LNG液化工厂建设经济性分析

梁翠萍 张海

LNG液化工厂建设经济性分析

杜丽民1武少国2梁翠萍1张海1

1中国石化中原石油工程设计有限公司2河南中原绿能高科有限公司

天然气作为清洁能源越来越受到青睐，其主要成分为甲烷。常压下，液化天然气体积是气态的1/625，储存温度-162℃，液化时经过预处理净化，气质洁净，所以采用液化天然气（LNG）的形式对天然气的储存、运输及合理利用都具有十分明显的优势。LNG液化工厂建设中，应在保证安全可靠的前提下，优化工程选址和平面布置，优选工艺流程技术，降低能耗，合理确定设计余量，同时采用合适的项目管理运行模式，从技术和管理两方面降低工程总体费用，降低成本，使产品的价格更有市场竞争力。

LNG；液化工厂；设计原则；经济；分析

天然气作为清洁能源越来越受到青睐，其主要成分为甲烷。常压下，液化天然气体积是气态的1/625，储存温度-162℃，液化时经过预处理净化，气质洁净，所以采用液化天然气（LNG）的形式对天然气的储存、运输及合理利用都具有十分明显的优势。同时，对LNG液化工厂建设提出新的要求，在保证工厂产量、安全性和可靠性的基础上尽可能降低吨产品成本，从而使产品的价格更有市场竞争力[1]。

1 建设规模的选取

通常来说，装置的规模与效益成正比，规模越大，效益越好。从技术上，单套液化装置的最大规模受关键设备的制约。目前国外装置规模达到4000×104m3/d，国外大规模LNG工厂，产品主要用于长距离贸易出口，采用远航船运输到需要资源的地区。国内建设的LNG工厂，与国外不同，产品主要用于近距离汽车外输贸易，规模相比要小得多。从不同规模的LNG工厂投资状况对比可以看出：规模的放大，主要是装置设备投资增长，辅助设施费用增加较少。这是由于装置数目相同的情况下，控制通信设施基本相同，生产操作人员数量是固定的，与规模无关，工程产生的管理费用随规模增大所占投资比例而减少。因此，对于大规模的LNG工厂，在总产量一定时，单套装置规模的扩大可以减少装置数量，不仅减少占地，缩短建设周期，还会大大降低工程投资[2]。

由此可见，以贸易为目的，市场充足的条件下，工厂建设规模宜大些，在工程建设中规模的选取更多地要考虑天然气资源。

在偏远油区开发过程中，由于油井距离集输管网远，采用了单井拉油、天然气就地燃烧放空的做法，不仅浪费了能源，而且影响了环境。随着对开发要求的越来越严格，将来会造成许多偏远区块无法开采，而天然气液化技术的发展为解决这个难题提供了途径。将放空天然气采用橇装式液化装置进行液化，产品采用槽车外运，实现区块密闭开发。装置采用车载橇装式，施工周期短，灵活且便于搬迁，还可适于气井开发中的试采过程，减少天然气的放空。

小型橇装式液化装置，由于要实现车载式，规模不宜过大，通常在（3～10）×104m3/d之间。对于这种装置来讲，应更多地考虑社会和环境意义，若考虑经济性，应在原料气方面进行政策激励和平衡，从而避免资源的浪费，在环保节能的要求下开发天然气。

2 运行经济性分析

对生产运行的LNG装置，其产品主要用来进入市场流通，运行的经济性就至关重要。装置运行经济性由市场产品的承受价格决定，若装置的计算价格低于市场承受价格，则装置运行是经济的。

装置运行主要的影响因素有原料气价格、运行能耗、LNG销售价。运行能耗中主要为电、燃料气、水、吸附剂、制冷剂、活性炭等，其中影响最大为电负荷。以汽车外运方式考虑，终端目的地计算价格如下：

目的地计算价格=原料气价格+工厂内处理费用+运费

其中工厂内处理成本包含了工程投入、运行能耗和税后行业基准收益率的产品处理费用。

以西部某地建设100×104m3/dLNG工厂为例，产品外输至全国各地，目的地价格估算见表1。

表1 外运目的地价格计算

若外运目的地价格低于当地LNG的零售价，该市场是可以进入的；若高于当地LNG的零售价则该市场无效益。

由计算结果看出，LNG工厂建设中要充分考虑目的市场距离，同时原料气的价格也是影响较大的因素。

3 设计原则

（1）工厂选址和布置。工厂站址的地理条件对工程投资影响较大，应尽量选择以下条件的站址：地质条件稳定，地势平坦，距离气源近且配套水、电等设施完善，交通方便[3]。通常理想的站址很少，因此应对可能的站址进行综合评价，在前期阶段比较工程概算，选取最佳站址。站内的平面布置会直接影响建设周期和费用，应对整体布局进行优化，在保证安全、可靠的前提下，寻求最低的成本。可采取的措施有：装置设备按流程顺序布置，减少管子管件的数量；管线尽量共架设置，减少结构支撑；若站址地势有高差，尽量利用高差分区布置，减少土方平整费用。

（2）工艺流程技术。LNG工厂主要的流程为预处理工艺和液化工艺。预处理工艺较为成熟，液化工艺的投资占到工厂总投资的约30%，影响最大。目前技术成熟的液化工艺有阶式制冷、膨胀制冷和混合冷剂制冷。膨胀制冷由于具有流程简洁、设备少的特点，在一些小规模（30×104m3/d以下）的液化装置中有采用。随着技术的发展，在建的装置多采用混合冷剂制冷。混合制冷工艺对规模适应性较强，该工艺还可细分，对100×104m3/d以下规模，可采用单级混合冷剂液化流程；对于100× 104m3/d以上规模，采用丙烷预冷混合冷剂液化流程，该工艺虽然增加了部分设备数量，但运行能耗却降低，规模越大，能耗降低越多。以120×104m3/d液化装置为例，与单级混合冷剂液化流程相比，能耗降低了10%，而工程投资差别很小，因为增加的丙烷循环的投资与混合冷剂压缩机排量降低减少的投资基本相当。

（3）设计余量。设计余量一般主要考虑以下因素：原料气参数及来气量的变化；运行中工艺采参数的变化；设备的运行余量；设计误差以及设备尺寸限制。通常设计余量上限取110%。

（4）项目管理运行模式。在现代的LNG建设项目中，设计、采购和EPC承包策略发挥着重要的作用，直接影响到项目的建设周期、设计工厂的费用以及整个工程的质量。若承包方能尽早参与到项目的规划实施中，还可缩短工程周期。同时随着工程建设技术的成熟，其技术规范也越来越详细、明确，在满足工厂技术要求的前提下，可以引入竞争机制，以减少工程总费用。

4 结语

LNG液化工厂建设中，应在保证安全可靠的前提下，优化工程选址和平面布置，优选工艺流程技术，降低能耗，合理确定设计余量，同时采用合适的项目管理运行模式，从技术和管理两方面降低工程总体费用，降低成本，使产品的价格更有市场竞争力。液化天然气工业的发展改善了我国能源结构，减少了环境污染，能更好地服务于人民生活。

[1]周淑慧．LNG在我国内河水运领域的应用探[J]．天然气工业，2013，33（2）：81-89.

[2]刘刚．LNG接收站建设综述[J]．油气田地面工程，2013，32（7）：100．

[3]刘毅军．中国天然气产业链“十二五”整体规划透视[J]．天然气工业，2013，33（2）：105-109.

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.011