梁翠萍 張海

LNG液化工廠建設(shè)經(jīng)濟性分析

杜麗民1武少國2梁翠萍1張海1

1中國石化中原石油工程設(shè)計有限公司2河南中原綠能高科有限公司

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，其主要成分為甲烷。常壓下，液化天然氣體積是氣態(tài)的1/625，儲存溫度-162℃，液化時經(jīng)過預處理凈化，氣質(zhì)潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對天然氣的儲存、運輸及合理利用都具有十分明顯的優(yōu)勢。LNG液化工廠建設(shè)中，應在保證安全可靠的前提下，優(yōu)化工程選址和平面布置，優(yōu)選工藝流程技術(shù)，降低能耗，合理確定設(shè)計余量，同時采用合適的項目管理運行模式，從技術(shù)和管理兩方面降低工程總體費用，降低成本，使產(chǎn)品的價格更有市場競爭力。

LNG；液化工廠；設(shè)計原則；經(jīng)濟；分析

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，其主要成分為甲烷。常壓下，液化天然氣體積是氣態(tài)的1/625，儲存溫度-162℃，液化時經(jīng)過預處理凈化，氣質(zhì)潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對天然氣的儲存、運輸及合理利用都具有十分明顯的優(yōu)勢。同時，對LNG液化工廠建設(shè)提出新的要求，在保證工廠產(chǎn)量、安全性和可靠性的基礎(chǔ)上盡可能降低噸產(chǎn)品成本，從而使產(chǎn)品的價格更有市場競爭力[1]。

1 建設(shè)規(guī)模的選取

通常來說，裝置的規(guī)模與效益成正比，規(guī)模越大，效益越好。從技術(shù)上，單套液化裝置的最大規(guī)模受關(guān)鍵設(shè)備的制約。目前國外裝置規(guī)模達到4000×104m3/d，國外大規(guī)模LNG工廠，產(chǎn)品主要用于長距離貿(mào)易出口，采用遠航船運輸?shù)叫枰Y源的地區(qū)。國內(nèi)建設(shè)的LNG工廠，與國外不同，產(chǎn)品主要用于近距離汽車外輸貿(mào)易，規(guī)模相比要小得多。從不同規(guī)模的LNG工廠投資狀況對比可以看出：規(guī)模的放大，主要是裝置設(shè)備投資增長，輔助設(shè)施費用增加較少。這是由于裝置數(shù)目相同的情況下，控制通信設(shè)施基本相同，生產(chǎn)操作人員數(shù)量是固定的，與規(guī)模無關(guān)，工程產(chǎn)生的管理費用隨規(guī)模增大所占投資比例而減少。因此，對于大規(guī)模的LNG工廠，在總產(chǎn)量一定時，單套裝置規(guī)模的擴大可以減少裝置數(shù)量，不僅減少占地，縮短建設(shè)周期，還會大大降低工程投資[2]。

由此可見，以貿(mào)易為目的，市場充足的條件下，工廠建設(shè)規(guī)模宜大些，在工程建設(shè)中規(guī)模的選取更多地要考慮天然氣資源。

在偏遠油區(qū)開發(fā)過程中，由于油井距離集輸管網(wǎng)遠，采用了單井拉油、天然氣就地燃燒放空的做法，不僅浪費了能源，而且影響了環(huán)境。隨著對開發(fā)要求的越來越嚴格，將來會造成許多偏遠區(qū)塊無法開采，而天然氣液化技術(shù)的發(fā)展為解決這個難題提供了途徑。將放空天然氣采用橇裝式液化裝置進行液化，產(chǎn)品采用槽車外運，實現(xiàn)區(qū)塊密閉開發(fā)。裝置采用車載橇裝式，施工周期短，靈活且便于搬遷，還可適于氣井開發(fā)中的試采過程，減少天然氣的放空。

小型橇裝式液化裝置，由于要實現(xiàn)車載式，規(guī)模不宜過大，通常在（3～10）×104m3/d之間。對于這種裝置來講，應更多地考慮社會和環(huán)境意義，若考慮經(jīng)濟性，應在原料氣方面進行政策激勵和平衡，從而避免資源的浪費，在環(huán)保節(jié)能的要求下開發(fā)天然氣。

2 運行經(jīng)濟性分析

對生產(chǎn)運行的LNG裝置，其產(chǎn)品主要用來進入市場流通，運行的經(jīng)濟性就至關(guān)重要。裝置運行經(jīng)濟性由市場產(chǎn)品的承受價格決定，若裝置的計算價格低于市場承受價格，則裝置運行是經(jīng)濟的。

裝置運行主要的影響因素有原料氣價格、運行能耗、LNG銷售價。運行能耗中主要為電、燃料氣、水、吸附劑、制冷劑、活性炭等，其中影響最大為電負荷。以汽車外運方式考慮，終端目的地計算價格如下：

目的地計算價格=原料氣價格+工廠內(nèi)處理費用+運費

其中工廠內(nèi)處理成本包含了工程投入、運行能耗和稅后行業(yè)基準收益率的產(chǎn)品處理費用。

以西部某地建設(shè)100×104m3/dLNG工廠為例，產(chǎn)品外輸至全國各地，目的地價格估算見表1。

表1 外運目的地價格計算

若外運目的地價格低于當?shù)豅NG的零售價，該市場是可以進入的；若高于當?shù)豅NG的零售價則該市場無效益。

由計算結(jié)果看出，LNG工廠建設(shè)中要充分考慮目的市場距離，同時原料氣的價格也是影響較大的因素。

3 設(shè)計原則

（1）工廠選址和布置。工廠站址的地理條件對工程投資影響較大，應盡量選擇以下條件的站址：地質(zhì)條件穩(wěn)定，地勢平坦，距離氣源近且配套水、電等設(shè)施完善，交通方便[3]。通常理想的站址很少，因此應對可能的站址進行綜合評價，在前期階段比較工程概算，選取最佳站址。站內(nèi)的平面布置會直接影響建設(shè)周期和費用，應對整體布局進行優(yōu)化，在保證安全、可靠的前提下，尋求最低的成本?？刹扇〉拇胧┯校貉b置設(shè)備按流程順序布置，減少管子管件的數(shù)量；管線盡量共架設(shè)置，減少結(jié)構(gòu)支撐；若站址地勢有高差，盡量利用高差分區(qū)布置，減少土方平整費用。

（2）工藝流程技術(shù)。LNG工廠主要的流程為預處理工藝和液化工藝。預處理工藝較為成熟，液化工藝的投資占到工廠總投資的約30%，影響最大。目前技術(shù)成熟的液化工藝有階式制冷、膨脹制冷和混合冷劑制冷。膨脹制冷由于具有流程簡潔、設(shè)備少的特點，在一些小規(guī)模（30×104m3/d以下）的液化裝置中有采用。隨著技術(shù)的發(fā)展，在建的裝置多采用混合冷劑制冷?；旌现评涔に噷σ?guī)模適應性較強，該工藝還可細分，對100×104m3/d以下規(guī)模，可采用單級混合冷劑液化流程；對于100× 104m3/d以上規(guī)模，采用丙烷預冷混合冷劑液化流程，該工藝雖然增加了部分設(shè)備數(shù)量，但運行能耗卻降低，規(guī)模越大，能耗降低越多。以120×104m3/d液化裝置為例，與單級混合冷劑液化流程相比，能耗降低了10%，而工程投資差別很小，因為增加的丙烷循環(huán)的投資與混合冷劑壓縮機排量降低減少的投資基本相當。

（3）設(shè)計余量。設(shè)計余量一般主要考慮以下因素：原料氣參數(shù)及來氣量的變化；運行中工藝采參數(shù)的變化；設(shè)備的運行余量；設(shè)計誤差以及設(shè)備尺寸限制。通常設(shè)計余量上限取110%。

（4）項目管理運行模式。在現(xiàn)代的LNG建設(shè)項目中，設(shè)計、采購和EPC承包策略發(fā)揮著重要的作用，直接影響到項目的建設(shè)周期、設(shè)計工廠的費用以及整個工程的質(zhì)量。若承包方能盡早參與到項目的規(guī)劃實施中，還可縮短工程周期。同時隨著工程建設(shè)技術(shù)的成熟，其技術(shù)規(guī)范也越來越詳細、明確，在滿足工廠技術(shù)要求的前提下，可以引入競爭機制，以減少工程總費用。

4 結(jié)語

LNG液化工廠建設(shè)中，應在保證安全可靠的前提下，優(yōu)化工程選址和平面布置，優(yōu)選工藝流程技術(shù)，降低能耗，合理確定設(shè)計余量，同時采用合適的項目管理運行模式，從技術(shù)和管理兩方面降低工程總體費用，降低成本，使產(chǎn)品的價格更有市場競爭力。液化天然氣工業(yè)的發(fā)展改善了我國能源結(jié)構(gòu)，減少了環(huán)境污染，能更好地服務于人民生活。

[1]周淑慧．LNG在我國內(nèi)河水運領(lǐng)域的應用探[J]．天然氣工業(yè)，2013，33（2）：81-89.

[2]劉剛．LNG接收站建設(shè)綜述[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：100．

[3]劉毅軍．中國天然氣產(chǎn)業(yè)鏈“十二五”整體規(guī)劃透視[J]．天然氣工業(yè)，2013，33（2）：105-109.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.011