加氣標準站與液壓加氣子站技術經濟對比

2007年，隨著慶哈天然氣輸氣管道的建成，大慶徐家圍子氣田天然氣引入了哈爾濱市，由于該氣田儲氣量巨大，為哈爾濱市建設天然氣加氣站，發展天然氣汽車提供了資源保障。目前，正在建設的哈爾濱市平房加氣母站由大慶燃氣控股有限公司投資建設，設計規模為日加氣能力30×104 m3／d，其加氣能力可滿足15～20座加氣子站使用。由母站供氣的加氣子站的接氣價格由母站建設造價、運行費、建設單位投資利潤及母站與子站問運輸成本構成。從城市燃氣管網取氣的加氣標準站的接氣價格按哈爾濱市政府對各類燃氣用戶的定價執行。在此前提下，哈爾濱市建設了汽車公司CNG標準站(以下簡稱標準站)與和興液壓加氣子站(以下簡稱加氣子站)。目前，兩座加氣站均在建設中。標準站與加氣子站相比，造價不同、占地面積不同、接氣價格不同、消耗電能不同，因此運行費用差別較大，經濟效益也不同。下面針對哈爾濱市這兩座加氣站進行對比分析。

    ①標準站

    站內設有過濾計量橇、脫水裝置、儲氣裝置、壓縮機橇、控制系統及加氣機。加氣站從市區中壓管網取氣，經過濾、計量、干燥等處理工序，使天然氣符合車用壓縮天然氣的標準，經壓縮后由優先順序盤控制向儲氣井儲氣或由加氣機向汽車加氣。需要加氣的汽車進站后，首先由低壓儲氣井對其加氣；當低壓儲氣井不能夠充滿汽車時，則切換到中壓儲氣井對其加氣；當中壓儲氣井也不能夠充滿汽車時，則切換到高壓儲氣井對其加氣；當高壓儲氣井還不能夠充滿汽車時，則由壓縮機直接對汽車加氣拉J。

    ②加氣子站

    站內設有液壓系統撬裝設備、儀表風氣源設備、CNG氣瓶車、控制系統及加氣機。加氣站不需采用其他增壓設備，而是采用了液壓增壓系統代替壓縮機增壓系統。通過液壓泵(壓力不高于22 MPa)將液壓橇儲罐中的液壓油升壓后注入CNG氣瓶車的儲氣鋼瓶，將鋼瓶中的壓縮天然氣導出，天然氣經緩沖罐后通過站內的單線雙槍加氣機對汽車加氣。當此鋼瓶中壓縮天然氣卸氣量達到總量的95％時，停止向此鋼瓶注液壓油，通過鋼瓶中的壓縮天然氣余壓將此鋼瓶中的液壓油壓回液壓橇儲罐。然后向第二個鋼瓶注液壓油，重復第一個鋼瓶的過程，直至本輛CNG氣瓶車中的天然氣卸氣完畢。

    ①過濾計量系統

    對進站氣體進行過濾，以保證進站氣體純凈，進行有效計量。該站采用橇裝設備露天設置，橇內設置1開1備雙路系統，過濾器選用金屬網式過濾器，計量裝置選用氣體渦輪流量計。該系統入口壓力為0.15～0.30 MPa，設計流量為1 400 m³／h。

    ②干燥系統

選用2臺橇裝脫水裝置對進站天然氣進行干燥，脫水裝置設置在壓縮機前，采用分子篩雙塔干燥器，可以通過手動切換，在線實現分子篩再生。設計壓力為1.6 MPa，單臺處理氣量為800 m³／h。

  ③壓縮及儲氣系統

      本站選用2臺橇裝活塞式壓縮機。入口壓力為0.3 MPa，出口壓力25 MPa時，單臺排氣量為700m³／h。本站采用4口單井容積為3 m。的儲氣井，總

容積為12 m³。

    ④加氣系統

    選用4臺三線雙槍加氣機，可滿足8輛汽車同時加氣，對轎車加氣時間約5～6 min。

    ①液壓系統橇裝設備

    加氣子站核心設備為液壓橇，液壓橇主要包括橇體、液體儲罐、液壓泵、氣體緩沖罐。橇內的液壓油泵為液壓油提供動力，利用油泵將液壓油升壓 (壓力不高于22 MPa)后，一路充人CNG氣瓶車的儲氣鋼瓶中，將鋼瓶內的壓縮天然氣導出，再通過站內的單線雙槍加氣機把高壓天然氣充入汽車的儲氣瓶內，達到給汽車加氣的目的；另一路用于CNG氣瓶車頂升系統，將氣瓶車頂起。本站選用1臺排氣量為2 000 m3／h的液壓橇。

    ②儀表風氣源設備

    儀表風氣源設備為CNG氣瓶車上氣動閥門提供動力。橇體內包括活塞式空氣壓縮機、過濾器、脫水裝置等，可為控制系統提供干燥、潔凈的壓纏空氣，供氣動執行器使用。本站選用橇裝儀表風氣源設備1套。

    ③加氣系統

    加氣子站在工作時始終能保證系統大約在22MPa的壓力下工作，故只需要輸出一條管道即可。

    設計選用4臺單線雙槍加氣機，可滿足8輛汽車同時加氣，對轎車加氣時間約3～4 min。

     ④CNG氣瓶車

     本站選用CNG氣瓶車2臺，CNG氣瓶車的單瓶容積為2.25 m³，整車總容積為18.00 m³。

    受安全間距的限制，在哈爾濱市建成區內基本不具備新建加氣站的條件，故標準站與加氣子站均在原有加油站的基礎上改建。由于兩站均設4臺加氣機，故加氣部分占地面積基本相同，本文僅就工藝裝置區占地面積進行對比。標準站工藝裝置區占地面積約497 m²，加氣子站工藝裝置區占地面積約230 m²。

4   能耗對比

    兩站能源消耗主要差別在電能消耗。標準站設置了壓縮機，需要將中壓A管網中的0.3 MPa天然氣加壓后對汽車加氣，電能消耗較大。加氣子站不設置壓縮機，采用液壓設備接收CNG氣瓶車對汽車加氣，電能消耗較少。

    ①標準站能耗

    在本加氣站設置2臺壓縮機、2臺干燥器、4臺加氣機。壓縮機單臺排氣量為700 m³／h，主機電動機功率為160 kW，風冷器電動機功率為5.5 kW，預潤滑電功率為0.55 kW，其他電功率為3.95 kW，單臺壓縮機組總電功率為170 kW。干燥器電功率(帶電加熱器)為30 kW，加氣機總用電負荷為1 kW，加氣站總電功率約450 kW。本工程年供天然氣量為730×10⁴m³／a，用電量為236×10⁴ kW·h／a。

    ②加氣子站能耗

    加氣子站設置1套液壓系統橇裝設備及1套儀表風氣源設備、4臺加氣機。液壓系統橇裝設備主機電功率為75 kW，液壓橇體伴熱電功率為10 kW，儀表風氣源設備、加氣機及照明等電功率約5 kW，該站總電功率約90 kW。液壓橇排氣量為2 000m³／h，年供天然氣量為730×10⁴m³／a，年用電量為42×10⁴kW·h／a。

    ①標準站與加氣子站均為加油站改造的加油加氣合建站，二者的加氣能力相同，均設有4臺雙槍加氣機。日供氣規模均為2×10⁴m³／d，年供天然氣量為730×10⁴m³／a。

    ②接氣價格與售氣價格：標準站接氣價格初步議定為2．5形m。，售氣價格預測為3.7形m³。

由母站供氣的加氣子站的接氣價格由母站建設造價、運行費、建設單位投資利潤及母站與子站間運輸成本構成。加氣子站接氣價格初步議定為2.45形m³，售氣價格預測為3.7形m³。

    ③平均電價(含稅)為0.96形kw/h，電增值稅為17％。

    ①標準站工程量

    工程設計供氣規模為2×10⁴m³／d。主要建設內容包括新設1座站房、1臺過濾計量橇、2臺橇裝脫水裝置、2臺壓縮機橇、4口儲氣井、4臺CNG加氣機、1座加氣罩棚以及相關工藝、土建、電氣、自控、消防等專項工程。

     ②加氣子站工程量

     工程設計供氣規模為2×10⁴m³／d。主要建設內容包括新設CNG加氣機4臺、購cNG氣瓶車2臺、液壓系統橇裝設備1臺、儀表風氣源設備1套以及相關工藝、土建、電氣、自控、消防等專項工程。

  ③造價對比

  標準站與加氣子站造價對比見表1。

表1  標準站與加氣子站造價對比    元

 

    標準站與加氣站財務分析對比見表2。

表2  標準站與加氣子站財務分析對比

 

    ①本文的經濟分析僅適用于哈爾濱的情況，其他城市應具體問題具體分析。

    ②標準站的設備購置費略低于加氣子站，標準站的安裝費高于加氣子站。消除兩個站的建設條件不同對造價的影響(建筑工程不同而使造價不同)后，標準站的造價仍高于加氣子站。

    ③  由于標準站耗電量遠高于加氣子站，標準站的年平均總成本費用高于加氣子站，標準站投資回收期長于加氣子站，而稅后財務內部收益率低于加氣子站。

    ④加氣子站的利潤遠高于標準站。