幾種城鎮燃氣的經濟性比較

陳顯冬

（哈爾濱市燃氣工程設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 CNG與LNG的比較

1.1 CNG與LNG工藝流程

各種供氣方式的工藝流程在我國目前都很成熟，不同的工藝其投資不同。

1.1.1 壓縮天然氣工藝流程

壓縮天然氣供應城鎮燃氣方式源自天然氣汽車加氣的母子站系統。母站為固定式加氣站，子站離輸氣管道有一定距離，專門鋪設管道不經濟，用CNG儲罐汽車將CNG從母站運輸到子站，供用戶加氣。

1.1.2 天然氣加壓、儲運工藝

天然氣通過過濾、計量、調壓后進入凈化裝置，脫除超標的水、硫化氫、二氧化碳，凈化后的天然氣經壓縮機加壓至20～25MPa，再通過灌裝設備充裝進壓縮天然氣鋼瓶中。將壓縮天然氣鋼瓶組通過汽車運輸到使用地 (中小城鎮、用戶)。目前用于此輸送過程的壓縮天然氣鋼瓶組主要有兩種形式，管束式和集裝箱型，單位運送能力為3000～5000m3。

1.1.3 天然氣減壓、儲運工藝

根據用戶或城鎮燃氣管網的壓力級制，將鋼瓶內的壓縮天然氣經過換熱器加熱，調壓器減壓至城鎮管網運行壓力，經計量，加臭后進入城鎮輸配管網。減壓工藝流程還應設置超壓放散、緊急切斷、低壓切換等控制措施，根據用戶使用壓力、儲氣裝置的不同需要，減壓輸配工藝略有不同。

1.2 LNG工藝流程

目前NLG氣化站主要采用兩種工藝流程。LNG由低溫拖車運至氣化站，在卸車臺利用拖車自帶的增壓器對拖車儲罐加壓，利用壓差將LNG送入LNG儲罐儲存。氣化時通過儲罐增壓器將LNG增壓后:

流程1是采用兩組空溫式氣化器組，相互切換使用，當一組使用時間過長，氣化器結霜嚴重，導致氣化器氣化效率降低，出口溫度達不到要求，人工(或自動或定時)切換到另一組使用，本組進行自然化霜。在夏季，經空溫式氣化器氣化后天然氣溫度可達15℃左右，可以直接進管網;在冬季或雨季，由于環境溫度或濕度的影響，氣化器氣化效率大大降低，氣化后天然氣溫度達不到要求時，經LNG加熱器加熱，達到允許溫度，再進管網。

流程2是采用一組空溫式氣化器加NG加熱器和另一組LNG水浴式氣化器，兩組互相切換使用和相互備用，當空溫式氣化器能力不足或檢修時，將儲罐內的LNG送到LNG熱水氣化器，通過熱水進行能量傳遞，將LNG氣化（溫度為10℃）送入管網。

1.3 比較內容

CNG與LNG供氣方案各有自己的優勢，影響因素主要有:氣源情況、運輸距離、供氣規劃、供氣規模。

1.3.1 氣源情況

由于我國目前液化天然氣(LNG)氣源并不充足，使得LNG的廣泛使用受到了極大的限制。CNG加氣站生產已實現國產化，投資較小，成本較低，對氣源地的要求不高。如在靠近用氣城市的周圍選擇CNG生產地，可降低運輸CNG的運輸成本。而LNG母站的凈化、液化工藝復雜，設備投資大，運行費用高。LNG液化站一般應建在氣源處，氣源充足，氣價低。因此，LNG液化站一般距離用氣城市較遠。

1.3.2 運輸距離

從單車運輸量看，水容積為27m3的LNG拖車單車運輸量為16740m3，是CNG拖車運輸量(瓶組式拖車，單車運輸量為4550m3)的3.6倍，因此LNG的運輸費用明顯低于CNG。但是，CNG的氣源地相對較近，LNG的氣源地相對較遠，在比較過程中要充分考慮到距離因素。

假設LNG氣源地距離用氣城市的往返距離為1000km，CNG氣源地距離用氣城市的往返距離為200km，城市日供氣量為40000 m3。對LNG方案，需要配置拖車3輛，每天往返1次，運輸費用0.179元;對CNG方案，需要配置拖車5輛，每天往返2次，運輸費用0.147元。可見在假設運輸條件下，CNG方案的經濟性要好于LNG方案。

由此可見，運輸距離決定兩種方案的選擇。

1.3.3 供氣規劃

將來是否使用管道天然氣，何時開通管道天然氣也是影響兩種方案的選擇的因素。如果在短時間內可通氣，CNG儲配站的大部分設施可以繼續使用，LNG方案則需要另建儲罐。同時CNG系統較簡單，可以轉為他用。

假設供氣系統的日供氣量為40000m3/d，設計能力為4000m3/h，在相同的儲氣能力下LNG供氣方案中主要設備的投資為620萬;CNG供氣方案中減壓站主要設備的投資為946萬元，其中儲罐的投資為780萬元在長輸管道開通后，可以繼續使用。如果在較長時間內仍無管道供氣的可能，由于LNG氣源價格及運輸費用較低，應優先考慮LNG方案。

1.3.4 供氣規模

對于在一定時間內有可能有有長輸管線供氣的城市，暫時采用非管輸輸氣，逐年用氣規模的大小對方案的選擇影響較大。對于剛開發的且在三、四年內能實現管輸供氣的中小城市，用CNG供氣方案可以較快地實現供氣。且投資較小。盡管CNG運到減壓站的價格可能會高于LNG方案，但是由于前幾年用氣量不大，考慮到初投資及設備的使用連續性，選擇CNG方案會更好。對于短時期內用氣規模較大的城市，考慮到運行費用的原因，LNG方案可能是較好的選擇。

1.4 CNG與LNG比較結論

1.4.1 CNG方案工藝比LNG工藝簡單，占地面積小、施工簡單。

1.4.2 LNG氣化操作復雜，儲配站運行費用比CNG方案高。

1.4.3 CNG適用于運輸距離較近的城市，而LNG方案在運輸距離上有優勢。

1.4.4 CNG方案適用于近期內有可能使用管輸天然氣的城市。

2 CNG與管輸天然氣的比較

管道輸送是天然氣輸送的基本方式，尤其是當用氣規模較大時，管道輸送是最有效和最經濟的，但是長輸管線的建設受以下幾個方面的限制：

2.1 用氣量限制

由于長輸管線的長度與用氣量存在正比關系，當用氣量沒有達到設計規模時，經濟效益較差。地形復雜，施工技術裝備要求高。

長輸管線經常穿越復雜地形。這些工程項目需要的技術裝備先進，工程人員素質高。因此造成工程成本高，施工難度大，工期難以保證。

2.1.1 管線維護費用大

長輸管線需要專業人員日常維護和定期維修。按照我國的現行工程成本，天然氣長輸管線的年維護費約占管線投資的5～8%。維護費隨管線使用時間的不斷延長，逐漸加大。

2.1.2 長輸管線建設受用戶分布的限制

如第一點所述，天然氣長輸管線的鋪設，適合剛氣量大、用戶集中的地區。因此天然氣管線的建設初期必然以大中型城市為主，對于廣大的農村用戶，只能做為遠期發展用戶。壓縮天然氣技術可以作為天然氣長輸管線的有效補充手段，現將壓縮天然氣與管輸天然氣的經濟性分析如下。

2.2 供應方案比較

由于受拖車數量、運輸條件、運距、氣候等因素的限制，決定了CNG系統供氣規模不宜過大，現以供氣規模為2萬戶和5萬戶為例，分析CNG供應方式、長輸管道供應方式的供氣規模、運距(以10Km～50Km為限)、投資及成本等因素的相互關系。見下表.幾點說明:

2.2.1 方案一為CNG供氣方案，包括取氣點加壓站、鋼瓶拖車、城鎮卸氣站、城鎮輸配管網。方案二為長輸管道方案，長輸管線供應方式主要包括長輸管線、城鎮門站、調峰設施、城鎮輸配管網。

2.2.2 兩種方案均不考慮供應沿線城鎮。

2.2.3 兩種方案的城鎮輸配管網方案相同。

2.2.4 長輸管道方案的儲氣容積根據用戶計算月平均日用氣量確定;CNG供應方式的儲氣容積按照2～3天計算月平均日用氣量考慮。

2.2.5 天然氣價格按0.55元/m3計算。

2.3 CNG與管輸天然氣比較結論

在供氣規模相同的情況下，隨著運距的加大，CNG輸送和長輸管線輸送的投資及成本均成增長趨勢，其中長輸管線的增幅較大。隨著供氣規模的擴大，長輸管線的投資增加幅度相對較小，成本的下降趨勢較為明顯，而CNG輸送的投資增加幅度較大，成本降低趨勢不明顯，由此可見供氣規模對CNG輸送方式影響因素較大。

隨著供氣規模的擴大，由于受拖車數量、運距等條件的限制，CNG輸送方式的適用范圍逐步縮小，供氣規模不宜過大，宜控制在5萬戶內。

當供氣規模較小(2萬戶)，當運輸距離超過一定值時，CNG供應方案優于管道供應方案，距離越大，CNG供應方案的優勢越明顯。隨著供氣規模的增大，CNG供應方式優于長輸管線供應方式的運輸距離也增大。

3 結語

通過壓縮天然氣與液化天然氣、管道天然氣的經濟比較，可得出以下結論:

(1)2000戶小區應為壓縮天然氣輸配工藝的啟動規模。

(2)CNG供氣規模不宜過大，宜控制在5萬戶內。

[1]《燃氣工程設計手冊》.編寫組編.

[2]王新彥.哈爾濱城市燃氣規劃,2010-2020.