长城战略-安瑞科能源装备-城镇CNG供气技术的应用

城镇CNG供气技术的应用2023年1月11日0引言

随着人们环保意识的加强，人民对生活环境质量要求的越来越高，采用洁净能源势在必行。相对于汽油、煤等原料，天然气以其清洁、价廉独具优势。随着我国环保政策的不断完善，天然气一直是我国大力推广和发展的城市气源。特别是“西气东输”等项目的开展更将天然气的使用推向了新的高潮。2023年1月11日1安瑞科集团技术质量部我国输气管网建设规划图2023年1月11日2安瑞科集团技术质量部城镇燃气的供应方式通常有以下几种：铺设长输管网；－－－管输气源供气利用CNG供气技术；利用LNG供气技术；非管输供气

LPG混空气；

2023年1月11日3安瑞科集团技术质量部新奥集团CNG供气情况简介（一）

在1998年，为了解决气源问题，集团经过多次国外考察和调研，成功地引进了CNG城镇供气技术，实现了以压缩天然气非管输模式为远距离管网的中小城市供气。2023年1月11日4安瑞科集团技术质量部新奥集团CNG供气情况简介（二）

经过近三年的努力，新奥集团的城市燃气开发与运营已初具规模，目前已开发近三十多个城市。新奥集团分别在廊坊、昌邑、盐城建设了三个天然气加气母站，利用CNG供气技术对北京的密云、昌平、平谷；山东的诸城、黄岛、城阳、聊城、莱阳、日照；江苏的淮安、高邮、泰兴、海安等13个城市进行城市天然气气化，CNG总供应能力达到130000Nm3/天，覆盖城镇居民数达到80万户。2023年1月11日5安瑞科集团技术质量部新奥集团CNG供气情况简介（三）

经过大量的实践，新奥集团完全掌握整套的CNG供气技术，依托新奥燃机集团，做到了压缩机、钢瓶运输车、调压计量等主要设备自生产，建立了从CNG生产、运输到减压供气的完整产业链。2023年1月11日6安瑞科集团技术质量部CNG城镇供气技术适应条件由于气源条件和地理条件的限制，许多距离气源或输气干线较远，而用气量不大的中小城市，因铺设长输管线投资很大，而无法采用管输供气。因此，许多中小城市采用了非管输供气作为过渡气源或永久气源。CNG供气技术相对于管输供气、LNG供气、

LPG混空气技术，在一定适应的条件下具有明显的优越性。在国内，新奥集团股份有限公司是应用城镇CNG供气技术最多的单位（现有6家分公司采用该技术）2023年1月11日7安瑞科集团技术质量部CNG城镇供气应用所需的环节

由于CNG供气技术是一种非管道供气技术，将天然气通过公路等运输方式运到用气地，为提高单趟运输量，降低运输成本，在气源地将较低压力的天然气压缩到20MPa的高压。主要有三个环节：

CNG生产：将天然气净化并压缩到20MPa；CNG运输：将CNG输入CNG槽车中并运输到用气地；CNG减压：将高压的CNG减压到城市管网压力，然后计量、加臭送入管网。2023年1月11日8安瑞科集团技术质量部CNG城镇供气过程简介

CNG的生产过程压缩脱水运输减压供气2023年1月11日9安瑞科集团技术质量部CNG的压缩CNG加气站主要生产工艺系统由过滤、计量、压缩、脱水、储存等组成。

压缩工艺是CNG生产技术的核心。气源的压力一般较低，需要经压缩机压缩至20MPa。新奥集团采用了水冷活塞式压缩机，四级压缩流程。以廊坊加气站为例,CNG生产能力为2500Nm3/h，采用了排量为500Nm3/h的天然气压缩机5台。2023年1月11日10安瑞科集团技术质量部新奥廊坊门站用CNG压缩机2023年1月11日11安瑞科集团技术质量部CNG的脱水

天然气在高压状态下容易析出水分和形成水化物。水和二氧化碳、硫化氢结合，会对钢类容器造成腐蚀；水化物在聚集状态下类似冰或致密的雪，会缩小管道流通截面，堵塞管路、阀件和设备。因此为保证生产设备的安全，尤其是用于运输的高压钢瓶的安全，按照美国DOT—E8009标准要求，出站天然气所含水分应少于7.8mg/m3。2023年1月11日12安瑞科集团技术质量部CNG的脱水

通常采用的脱水方式有两种：高压脱水和低压脱水。当采用无油润滑式压缩机时，应采用低压脱水方式；当采用有油润滑压缩机时，一般采用高压脱水方式。新奥集团由于采用的是有油润滑压缩机，因此采用了固体吸附高压脱水装置，用分子筛做吸附剂。吸附剂吸水饱和后，采用电加热天然气来再生吸附剂。2023年1月11日13安瑞科集团技术质量部廊坊CNG加气站脱水装置

2023年1月11日14安瑞科集团技术质量部CNG的运输

CNG运输是将CNG输入CNG槽车中并运输到用气地。新奥集团目前仅采用CNG槽车进行公路运输。由于CNG槽车的公称工作压力为20MPa的高压，且处于运动状态，因此对安全性要求高。经过大量调研，新奥集团确定采用瓶组式拖车做为CNG槽车。通过引进新技术和刻苦攻关，安瑞科集团石化机在国内率先成功地研制出瓶组式CNG槽车并投入运营，其性能达到国外同类产品水平。2023年1月11日15安瑞科集团技术质量部安瑞科集团自主开发的高压气体瓶式压力容器高压气体瓶式压力容器生产车间2023年1月11日16安瑞科集团技术质量部安瑞科集团自主开发的CNG运输半挂车2023年1月11日17安瑞科集团技术质量部CNG的减压供气CNG经槽车运输进站后，卸车进入调压间，经三级或二级调压减至0.3~0.4MPa，然后经计量、加臭后进入城市管网。下面介绍CNG减压供气的主要工艺及相关参数。CNG减压的过程可近似地看作绝热过程，通常采用三级减压。对于较小流量的减压装置，若不考虑储气，也可采用二级减压方式。

2023年1月11日18安瑞科集团技术质量部安瑞科集团自主开发的三级减压站2023年1月11日19安瑞科集团技术质量部安瑞科集团自主开发的二级减压站2023年1月11日20安瑞科集团技术质量部城镇供气技术实用性分析

CNG供气方案与管输供气方案的比较

CNG供气方案与LPG混空气供气方案的比较CNG供气方案与LNG供气方案的比较2023年1月11日21安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与管输输气方案的比较（一）实践证明，当城市临近天然气长输管线且用气量较大时，城市气化首选管线供气。管线供气具有供气稳定可靠、便于运行管理的优点，并且在距离较近的条件下，其经济性也较好。不过，管线供气方案在某些情况不宜使用，例如：山东诸城现有人口17万，远期的用气量较大，但附近并无气源，自己铺设几百公里的长输管线来供气显然是不经济的，而采用CNG供气方案则具有投资省、工期短、见效快、运营成本较低的优点。2023年1月11日22安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与管输输气方案的比较（二）

CNG供气与管线供气方案的选择主要取决于供气规模和气源距离，如下图所示,其中，CNG供气方案中包括了CNG加气站、槽车、减压站、管网；管输供气方案包括长输管道、门站、管网[1]。天然气原料价格取1.2元/m3。结合大量的实践，可得出如下结论：2023年1月11日23安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与管输输气方案的比较（三）

供气规模相同的情况下，随着运距的加大，CNG输送和管线输送的投资及成本均呈现增长趋势，其中管线方案的增幅较大；当供气规模较小时（2万户），当运距超过一定距离时（80km）CNG供气方案优于管线供气方案，距离越大，CNG供气方案的优势越明显；随着供气规模的增大（5万户），CNG供气方案优于管线方案的运距也增大（300km）。2023年1月11日24安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与管输输气方案的比较（四）ABCD运输距离km价格元/Nm3A、

管输供气方案（2万户）的燃气成本；

B、管输供气方案（5万户）的燃气成本；

C.CNG供气方案（2万户）的燃气成本；

D、CNG供气方案（5万户）的燃气成本2023年1月11日25安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LPG混空气方案的比较(一）

许多城镇采用LPG混空气做为主要气源，但新奥集团仅将该方案作为备用气源。例如葫芦岛分公司采用管输气为主气源，而将LPG混空气做为管线检修时的备用气源；黄岛分公司采用CNG为主气源，将LPG混空气做为备用或调峰用气源。这主要是从燃料综合成本上来考虑的。 LPG混空气方案的燃料成本如下表所示2023年1月11日26安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LPG混空气方案的比较(二）

LPG混空气方案燃料成本热值MJ/m3原料成本元/m3其他成本元/m3综合成本元/m3售价元/m3盈亏元/m3比价元/100MJ453.31.04.33.8-0.58.3CNG供气方案燃料成本(运输距离分别为100km和500km)距离kmCNG槽车辆运输成本元/Nm3

其他成本元/m3

综合成本元/Nm3

售价元/m3

盈亏元/m3

比价元/100MJ10052.50.356.050090.660.42.562.5-0.066.0CNG供气方案中，气源价格取为1.2元/Nm3，热值为40MJ/Nm3,经加气站核算压缩加气成本为0.3元/Nm3，假设城市日用气量为40000m3.2023年1月11日27安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LPG混空气方案的比较(三）

事实上，从新奥集团的两个CNG加气站到各减压站之间的距离均在100~200km之间，CNG到减压站的价格均在1.7~2.0元间，因此实践证明CNG供气方案优于LPG混空气方案。另外，如果CNG原料价格较低，使压缩后的CNG价格低于1.4元/Nm3即使运输距离为500km，采用CNG方案仍然能盈利，优于LPG混空气方案。2023年1月11日28安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(一）新奥集团已在蚌埠采用城镇LNG供气技术分析结果表明，CNG与LNG供气方案各有自己的优势，影响方案选择的因素主要有：气源情况运输距离供气规划供气规模2023年1月11日29安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(二）气源情况

CNG加气站：生产设备已实现国产化，投资成本较小，运行费用较低，因而对气源地的要求不高。可以灵活地在靠近用气城市的周围选择CNG生产地，从而降低CNG的运输成本。

LNG母站：净化、液化工艺复杂，设备投资大，运行费用高。LNG液化站一般应建在气源处，气源充足，气价低，LNG产量大，便于回收投资。因此，LNG液化站一般距离用气城市较远。2023年1月11日30安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(三）

由于LNG液化站的投资比CNG压缩站要大得多，在此不予分析，我们仅对LNG和CNG的出厂价给予比较：2023年1月11日31安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(四）

运输距离从单车运输量看，水容积为27m3的LNG槽车单车运输量为16740Nm3，是CNG槽车运输量（4550Nm3）的3.6倍，因此LNG的运输费用明显低于CNG。不过，前面已提出，LNG气源地一般较远，而CNG的气源地相对较近，这在方案比较中必须充分考虑。

2023年1月11日32安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(五）

供气规划在何时通过长输管道供气也是影响方案选择的一个主要因素。因为如果在较短的时间内即可通气，CNG方案中的球罐就可发挥作用，LNG储配则需另建球罐；CNG系统较简单，可方便地挪为他用。

如果在较长时间内仍无管道供气的可能，考虑到气源价格及运输费用，应优先考虑LNG方案

2023年1月11日33安瑞科集团技术质量部CNG供气方案与LNG供气方案的比较(六）

供气规模对于在一定时间内有可能长输管道供气的城市，暂时采用非管输供气，逐年用气规模的大小对方案的选择影响很大。对于刚开发的且在三、四年内能实现管输供气的中小城市，用CNG供气方案可较快速地实现供气。尽管CNG运到储配站的价格可能会高于LNG方案，但由于前几年用气量不大，且考虑到初投资及设备的使用连续性，选择CNG方案会更好。对于短期内用气规模较大的城市，考虑到运行费用的原因，LNG方案可能是较好的选择。2023年1月11日34安瑞科集团技术质量部密云站应用CNG技术实例----基本情况

密云燃气公司作为新奥集团第一家成功将CNG技术应用于城镇的燃气公司，自2000年通气至今安全运营已有两年时间。密云距气源地---廊坊加气母站约115Km，密云市城区人口约10万余人，可研与初步设计中确定的首期用气规模为1.2万户。针对这一情况，决定采用CNG方式对密云进行供气。密云燃气公司从签定合同到通气点火仅用了5个月的时间。子站建有1套减压系统，1个2000m3的球型储罐、3个100m3的卧罐，占地约15.10亩，设施总投资为578.6万元。为保证稳定供气，采用3部8管束集装CNG槽车。2023年1月11日35安瑞科集团技术质量部密云站2023年1月11日36安瑞科集团技术质量部密云站应用CNG技术实例----经济分析

密云燃气公司从廊坊母站购买的CNG价格为1.75元/Nm3，加上运输成本、子站和管网折旧及其他相关成本，燃气综合成本价格为2.25元/Nm3，售出价格为2.5元/Nm3，每标方CNG可盈利0.25元/Nm3，具有一定的经济效益。2023年1月11日37安瑞科集团技术质量部盐城加气母站（一）

项目背景：1999年在距盐城23公里的射阳县盐东镇发现天然气气藏，可采储量23亿立方，目前长输管线已接至盐城市天然气门站。根据规划盐城周边市县采用CNG输送工艺解决气源。新奥集团在盐城周边地区进行城市气化开发，开发建设的城市已达5个，气源由盐城加气母站提供。

2023年1月11日38安瑞科集团技术质量部盐城加气母站（二）供应规模及半径：根据用户发展预测，项目分两期建设，预期近期CNG供应量为2000万NM3/年，覆盖包括新奥自己开发的5各城市在内的周边10个市县，计划供应10万户居民，覆盖半径200公里。远期CNG供应量为4000万NM3/年，计划供应18万户居民

2023年1月11日39安瑞科集团技术质量部盐城加气母站（三）

一期加气母站规模及主要装置能力：日加气量：60000NM3/天压缩机：3