
7
电机功率
11KW
8
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
4
最高工作压力
25MPa
5
设计压力
28MPa
6
设计温度
-196°C
（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
序号
参数
数值
备用
1
单台处理量
1000Nm3/h
2
进口介质
LNG
3
出口介质
LNG
4
进口温度
-196°C
5
出口温度
大于15°C
6
设计压力
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和质量》的要求
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