作者：高慧娜，聶廷哲，高華偉，解東來

第一作者單位：中國燃氣控股有限公司    總部工程技術部

摘自《煤氣與熱力》2017年12月刊

1   概述

目前，大氣污染已成為關注話題，散煤替代工作刻不容緩，而煤改氣是能源結構向低碳、清潔、高效轉型升級的重要途徑［1］。隨著治理環境污染力度的加強，各地煤改氣工作現正迅速開展，特別是對于用氣量不大的農村煤改氣項目，常用的供氣方式有CNG瓶組供氣站、LNG瓶組氣化站兩種小型供氣氣源，隨著LPG價格的下降，部分地區使用LPG供氣具有一定的價格優勢，對于規模不大的用戶，氣源選擇成為值得研究的問題。為了指導燃氣公司合理選擇小型供氣氣源，實現投資收益的最大化，特撰寫本文。

 

 

2   小型氣源介紹

 

 

現燃氣項目中使用LNG瓶組氣化站及CNG瓶組供氣站的供氣方式較多，使用LPG瓶組混氣站的項目較少，現對3種類型的供氣站進行介紹。

 

①LPG瓶組混氣站

 

LPG瓶組混氣站以文丘里管引射空氣的方式將LPG與空氣進行混合給用戶供氣。LPG瓶組混氣站單體裝置分為供氣規模30 m3/h和100 m3/h兩種規格，單體裝置可并聯運行。LPG瓶組混氣站從LPG氣瓶取氣，與空氣混合后供給用戶。單體裝置特點是體積小、質量輕、移動方便。供氣規模為30 m3/h的LPG瓶組混氣裝置混合罐與其他設備集成于一體。供氣規模為100 m3/h的LPG瓶組混氣裝置混合罐與其他設備分離，需外接混合罐進行供氣。

 

 

LPG瓶組混氣站工藝流程見圖1（圖中，紅線為控制線，虛線框范圍內為30 m3/h一體型混氣裝置機箱范圍）。從LPG氣瓶出來的天然氣經過切斷閥、中中壓調壓器、開閉閥與通過文丘里引射管引射的空氣混合進入混合罐，均勻混合后引出，混合氣經過中低壓調壓器調壓后供給燃氣用戶。混合罐出口的混合氣壓力傳至切斷閥，當混合氣的壓力超過切斷閥設定壓力時，切斷閥切斷，保證用氣安全。開閉控制器根據混合氣及中中壓調壓器調壓后的壓力控制開閉閥的開度，從而調節進氣量。

 

 

圖1   LPG瓶組混氣站工藝流程
 

 

考慮到混合氣與天然氣的互換性，以丙烷體積分數為80%的LPG與空氣混合進行計算，LPG與空氣混合體積比一般為52∶48～64∶36。因單體裝置中LPG為自然氣化，為了保證足夠的空氣引射量，LPG氣化壓力不應低于0.4 MPa，這就要求供氣時，室外溫度不應低于0 ℃且LPG中丙烷的體積分數應不低于80%。

 

LPG瓶組混氣站參照LPG瓶組氣化站進行設計，裝置外接LPG氣瓶的總容積一般不大于4 m3。裝置防火間距的要求參照GB 51142—2015《液化石油氣供應工程設計規范》執行。

 

②LNG瓶組氣化站

 

LNG瓶組氣化站，根據GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》第9.3.1條第1款：氣瓶組總容積不應大于4 m3。可用于對居民小區或工商業用戶供氣，最大供氣能力約為3 000戶。常用的LNG瓶組氣化站工藝設備分為LNG氣瓶、加臭裝置、氣化器、調壓計量裝置。LNG瓶組氣化站見圖2。

 

圖2   LNG瓶組氣化站
 

  

③CNG瓶組供氣站

 

CNG瓶組供氣站供氣能力較小，用于對小規模居民小區或工商業用戶進行供氣。根據GB 51102—2016《壓縮天然氣供應站設計規范》，氣瓶組總幾何容積一般不大于4 m3，考慮到運營的需要，供氣規模不宜大于1 000戶。

 

 

3   供氣站對比分析

 

LPG瓶組混氣站、LNG瓶組氣化站、CNG瓶組供氣站的投資、供氣規模、運營成本的比較分析見表1。

 

表1   供氣站對比分析

 

 

可以看出，供氣方式中LNG瓶組氣化站投資較高，供氣規模較大、運營成本較高；CNG瓶組供氣站投資居中、供氣規模居中、運營成本高；LPG瓶組混氣站投資較小、供氣規模較小、運營成本較低。對具體工程，依據各種供氣方式投資情況、供氣規模的大小、運營成本進行供氣方式選擇。

 

4   供氣方式選擇建議 

4.1  選擇基礎條件

 

氣源應能滿足用戶的需求，且距離在合適范圍內。CNG瓶組充裝的經濟距離為100 km以內；LNG瓶組充裝經濟距離為100 km以內。LPG瓶組混氣裝置使用溫度、氣質成分應滿足上述要求。

 

在經濟性測算時，若采用一種方案兩年內因采購價差節省的成本高于項目多出的投資，則考慮選擇此方案，否則不選擇此供氣方案。

 

4.2  項目供氣方案選擇建議

 

通過以上基本條件的設定，根據經濟性分析測算結果，供氣方案選擇建議如下。

 

2若不同方案土地租賃及管網投資差異較大，則需將以上因素納入計算內容。

 

3計算時按在經濟距離內考慮，未考慮運營成本的因素影響，若運營成本差異較大，則也應納入計算內容進行比較分析。

 

①居民戶數多于3 000戶

 

因用戶供氣規模較大，建議選擇LNG瓶組氣化站供氣。

 

②3 000戶的居民用戶

 

a.優選LNG瓶組氣化站供氣。b.若建設CNG瓶組供氣站手續辦理、選址容易，CNG單價比LNG低0.3 元/m3時，可選用CNG瓶組供氣站供氣，但需建設3個CNG瓶組供氣站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站供氣。

 

③2 500戶的居民用戶

 

a.優選LNG瓶組氣化站供氣。b.若建設CNG瓶組供氣站手續辦理、選址容易，CNG單價比LNG低0.4 元/m3時，可選用CNG瓶組供氣站供氣，但需建設3個CNG瓶組供氣站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站供氣。

 

④2 000戶的居民用戶

 

a.優選LNG瓶組氣化站供氣。b.若建設CNG瓶組供氣站手續辦理、選址容易，CNG單價與LNG單價相當的情況下，可選用CNG瓶組供氣站供氣，需建設2個CNG瓶組供氣站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站供氣。

 

⑤1 500戶的居民用戶

 

a.優選LNG瓶組氣化站供氣。b.若建設CNG瓶組供氣站手續辦理、選址容易，在CNG單價比LNG低0.25 元/m3時，可選用CNG瓶組供氣站供氣，需建設2個CNG瓶組供氣站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站供氣。

 

⑥1 000戶的居民用戶

 

a.建議使用CNG瓶組供氣站。b.若LNG單價比CNG低0.4 元/m3，可選用LNG瓶組氣化站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站供氣。

 

⑦500戶的居民用戶

 

a.建議使用CNG瓶組供氣站。b. 若LNG單價比CNG低0.8 元/m3，可選用LNG瓶組氣化站供氣。c.不建議選用LPG瓶組混氣站。

 

⑧300戶及以下的居民用戶

 

a.可選用LPG瓶組混氣站、CNG瓶組供氣站、LNG瓶組氣化站3種供氣方式供氣。b.供氣方式應根據氣源情況、運距的遠近、氣源價格、投資大小、征租地費用高低等因素進行最終確定。

 

選擇以上方案時，居民用戶規模可參照供氣方案就近選擇。

 

參考文獻：

［1］王藝. 實施“煤改氣”改善大氣環境［J］. 城市燃氣，2016（3）：46.