浅谈LNG与CNG应用的比较分析

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  摘要:
  压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)以其能量密度高、运输方便、环保、经济等优点,已成为管输天然气供应范围以外城市的主气源和过渡气源。
  LNG就是液化天然气(Liquefied Natural Gas)的简称,主要成分是甲烷。先将气田生产的天然气净化处理,再经超低温(-162℃)加压液化就形成液化天然气。 LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/600,LNG的重量仅为同体积水的45%左右。
  CNG就是压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)是天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用。
  
  关键词:LNG气化站;CNG加气站;L-CNG汽车加气站;LNG汽车加气站
  中图分类号:TU522.3+2 文献标识码:A 文章编号:
  
  华油天然气股份有限公司总工饶川认为,我国加气站发展面临的最大问题是气源和管网,“我国主要城市现有管道天然气气源及供应能力所能容纳的城市CNG汽车发展空间接近极限,城市CNG汽车加气站依托城市管网的基础不复存在”。
  目前全国天然气网络覆盖面还非常小,许多城镇远离天然气气源或输送管(如西气东输主干管),加上投资效益等原因,管网短时间内很难连通,因此,有必要寻求其他途径输送供应天然气。除了管道天然气输送供应外,车载液化天然气(LNG)和车载压缩天然气(CNG)已成为目前无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源,也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势,已逐渐在我国能源紧缺的中小城市建成,成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。
  
  
  1.政策环境、市场环境对LNG、CNG的影响
  汽柴油价格步步攀升使加气站快速发展。从2010年以来,我国建设的车用加气站主要是LNG加气站或L-CNG加气站。到2011年3月底,我国已建和在建的天然气加气站总数达1770座,其中,传统的CNG加气站达1610座,液化天然气(LNG)加气站数量不断增长,总数达160座。
  
  LNG氣源厂、LNG加气站少并且分部不均衡
  
  国内自建LNG项目有日处理15万立方米天然气的河南中原油田LNG项目;日处理150万立方米天然气的新疆广汇吐哈油田LNG项目,主供华中、华南市场;日处理15万立方米天然气的海南福山油田LNG项目,主供海南省内市场;日处理15万立方米天然气的广西北海LNG项目,供北海、桂林、贵港等地城市燃气。促使LNG加气站大多分布在山东、江苏、浙江、贵州、深圳、山西、河北、安徽等省,由于国家发改委于2007年8月30日出台了《天然气利用政策》,禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设LNG项目,使国内自产LNG气源受到了严格的限制。截至 2012年10月,国家发改委修改并公布《天然气利用政策》明确鼓励发展LNG汽车业。政策支持将再带动新一轮的汽车置换热潮,需求增加必然拉动LNG产业的发展。而且LNG价格是根据柴油市场销售价格的75%来确定的,远高于气化管道的价格,有利于弥补LNG气化管道销售的亏损,截至2012年10月,我国LNG加气站数量为385座。由于黑龙江的地理环境因素的影响,虽然暂时没有大型LNG生产场,但可利用边境口岸的优势,实现国内国际业务整体协调发展和增强供应保障能力,通过利用国外资源与国内资源互补,完善储运设施和调控能力。想要推动LNG汽车的普及,在全国范围内建立完善有效的LNG加气站网络是根本。
  
  CNG气源储量充足,地域气源保障不均衡
  
  2006年,全国累计探明天然气可采储量为3.84万亿立方米,剩余天然气可采储量约为3.09万亿立方米,全年天然气工业产量为585.53亿立方米。2010年,我国的天然气骨干管网已发展到4.4万公里,基本形成覆盖全国的骨干管网格局,达到“西气东输、川气东送、北气南下、海气登陆、就近供应”的天然气供应目标。但是,目前位于边境的黑龙江省,没有形成完整骨干管网格局,几乎是借助地源开采,供城市管道用气 和经过干燥、脱水、压缩制成CNG提供给以CNG为燃料的车辆(NGV)。LNG也可以用来制作CNG与管道燃气生产CNG的传统方法相比,这套工艺要求的设备费用更低,只需要约20%的运作和维护费用。
  
  2. LNG、CNG采购方面的分析
  
  天燃气管道网络覆盖面还很小,在许多远离天然气气源或输送管道的城镇来说,不但要满足城镇居民生活所用燃气,也要考虑汽车加注燃料的需要。为了企业的良好的运营,作如下分析:
  
  2.1 LNG、CNG的出厂价格比较
  
  LNG价格较高,一是LNG生产成本高,天然气通过深度冷却到-162℃时,液化为液体(LNG),此深冷过程要比生产相当规模的CNG能耗高一倍左右。二是国内LNG液化工厂偏远,一般采取陆地长途运输,而CNG采用的是管道运输过来的天然气,相比之下价格就低了很多。三是国际LNG一般随国际原油价格波动,原油价格长期看涨,势必推升LNG到岸价格
  
  2.2 LNG、CNG的储运费用的比较
  
  LNG槽车按40立方米的罐,每车运输量约为2.5万立方米天然气,CNG槽车按同容积标准,每车运输量仅为0.8万立方米。按运输费用(里程、过路费、车辆的磨损)计算的话,LNG将省了三分之二的费用。在黑龙江地区气候复杂情况较多,特别是夏季暴雨和冬季雨雪天气可能导致交通中断,LNG以单位体积能量密度大优势,使企业能有效调整运输时间,较强的储备能力也保证了供气的需要。
  随着城市人民生活水平的提高,城镇燃气管网化是必然的趋势。一般而言,公路运输CNG的距离在100km以内,LNG的距离在200~300km间比较合理。
  
  另外,随着我国能源结构的调整,天然气的开发与引进必将使边境口岸城市建成更多的LNG接收站,LNG的运输成本也将会大大下降。
  
  3.CNG加气站、LNG、L-CNG合建站类型的比较
  
  3.1 CNG加气站
  
  CNG汽车加气站主要有标准站和子母站两种形式。标准站建在城市中高压管网首端,运行方便;CNG子站建在离母站几十公里范围内,气源有保障且可灵活布站。
  子母站型式的天然气汽车加气站由独立加气站(子站系统)和管理系统加气站(母站系统)构成。加气子站的燃料来源为车辆运输,即通过钢瓶拖车将天然气由加气母站运至子站,再由加气子站向天然气汽车供应。
  CNG加气子母站供应流程如下:
  CNG母站一CNG汽车槽车一CNG子站一CNG燃料汽车
  
  3.2 LNG、L-CNG合建站
  
  LNG与CNG两种加气方式的有机组合,是一种正在兴起、具有良好推广应用前景的加气站类型。它以液相、低温的天然气进站,通过液相泵加压、气化后实现对汽车加气。
  LNG加气站和L-CNG加气站的原料及储存方式是一致的,都是通过LNG槽车运输到站内,储存到LNG储罐。也就是动力设备的前端都是一样的。
  区别是:
  LNG加气站通过储罐——潜液泵——LNG加气机向车辆加注LNG,整个过程是低压输送。
  L—CNG站是通过柱塞泵将LNG加压到20~23MPa左右,再通过高压气化器气化成CNG,由顺序控制盘、储存到高压储气瓶组(或井)、最后由CNG加气机向车辆加CNG。
  LNG、L-CNG加气站在LNG加气站的基础上增加液体高压泵、蒸发器等装置,利用液体气化膨胀的原理,直接升压到25MPa,免掉通常使用的多级大功率压缩机(130kW)。具有设备少、工艺简单、噪声低、站地面积少、投资省、一站多用、运行成本低的特点,是国内外近期比较流行的工艺方式。
  LNG、L-CNG合建站供应流程如下:
  LNG生产厂或进口码头一LNG汽车槽车
  LNG燃料汽车
   LNG、L-CNG合建站
  CNG燃料汽车
  
  4.CNG、LNG燃料在汽车使用上的综合分析
  
  4.1 CNG汽车:
  
  (1)充气压力为20Mpa,安全性始终是一个潜在的隐患。
  (2)充气时间长,直接影响到用户的经济效益。
  (3)续驶里程短,需要建立更多的加气站方能满足加气要求,第一造成有限的资源浪费,第二也影响到用户的有效运行时间。
  (4)气瓶的装载效率低,80L的气瓶仅装载16m3左右的气体,燃料消耗率均造成较大的影响。
  
  4.2 LNG汽车:
  
  LNG仅是液化后的天然气,在提高气体质量的同时,克服了以上以CNG为燃料汽车不可克服的缺点。
  (1)使用LNG作为燃料,一个335L的钢瓶,就能行驶500公里以上。完全解决了车辆的行驶里程问题。
  (2)1个335L的LNG钢瓶自身重量225kg,充装满后的重量为353kg,相当于同样柴油车辆油箱加满油以后的重量。并且是在车架上安裝,大大降低了车辆的重心。在提高使用经济性的同时,也同样提高了车辆的行驶安全性。
  CNG与LNG燃料优缺点对比
  
  
  
  在国家大力提倡和鼓励使用清洁、环保能源的大背景下,做为燃气企业将借助政策导向,有利的合理布局,加快建设以天然气为燃料的汽车加气站。关于采取何种方式采购哪种气源、运行工艺的选择。方案设计决定项目的经济效益,影响到企业管理层的决策方向。当确定了项目的建设方案后,要采用先进适用的供气流程、安全可靠地向用户供气、合理降低工程造价、提高项目的经济效益,关键在于工程设计。经专家分析,不到建设工程全寿命费用1%的设计费对工程造价的影响度占75%以上,设计质量对整个建设工程的效益至关重要。我只是按照天然气的气源、采购运营、使用的过程中进行了粗浅的分析,希望能给从事燃气设计的工作者提供选择上的参考。
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