梁翠萍 張海

LNG液化工廠建設(shè)經(jīng)濟(jì)性分析

杜麗民1武少國(guó)2梁翠萍1張海1

1中國(guó)石化中原石油工程設(shè)計(jì)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(lái)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(chǔ)存溫度-162℃，液化時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)處理凈化，氣質(zhì)潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對(duì)天然氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及合理利用都具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。LNG液化工廠建設(shè)中，應(yīng)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(jì)余量，同時(shí)采用合適的項(xiàng)目管理運(yùn)行模式，從技術(shù)和管理兩方面降低工程總體費(fèi)用，降低成本，使產(chǎn)品的價(jià)格更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

LNG；液化工廠；設(shè)計(jì)原則；經(jīng)濟(jì)；分析

天然氣作為清潔能源越來(lái)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(chǔ)存溫度-162℃，液化時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)處理凈化，氣質(zhì)潔凈，所以采用液化天然氣（LNG）的形式對(duì)天然氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及合理利用都具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)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(jià)格更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

1 建設(shè)規(guī)模的選取

通常來(lái)說(shuō)，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(guó)外裝置規(guī)模達(dá)到4000×104m3/d，國(guó)外大規(guī)模LNG工廠，產(chǎn)品主要用于長(zhǎng)距離貿(mào)易出口，采用遠(yuǎn)航船運(yùn)輸?shù)叫枰Y源的地區(qū)。國(guó)內(nèi)建設(shè)的LNG工廠，與國(guó)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(duì)比可以看出：規(guī)模的放大，主要是裝置設(shè)備投資增長(zhǎng)，輔助設(shè)施費(fèi)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(wú)關(guān)，工程產(chǎn)生的管理費(fèi)用隨規(guī)模增大所占投資比例而減少。因此，對(duì)于大規(guī)模的LNG工廠，在總產(chǎn)量一定時(shí)，單套裝置規(guī)模的擴(kuò)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(huì)大大降低工程投資[2]。

由此可見(jiàn)，以貿(mào)易為目的，市場(chǎng)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(yuǎn)油區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于油井距離集輸管網(wǎng)遠(yuǎn)，采用了單井拉油、天然氣就地燃燒放空的做法，不僅浪費(fèi)了能源，而且影響了環(huán)境。隨著對(duì)開(kāi)發(fā)要求的越來(lái)越嚴(yán)格，將來(lái)會(huì)造成許多偏遠(yuǎn)區(qū)塊無(wú)法開(kāi)采，而天然氣液化技術(shù)的發(fā)展為解決這個(gè)難題提供了途徑。將放空天然氣采用橇裝式液化裝置進(jìn)行液化，產(chǎn)品采用槽車外運(yùn)，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊密閉開(kāi)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(kāi)發(fā)中的試采過(guò)程，減少天然氣的放空。

小型橇裝式液化裝置，由于要實(shí)現(xiàn)車載式，規(guī)模不宜過(guò)大，通常在（3～10）×104m3/d之間。對(duì)于這種裝置來(lái)講，應(yīng)更多地考慮社會(huì)和環(huán)境意義，若考慮經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)在原料氣方面進(jìn)行政策激勵(lì)和平衡，從而避免資源的浪費(fèi)，在環(huán)保節(jié)能的要求下開(kāi)發(fā)天然氣。

2 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的LNG裝置，其產(chǎn)品主要用來(lái)進(jìn)入市場(chǎng)流通，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性就至關(guān)重要。裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性由市場(chǎng)產(chǎn)品的承受價(jià)格決定，若裝置的計(jì)算價(jià)格低于市場(chǎng)承受價(jià)格，則裝置運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)的。

裝置運(yùn)行主要的影響因素有原料氣價(jià)格、運(yùn)行能耗、LNG銷售價(jià)。運(yùn)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(fù)荷。以汽車外運(yùn)方式考慮，終端目的地計(jì)算價(jià)格如下：

目的地計(jì)算價(jià)格=原料氣價(jià)格+工廠內(nèi)處理費(fèi)用+運(yùn)費(fèi)

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

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

表1 外運(yùn)目的地價(jià)格計(jì)算

若外運(yùn)目的地價(jià)格低于當(dāng)?shù)豅NG的零售價(jià)，該市場(chǎng)是可以進(jìn)入的；若高于當(dāng)?shù)豅NG的零售價(jià)則該市場(chǎng)無(wú)效益。

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

3 設(shè)計(jì)原則

（1）工廠選址和布置。工廠站址的地理?xiàng)l件對(duì)工程投資影響較大，應(yīng)盡量選擇以下條件的站址：地質(zhì)條件穩(wěn)定，地勢(shì)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(yīng)對(duì)可能的站址進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，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(huì)直接影響建設(shè)周期和費(fèi)用，應(yīng)對(duì)整體布局進(jìn)行優(yōu)化，在保證安全、可靠的前提下，尋求最低的成本。可采取的措施有：裝置設(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(shì)有高差，盡量利用高差分區(qū)布置，減少土方平整費(fèi)用。

（2）工藝流程技術(shù)。LNG工廠主要的流程為預(yù)處理工藝和液化工藝。預(yù)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(jiǎn)潔、設(shè)備少的特點(diǎn)，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?duì)規(guī)模適應(yīng)性較強(qiáng)，該工藝還可細(xì)分，對(duì)100×104m3/d以下規(guī)模，可采用單級(jí)混合冷劑液化流程；對(duì)于100× 104m3/d以上規(guī)模，采用丙烷預(yù)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(yùn)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(jí)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?yàn)樵黾拥谋檠h(huán)的投資與混合冷劑壓縮機(jī)排量降低減少的投資基本相當(dāng)。

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

（4）項(xiàng)目管理運(yùn)行模式。在現(xiàn)代的LNG建設(shè)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)、采購(gòu)和EPC承包策略發(fā)揮著重要的作用，直接影響到項(xiàng)目的建設(shè)周期、設(shè)計(jì)工廠的費(fèi)用以及整個(gè)工程的質(zhì)量。若承包方能盡早參與到項(xiàng)目的規(guī)劃實(shí)施中，還可縮短工程周期。同時(shí)隨著工程建設(shè)技術(shù)的成熟，其技術(shù)規(guī)范也越來(lái)越詳細(xì)、明確，在滿足工廠技術(shù)要求的前提下，可以引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，以減少工程總費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

LNG液化工廠建設(shè)中，應(yīng)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(jì)余量，同時(shí)采用合適的項(xiàng)目管理運(yùn)行模式，從技術(shù)和管理兩方面降低工程總體費(fèi)用，降低成本，使產(chǎn)品的價(jià)格更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。液化天然氣工業(yè)的發(fā)展改善了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，減少了環(huán)境污染，能更好地服務(wù)于人民生活。

[1]周淑慧．LNG在我國(guó)內(nèi)河水運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)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(guó)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