工业厂区LNG气化站可行性分析

工业厂区LNG气化站可行性分析（共19页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可---内页可以根据需求调整合适字体及大小-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。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。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，在常压下通常在一1660c到〜一1570c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，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：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义95%=11400Kcal柴油的热值是：9600Kcal/kgX88%=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）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、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％%，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/kgX95%=11400Kcal液化石油气的热值是：10766Kcal/kgX93%=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）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%。3）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％。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。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・hkW・htce2水m3770kgce/ttce3综合能耗tce/a2．节能措施工艺生产节能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。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。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。建筑物节能储罐露天布置，四周敞开，白天基本不用照明，通风采用自然通风。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。其它节能措施选择高效、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。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。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的生活污水，主要污染因子为COD和SS。本气化站位于原小南中学附近，生活污水可依托小南中学排水系统。4）施工期固体废物影响分析该项目施工时产生的建筑垃圾应及时清运、集中处理，严禁乱堆乱倒，产生的生活垃圾由当地环卫部门处理。避免固体废弃物对周围环境产生不良影响。考虑该项目施工时间较短，且主要施工内容为设备安装、地面硬化及绿化，主要建筑物均为平房，施工期结束后上述影响也随之消失，只要加强施工期的管理，做好施工扬尘、噪声、生活污水、固体废物防治，评价认为其环境影响是有限的，亦不会对周围环境造成不良影响。运行期环境影响本工程输送的介质为液化天然气，以甲烷为主，无色、无毒性。工艺流程为密闭输送，正常情况下有少量自然汽化的低温气体排放，对自然环境的影响甚微，也不会改变自然环境。因此，该项目正常营运情况下对周围大气环境影响不大。站场设备所产生的噪声经过减震降噪，墙体隔声和距离衰减后，产生的噪声不会使目前区域声学环境质量状况发生明显变化。项目营运期固体废弃物处理可依托当地废弃物处理处理装置，故不会使目前区域环境质量状况发生明显变化。2、环境保护措施1生态保护措施1）在施工期间要对施工中的各个环节进行严格管理，合理安排作业时间以减少施工对周围环境的影响。2）施工期间要做到文明施工，施工场地周围设置围档，在天气干燥、有风等易产生扬尘的情况下，应对沙石临时堆存处采取洒水或覆盖堆场等抑尘措施，对运输碎料的汽车采取覆盖车厢（保持车辆封闭式运输）、运输车辆定时清洗、谨慎慢行、严格控制运输装载量，同时尽量避免在起风的情况下装卸物料。通过采取上述防尘、降尘措施，尽量将施工期间产生的扬尘对周围环境空气的影响降低到最低限度。3）施工期间对取土和弃土场地提前做出规划，确保一经停止使用即可采取措施恢复植被或作其他用途处置，最大限度地避免水土流失发生。尽量利用挖出的土方，把挖出的土方用作其它地方的填方，基本做到填挖方平衡，减少弃土量，避免弃土的水土流失问题。4）采取临时性控制土壤侵蚀的措施，保持坡度稳定。2污染防治措施1）大气污染防治措施：选用优质设备、阀门、材料，减少液化天然气的泄漏；采取好的保冷绝热方式，减少由于液化天然气（LNG）的气化而引起的超压放散，以降低站场运行时大气污染物的排放。2）噪声污染的防治：选择低噪声设备，以降低声源声级；确定合理的管道流速；场站总图合理布局，周围栽种树木进行绿化，生产装置区周围及道路两旁种植花卉、树木，尽量吸收部分噪声，使各站场厂界噪声达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中2类标准。3）固体废弃物的处理：运行期间产生的生活垃圾等废渣依托于小南中学固体废物处理系统，不单独进行处理。4）制定环境风险应急方案，组织站区消防演练，并与公安消防系统及周边企业制定联动机制，减小安全次生事故可能造成的风险。六、安全分析.LNG危险特性LNG气化站工程天然气危险特性主要表现在以下几个方面：1）LNG的低温性液化天然气的温度极低，其沸点在大气压力下约为-162℃，储存、输送液化天然气的设备管道或者LNG自然汽化产生的气体温度都是极低的。如果在没有保护的情况下接触，会冻伤甚至危害生命或造成设备或建筑物材料损坏。2）LNG的翻滚现象翻滚是指大量气体在短时间内从LNG容器中释放的过程。在储存LNG的容器中可能存在两个稳定的分层或单元，这是由于新注入的LNG与密度不同的底部LNG混合不充分或储罐内的LNG长期静止造成的。由于热量输入到容器中而产生单元间的传热、传质及液体表面的蒸发，单元之间的密度将达到均衡并且最终混为一体。这种自发的混合称之为翻滚，而且与经常出现的情况一样，如果底部单元液体的温度过高（相对于容器蒸气空间的压力而言），翻滚将伴随着蒸气逸出的增加。有时这种增加速度快且量大。在有些情况下，容器内部的压力增加到一定程度将引起泄压阀的开启甚至产生爆炸危害生命。3）易燃性天然气在空气中积聚一定数量，遇明火即燃。燃烧产物为二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）及水。4）易爆性天然气泄漏到空气中与空气形成气体混合物，在大气环境下达到爆炸极限范围〜％（V）遇明火或高温即产生爆炸（化学性爆炸）；在储运过程中，若遇高热，容器内部压力增大，超过其允许强度，则有开裂和爆炸的危险（物理性爆炸）。天然气与空气组成的混合气体产生的燃烧与爆炸属一个序列的化学过程，但是在反应强度上爆炸比燃烧更为强烈。天然气浓度在爆炸极限范围内是先爆炸后燃烧易引起火灾。而超过爆炸极限上限则是先燃烧后爆炸，即混合气体遇明火先燃烧，使天然气浓度降到爆炸极限范围内则发生爆炸。天然气的爆炸是在瞬间（数千分之一秒）产生高压、高温的燃烧过程，产生的冲击波有极大的破坏力。破坏力的大小取决于气体混合物的压力，随着压力增大，爆炸范围也会越大，产生的破坏也就更大。5）扩散性常温常压下天然气相对密度为，比空气轻，泄漏后不易滞留在低洼处，有较好的扩散性。LNG蒸发气体，不论是温度低于-113℃的纯甲烷，还是温度低于-85℃含20%氮的甲烷，它们都比周围的空气重，此低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸物；温度高于-113℃的纯甲烷和温度高于-85℃含20%氮的甲烷，比空气密度低，易挥发。6）腐蚀性天然气中H2S、CO、CO2等组份不仅腐蚀设备、降低设备耐压强度，严重时可导致设备裂隙、漏气，遇火源引起燃烧爆炸事故。本工程中的H2S、CO、CO2等组份含量极少，对设备的影响可以忽略。2．工艺过程危险性1施工过程中危险、有害因素分析1）焊接、切割动火作业是本项目设备设施安装及检修过程中常见的作业，对已装储过天然气的储罐物料未切断或未置换合格，未保证通风良好，未办理动火许可证时，违章动火或防护措施不当，易引发火灾爆炸事故。2）在其他维护作业时，不坚持在无明火、无天然气的条件下作业，或不按作业规程作业，产生的各种火花、明火极有可能引起天然气燃烧爆炸。2运营过程中危险、有害因素分析1）LNG在输送过程中，管道受腐蚀造成穿孔，将导致液化天然气泄漏，液化天然气会造成低温危害，遇点火源形成火灾甚至产生爆炸。2）天然气输送过程中，由于流动、冲击等，易产生静电积聚。若管道和设备的防静电措施不落实或效果不佳，则会产生静电积聚，从而产生较高的静电电位，并可能发生静电放电，产生静电火花，在现场存在爆炸性混合气体时，就可能引发火灾爆炸事故。3）站场设备因管材、制造工艺、安装、腐蚀等因素的影响，可能发生天然气泄漏。泄漏的天然气会造成低温危害，遇点火源形成火灾甚至产生爆炸等事故。4）操作者的错误，如违反操作规程，操作错误，不遵守安全规章制度等。同时若管理上存在漏洞（如规章制度不健全），或出现隐患时不及时消除、治理，工人缺乏培训和教育，作业环境不良，领导指挥不当等，也可能引发事故。5）卸车过程中由于操作工的操作失误，致使波纹管脱落、破裂，或忘记关闭进夜端阀门，导致天然气泄漏而引发事故。6）设备的防雷接地失效，遇雷击可能引发火灾爆炸事故。7）车辆在进站时失控，撞毁卸车设备，导致天然气泄漏而引发事故。3．其他危害因素分析1自然灾害因素分析雷击、地震等自然灾害，也有可能引起设备、装置损坏，发生泄漏等事故，虽然可能性很小，但事故一旦发生，后果往往也相当严重。1）地震危害：造成电力、通信系统中断、毁坏；永久性土地变形，如地表断裂、土壤液化、塌方、构筑物倒塌等，地震波对管道产生拉伸、压缩作用引起管线断裂或严重变形。2）气象灾害：雷电是自然界中雷云之间或是雷云与接闪器之间的一种放电现象。其特点是电压高、电流大、能量释放时间短，具有很大的危害性，主要有直接雷击、感应雷击和由架空线引导的侵入雷。站场地面管道和地面工艺设施最容易遭受雷击危害，若地面管道和工艺设施防雷、防静电接地不合格很容易造成雷击危险，雷击会导致火灾、爆炸等二次事故的发生。2社会危害因素分析1）无意破坏由于人类的正常经济作业，在站场周边进行市政爆破施工作业时，如果与相关部门缺乏沟通，施工时可能造成对站内既有设备及地下管道的震动破坏。2）有意破坏一些不法分子为了谋求自身利益或出于蓄意破坏的目的，对站场内的设备设施进行偷盗，使生产运行安全受到严重威胁。3）人为因素进入气化站的车辆没有按规定熄火，或进入气化站内的外来人员在站场内吸烟、使用手机等，遇天然气泄漏而引发事故。4）违章建筑在站场周边防火距离内建设违章建筑，会在天然气泄漏后存在明火隐患。4．危险因素防护措施1设计安全与对策措施1）站场总体布置按相关规范进行，保持各区的安全距离及噪声防范距离，设置消防通道及疏散口。2）设置紧急截断和放空系统，可保障压力超限时不危害设施安全。3）设置温度、压力、密度等显示仪表及远传控制系统，以便及时了解站场工作情况，做