工业厂区LNG气化站可行性分析

1工业LNG气化站建站分析报告一、液化天然气基础知识天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文LiquefiedNaturalGas,简称LNG）。LNG的主要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，几乎不含二氧化碳和硫化物，且无色、无味、无毒。1.LNG密度LNG的密度取决于其组分和温度，通常在430kg／m3～470kg／m3之间，但是在某些情况下可高达520kg／m3。密度随温度的变化梯度约为1．35kg／（m3·℃）。LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600。2.LNG沸点沸腾是在一定温度和压力下液体内部和表面同时发生汽化的现象。液体沸腾时候的温度被称为沸点。LNG的沸点取决于其组分和压力，在常压下通常在－166℃到～－157℃之间。二、工业用LNG情况LNG的主要用途之一便是在工业上作为玻璃厂、陶瓷厂、炼钢厂等企业的燃料使用。其热值高达41.5-45.3MJ/m3，约10000大卡，比一般天然气发热值更高且更为纯净，可为企业创造客观的能效及环保价值。针对工业用户的LNG气化站供气模式适用于无天然气管网地区的规模工业用户。LNG气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的2优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市以及需要使用高效清洁能源的工业厂家所应用。其显著优点包括：1、运营操作费用低，不需要泵或压缩机等动设备，无能耗，只有在冬季气温低于5℃时,才需要电水浴加热器对外输气加热，适合用于南方无严冬地区；2、由于没有旋转设备，操作维修工作量很少，一个2x100m3LNG储罐的小型气化站仅需5-6人管理（三班倒）；3、建站规模灵活，主要气化设备成撬设计，安装方便；4、建设周期短，一般3-6个月便可建成投产。能源消耗较大的玻璃生产企业往往距城市或天然气管道很远,或者根本得不到管道输送的天然气,这种情况下LNG的优势更未明显｡使用LNG可以充分利用其气化后的高热能使产品档次提高,成本下降｡用在玻璃、陶瓷制造业可极大地提高产品的质量并降低成本，从而因燃料或原料的改变，而成为相关企业新的效益增长点。LNG槽车将LNG通过公路运输至LNG气化站，在卸气台通过槽车自带的增压器或站内的卸车增压器对槽车储罐增压，利用压差将LNG卸至站内低温储罐内储存。气化时通过储罐自增压气化器将LNG升压，自流进入高效空温式气化器，LNG发生相变，成为气态天然气，气化后的天然气通过计量、调压、加臭后输送至工厂用气点。目前该技术在国内已十分成熟可行。三、LNG替代现用能源分析1）LNG与0#柴油的比较(1)特性分析：随着烧嘴技术的改进，柴油采用空压机进行雾化，可以满足烧制陶瓷3的工艺要求，但是与天然气比，仍然存在一定问题：油类含有一定的硫及其他杂质，且是气与液混合，雾化效果不尽理想，燃烧效率低于天然气燃烧，而对晶莹如玉的艺术瓷，也会因重油雾化效果不好，存在釉面偏暗、细嫩感差；另外，由于各批次柴油来源可能不一样，油质会发生变化，从而带来操作上的波动，最直接体现在燃烧温度上，特别对烧有色泽产品，往往会成色不稳定，存在色差。而使用天然气，则完全可以避免上述油类燃烧的缺点；由于天然气燃烧时与空气的混合属于气相间的混合，是分子级混合，燃烧完全。另外由于天然气在液化过程中去除了原有的杂质，因此在气化后的天然气品质很纯，不存在影响燃烧的杂质。以这种净化天然气为原料煅烧的艺术瓷釉面细润，色釉产品淡雅纯正，为纯天然色调；天然气来自气田开采，在LNG工厂生产中脱除了绝大多数的水、苯、硫、汞等杂质，保证了成分稳定，同时也能够保证燃烧的稳定和清洁。用天然气替代0#柴油，综合效益丰厚，诸如环保、安全且管理简单，不需要另设油罐，没有空压机、油泵等的杂音，且烧的产品质量大幅度提高，釉面自然细腻，瓷质由中档向高档转化。而作为玻璃产业本身，天然气凭借其洁净、燃烧效率高的特点，对提高玻璃产品优质品率及其釉面质量，防落渣、尘点及釉面色差，提高纯自然色等方面综合效果显著。而用柴油，含有一定的硫量导致存在易堵塞喷嘴等现象，都对窑炉稳定性及产品质量有影响，采用天然气，产品质价明显提高。（2）经济性分析：4液化天然气的热值约为：12000Kcal/kg；利用率为95%。柴油的热值为：9600Kcal/kg；利用率为88%。同等重量下实际利用的热值如下：液化天然气(LNG)的热值是：12000Kcal/kg×95%=11400Kcal柴油的热值是：9600Kcal/kg×88%=8448Kcal因此，等热值计算下：使用一吨柴油仅需使用液化天然气（LNG）0.74吨。柴油销售价格为：6500元/吨LNG销售价格为：3800元/吨所以，用液化天然气LNG替代柴油可节省费用约57%。2）LNG与液化石油气的比较（1）特性分析：液化天然气（简称LNG）是井下开采的天然气经过净化之后，通过压缩升温，在混合制冷剂的作用下，冷却移走热量，并除去其中的氮气、二氧化碳、固体杂质、硫化物和水，再节流膨胀而得到-162℃体积缩小到1/600的以液态形式存在，主要成份是甲烷，密度小于空气，易于挥发。甲烷与空气混合物的着火浓度范围很窄，在5%~15%。因此，在燃烧过程中对缺氧很敏感，同时也减少了回火的危险性。甲烷的火焰传播速度很小。其常温、常压下最大可见火焰传播速度不到1.0m/s。因而燃烧较为缓慢。天燃气属于低火焰传播速度的燃气，比较容易发生脱水。天燃气的发热温度约1850~2540℃，对于各种玻璃产品几乎都可满足要求的烧成温度。燃烧后产生水和二氧化碳，系清洁能源。液化石油气（简称LPG）是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、5降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由炼厂气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。LPG爆炸极限为1.5%-13.5%，LPG气化后的密度大于空气，不易挥发，易容发生窒息、燃烧、爆炸，回火危险性高于天然气。LPG燃烧后产生水、二氧化碳以及一氧化碳、硫化物等杂质，对环境会造成污染。在价格比较上天然气明显低于液化石油气，运行成本上二者基本接近。因此LNG相对于LPG在市场上更具有明显的竞争优势。而液化石油气受国际市场石油价格的影响波动较大，单位价格极不稳定，而且每次使用燃料的组份也不相同，造成炉内温度不稳定，产品质量参差不齐，严重影响产品合格率。而随着天然气时代的到来，天然气已成为未来能源的主要角色，价格方面也具有在近几年内稳定的特点。（2）经济性分析液化天然气的热值约为:12000Kcal/kg；利用率为95%。液化石油气的热值为：10766Kcal/kg；利用率为93%。同等重量下实际利用的热值如下：液化天然气的热值是：12000Kcal/kg×95%=11400Kcal液化石油气的热值是：10766Kcal/kg×93%=10012Kcal因此，等热值计算下：使用一吨液化石油气仅需使用液化天然气（LNG）0.88吨。LPG销售价格为：8000元/吨LNG销售价格为：3800元/吨所以，用液化天然气替代液化石油气可节省费用约58%。63）天然气与煤炭的比较目前，陕西地区有部分窑炉通过粉煤燃烧的方式来进行，粉煤燃烧的过程是在燃烧前将煤粉碎研磨至微粉级，并与空气混合，再将粉煤与空气的混合物经粉煤燃烧器喷人燃烧室燃烧。粉煤燃烧技术最早应用于水泥窑，现已在电站锅炉广泛使用。煤的燃烧过程本质上都是煤的固体颗较表面燃烧，无法与空气稳定均匀地混合达到完全燃烧的浓度。因此，煤直接燃烧的热效率都不高。另一方面，灰份是煤固有的一种成份，无法在直接燃烧前消除掉，造成排烟环保超标。煤是不可再生的不洁净能源，我国煤炭资源丰富可开采储存量占全球可开采储存量的11.6%。煤在燃烧后产生大量的烟尘、氮化物、硫化物和C02等污染物，对大气造成严重的污染。据统计空气中有2/3的硫化物来自煤的燃烧。而C02气体能够产生“温室效应”造成地球气温升高、酸雨等，严重威胁人类的生存和发展。因此在政府各部门日益重视环保问题的时代，国内多数地区已明令关停燃煤窑，天然气作为清洁、廉价能源势必在近年内取代煤炭。7四、LNG能耗分析1．气化站主要能耗LNG气化站系统运行中的能耗主要有：1电能：泵、电加热复热器、照明、仪表、生活等用电；2水：绿地用水等；3天然气：工艺设备的内漏和外漏、安全放空、设备检修放空等。4其它：BOG回收降低能耗、管道低温冷损等。按照1000方每小时的LNG气化站生产过程中能耗计算表举例，如下：能耗计算表序号项目年消耗量年能源消耗量单位数量折标煤系数能耗量单位1电104kW·h20.390.1229kgce/kW·h25.05tce2水m37700.0857kgce/t0.07tce3综合能耗tce/a25.132．节能措施2.1工艺生产节能1）增压器采用空温式换热器，利用空气作为热源，在工作过程中降低了能耗。LNG气化工艺设计采用空温式气化器气化，利用空气作为热源，降低能耗。2）本站工艺生产装置耗电量很小；本工程在设计中参考先进流程，通8过合理的阀门控制而减少电加热水浴式汽化器的使用，从而也降低了耗电量。3）场站管道系统，经过优化设计，减少弯头和管件，选择最佳方案，减少因管道阻力产生的气化现象，从而减少了放空气体量。4）优化站场工艺，选用压力损失小的阀门、设备，站场工艺流程中通入大气的放空阀采用密闭性和可靠性良好的截止阀控制，控制站内压力损失。5）燃气管道采用密闭系统以减少放空损失和降低环境污染。6）减少因设备、管道等密封不严造成的泄漏。2.2回收放空气体系统中因为漏热产生的BOG气体，首先通过管道进入液体内部，被液体吸收其热量，使之冷凝，减少放空气体量，正常工作状态下基本没有气体排出。2.3减少天然气泄漏站内选用密闭性能好，使用寿命长，能耗低的阀门和设备，避免和减少由于阀门等设备密封不严造成的天然气损耗；设置紧急切断阀，将天然气排放泄漏量限制在最小范围内。2.4建筑物节能1储罐露天布置，四周敞开，白天基本不用照明，通风采用自然通风。2建筑用材均采用节能型材料，以减少冷、热能的消耗及不可再生能源的使用。2.5其它节能措施91选择高效、节能型的光源和灯具等电气设备，户外照明用灯采用光电集中控制。2采用先进的控制系统，对管道站场实行优化运行管理和监控，确保管道及设备在最佳状态下运行，避免能源的损耗。五、环境保护气化站仅是对液化天然气（LNG）储存、气化。生产过程中为物理变化，不存在生产排污等，对当地水文不会产生不利影响。因此在建站过程中，除施工中对环境造成一定影响外，基本不影响周边环境。1、环境影响分析1.1主要污染源、污染物1）大气污染源和污染物施工期间的大气污染源主要为工程车及运输车辆排放的尾气及扬尘，主要污染物有NOx、CmHn、SO2、CO及颗粒物。运行期间的污染源主要在站场，主要有设备检修时通过放散系统排放的天然气、站内系统超压放空排放的天然气。大气污染源主要是在事故条件下超压排放的天然气。设备一般每年进行一次定期检修，检修产生的少量天然气通过站场的放空系统直接排放。系统超压时将排放一定量的天然气。2）水污染源和污染物施工期间的水污染源主要为施工人员的生活污水及管道试压后排放的工程废水。3）噪声污染源10运行期间的噪声源主要来自站场，站场产生噪声的设备主要有泵、电机系统等，噪声值为70-90dB（A）。4）固体废物站场内的固体废物主要是站场生活垃圾。1.2施工期环境影响项目建设施工期对周围环境的影响主要为建筑施工和物料运输过程产生的扬尘、施工噪声、施工期生活污水及施工时产生的固体废物等。1）施工期扬尘影响分析施工扬尘主要来自施工时场地开挖、平整等活动直接产生的扬尘；施工场地开挖后裸露的土地、露天堆放的建筑材料受风蚀作用产生的二次扬尘及原料运输过程产生的扬尘。2）施工期噪声影响分析该项目施工期间主要噪声源为装载机、搅拌机、振捣棒、电锯等，设备噪声值为75-85dB(A)左右。3）施工期生活污水影响分析施工期对水环境造成影响的主要是施工人员