城市天然气利用工程可行性研究报告.docx
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城市天然气利用工程可行性研究报告
城市天然气利用工程
可行性研究报告
前言
2004年，中国的石油需求在2.7亿吨上下，但产能只有1.7亿吨。
2005年，中国石油需求量达到2.9亿吨，进口量超过1亿吨，中国对进口石油的依存度达到37％。
2010年预测中国的石油需求量为3.2亿吨，届时进口量将达1.6亿吨。
很多业内人士认为，能取代石油成为世界主要能源消费的，不是风力、潮汐、太阳能，而是天然气。
以2004年西气东输一线投产为标志，我国已进入了天然气时代，280个城市现已有管道天然气。
目前，国际上天然气在一次能源消费中的比例已达到25％，2008年我国天然气在一次能源消费中的比例仅为3.2％。
根据中国燃气协会的预测，2010年我国天然气的需求量将达到1100亿m3，2015年天然气的需求量将达到1600亿m3。
随着环境污染问题的日益突出，调整能源结构，改善大气环境、增加绿色能源（天然气）的使用量是必然的选择。
目前，世界正处在以天然气取代石油而成为首要能源的过渡时期，国际能源界普遍认为：
今后世界天然气产量和消费量将会以较高的速度增长，2025年以后世界天然气产量将超过煤炭和石油，成为世界最主要的能源。
因此，二十一世纪将是天然气的世纪。
为了适应国民经济发展的需要，我国天然气工业必须要有一个较快的发展速度。
这不仅是为了改善能源结构，提高能源利用率，促进工业生产，而且也是为了改善和缓解我国能源的运输压力和保护生态环境，对我国实施二十一世纪可持续发展战略具有重大的意义。
随着世界天然气气田的不断发现和探明，天然气的应用将越来越显示出其重要地位，各国专家都认为压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）是当前最适合的汽车替代燃料。
受镇原县万世天然气有限公司的委托，我公司各专业技术人员对编制《可行性研究报告》所需要的外部条件，会同城市有关建设部门和镇原县万世天然气有限公司的有关人员进行了必要的现场勘察，并就工程建设的有关问题进行了研究，于二OO九年九月完成了编制工作。
在设计文件的编制过程中，我们得到了相关部门的积极配合和大力支持，对此深表谢意。
概述
1.1项目概况及编制依据
1.1.1项目名称：
甘肃镇原县城市天然气利用工程可行性研究报告。
1.1.2委托单位：
镇原县万世天然气有限公司
住所：
庆阳市镇原县金龙工业发展区
法人：
朱世明
注册资本：
1000万元（庆阳市万世天然气有限公司控股70％）
1.1.3编制依据
①《镇原县城市总体规划（2008～2025年）》，陕西省城乡规划设计研究院。
②《镇原县开发镇探1#天然气井及城市气化工程项目建设合同》，镇原县人民政府与庆阳市万世天然气有限公司。
③《关于庆阳市万世天然气有限公司申请在我县开发利用镇探1#井和实施天然气供气工程立项的答复函》，镇原县发改委镇发改发[2009]83号。
④《建设项目选址意见书》，镇原县城乡规划局。
⑤《市政公用工程设计文件编制深度规定》，国家建设部建质（2004）16号，2004年1月。
⑥建设单位提供的设计委托书和有关设计基础资料。
1.1.4编制原则
①工程建设以“安全第一、保证供应”为指导思想，确保工程的优质、高效、低投入，完成后能发挥最大的经济效益、社会效益和环保效益。
②在城市总体规划指导下，遵循国家有关规定、规程和规范，做到统筹兼顾，远近结合，留有发展余地。
③严格执行国家及行业颁发制订的有关标准、规范和规定，严格遵守“三废”排放标准，各类建、构筑物的防火、防爆等级标准和安全卫生标准等。
④贯彻城市燃气为用户服务、为生产发展服务、为经济建设服务的方针，合理确定供气对象、供气比例和供气价格，在气化居民用户、商业用户的同时，适当发展采暖和天然气汽车用气。
⑤在保证安全供气的基础上，积极采用成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料，使其在技术上先进可靠，经济上节约合理。
1.1.5采用的主要法规标准及规范
《中华人民共和国安全生产法》2002.6.29
《中华人民共和国消防法》2008.10.28
《城镇燃气设计规范》GB50028-2006
《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002（2006年版）
《城镇燃气技术规范》GB50494-2009
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）
《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-1998
《环境空气质量标准》GB3095-1996
《声环境质量标准》GB3096-2008
《工业企业厂界环境噪声排放标准》GBl2348-2008
《化工企业静电接地设计规程》HG／T20675-1990
《输送流体用无缝钢管》GB／T8163-2008
《低压流体输送用焊接钢管》GB／T3091-2008
《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第一部分：
管材》
GBl5558.1-2003
《建筑地面设计规范》GB50037-1996
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年局部修订版）
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《供配电系统设计规范》GB50052-95
1.2城市和城市燃料概况
1.2.1城市概况
镇原县位于甘肃省东部、庆阳市西南部黄土塬区，地理坐标为东经106°44′一107°36′，北纬35°27，-36°16′，属陇东黄土高原沟壑区和黄土丘陵沟壑区第二副区。
东邻西峰区、庆城县，西接宁夏彭阳县，南界平凉市崆峒区、泾川县，北靠环县，南北长91.21公里，东西宽78.3公里，面积3500平方公里。
县内属半湿润半干旱的大陆性温带季风气候，干旱少雨，冬季严寒，夏季酷热，四季分明，冬、春季节多西北风，风力一般4—6级，最大风力10级，年平均降雨量560.06毫米，多集中于7、8、9三个月。
占全年58.3％。
年最大降雨量866.3毫米，年最小降雨量363.8毫米。
最大月降雨量为213毫米，最大小时降雨量为58.1毫米。
每年11月下旬至来年3月为霜冻期，气温变化较大，降雨少，仅占9％，年平均气温9.5℃，最高可达39.6℃，最低-22℃。
县内河谷错综复杂，主要由黑河、蒲河、交口河、茹河、洪河等及其支流组成，它们均发源于六盘山系，由西北流向东南，纵贯全境呈扇形流入泾河。
全县大小沟谷共382条，其中常年有水的沟135条。
县内交通较为便利，全县19个乡镇全部通了公路，其中通油路乡镇14个，占73.7％。
公路密度5.87公里／平方公里。
向西可达平凉、兰州，向东至西安、郑州，南通宝鸡。
全县农业产业化程度不高，农民增收缓慢，经济结构性矛盾突出。
工业发展十分缓慢，二产比例仅为18％，工业极不发达，企业规模小，产值低，吸纳人口就业能力不足。
矿产资源有煤、石油、铁矿及石灰石、石英砂等建筑原材料。
在我国能源、原材料紧缺的宏观环境下，资源开发会对地方经济发展起到极大的促进作用。
全县产业布局以农业发展为主，北部重点发展林、牧业；中北部重点发展种植业、畜牧养殖业；中部茹河沿线以种植业为主：
南部以特色林果业为主。
1.2.2城市燃料概况
（1）当地燃料市场现状
镇原县城目前民用燃料主要以煤和液化石油气为主，使用液化石油气的用户中有相当一部分是液化石油气与煤进行交替使用。
液化石油气气源来自庆化厂等地，在县城东南方向有一处液化石油气储配站，储气规模50立方米，每日天供气能力约为200瓶，居民气化普及率为40%。
（2）天然气与几种常见燃料的比较
1）天然气与液化石油气
用于燃料的天然气主要是气田气、油田气和凝析气田气，是烷属烃（CnH2n+2）的混合物，甲烷（CH4）含量一般为90%左右，另外还
含有乙烷、丙烷、丁烷和少量非烃类的二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氮、氦等气体以及有机硫和水等，其热值大于31.4MJ/m3。
液化石油气主要来源于炼油厂石油气和油田伴生气。
是一种低碳数的烃类混合物，主要成份是含有3～4个碳原子的烃类化合物，如丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷等，另外还含有少量的甲烷、乙烷、戊烷、乙烯、戊烯和微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物，其低热值约为45.1～45.9MJ/Kg（液态）或87.8～108.7MJ/m3（气态）。
2004年我国液化石油气商品生产量为1200×104t，净进口量为635.42×104t，共消耗1835.42×104t。
液化石油气主要消耗对象是化工和燃料。
①价格比较
购买相同热值的燃气，不同燃气价格比较见下表：
燃气价格比较表
名称
热值
售价
单位热值价
备注
管道天然气
34.0MJ/m3
1.85元/m3
0.0544元/MJ
液化天然气
39.57MJ/m3
3.8元/m3
0.096元/MJ
瓶装液化气
41.8MJ/kg
80.0元/瓶
0.128元/MJ
管道液化气
102.41MJ/m3
13.5元/m3
0.1318元/MJ
LPG混空气
53.04MJ/m3
6.00元/m3
0.113元/MJ
压缩天然气
36.19MJ/m3
3.10元/m3
0.086元/MJ
由上表可见，使用天然气比液化石油气更经济。
②使用安全性比较
天然气与液化石油气的部分物理性质见下表：
天然气与液化石油气的部分物理性质
物理性质
天然气
液化石油气
相对密度
0.58~0.62（相对空气）
1.5（相对空气）
0.5~0.6（相对水）
着火温度
540℃
450℃
自燃点
650℃
493℃
与空气混合爆炸浓度
5~15%
1.5~9.5%
从上表可知，天然气比空气轻，少量泄漏进入大气时容易扩散，不容易形成爆炸性混合物。
其着火温度、在空气中形成爆炸性混合物的比例均比LPG高，使用相对安全。
液化石油气在常温常压下呈气体状态，略增加压力或降低温度就会变为液态，在气温较低的地区使用时易产生回凝，严重时会堵塞用气设备使供气不正常；液化石油气比空气重，泄漏进入大气时容易在低洼处或空气流动差的地方集聚，形成爆炸性混合物。
在空气中形成爆炸性混合物的下限较低，其火灾、爆炸危险性大大高于天然气。
所以，使用天然气比液化石油气更安全。
2）天然气与其它燃料的污染物排放量比较
国内外的研究均证明，SOx和NOx是产生酸雨的主要物质，要减少SOx和NOx的排放量，只能改变燃料结构。
几种燃料燃烧排放物比较如下表：
不同燃料的能耗％及SOx、N0x的排放量比较表
排放物
燃料
SOx%
NOx%
SOx及NOx%
能耗%
天然气（LNG）
无
13
7
30
煤
80
31
58
21
燃油
18
25
21
19
汽油
1
28
13
19
其他（液化石油气、炼厂废气等）
1
3
1
11
从上表数据可知：
在全部人工排放的SOx和NOx总量中，天然气产生的NOx只占13％。
占全部SOx及NOx排放总量的7％，而其热量占石化燃料（煤碳、石油、天然气）能耗总量的30％。
天然气燃烧产物中S02（即酸雨的前驱物）要比其他石化燃料少得多，颗粒物也比石化燃料更低。
一氧化碳排放量也比与之竞争的燃料少。
在许多情况下，天然气的NOx排放比燃油少，在绝大多数情况下比煤少。
在烃类方面，许多天然气燃烧的排放物是一种非活性烃类，不与NOx结合生成烟雾。
所以，使用天然气对环境保护极为有利。
3）天然气与电能燃料的比较
1Kw.h电力能的发热量为3.6×106J，1m3天然气的低热值在34×106J，以热值计，1m3天然气相当于约10.0度电。
如果平均电价为0.55元／度，使用10度电的均价约为5.5元。
若加上电价计算时的其他费用，用电的成本还要高一些，其综合价不会低于6.0元/10度。
在目前条件下，仅从热值角度考虑，使用天然气的经济效益高于用电。
从节能的角度考虑，由于将电能转换为燃料时造成能源损失较大，将电能转换为热能使用是不经济的，所以国家能源导向历来不支持居民使用电炉。
从目前世界能源消费现状看，即使在核电已相当普及的国家，其民用燃料仍然是以天然气为主。
1.3建设的必要性
1.3.1满足城市发展的需要
以2004年西气东输一线投产为标志，我国已进入了天然气时代，280个城市现已有管道天然气。
目前，国际上天然气在一次能源消费中的比例已达到25％，2008年我国天然气在一次能源消费中的比例仅为3.2％。
根据中国燃气协会的预测，2010年我国天然气的需求量将达到1100亿m³，2015年天然气的需求量将达到1600亿m³。
天然气利用工程的建设与供水、供电、道路、通讯等设施的建设一样，可以完善城市的基础设施，进一步优化投资环境，促进城市的发展和对外开放。
对于实现可持续发展战略，优化能源结构，推动城市建设和经济增长，具有积极的促进作用。
1.3.2满足环境保护的需要
依据镇原县环境监测资料，城区大气主要污染物有粉尘、S02、烟尘、氮氧化物、粉煤灰、TSP等。
主要污染源有燃煤锅炉、啤酒厂、砖瓦厂、汽车尾气等，大气污染中S02和TSP浓度较高，大气质量状况为Ⅱ级，属烟煤型污染。
由于城市经济仍处于初级发展阶段，环境压力日益增大，环境污染治理成本高，治理资金缺口大，技术设备总体水平不高，不能适应经济发展的需要。
随着人口与经济的迅速发展，城市生产、生活的热能需求将大幅度上升，对城市环境空气质量的影响将进一步加大，如不加大环境治理力度，采取有效措施，环境空气质量将会进一步恶化。
天然气利用工程为促进环保工作的深入开展提供了良好的外部条件，为改善城市的大气质量提供了强有力的支持。
与燃煤相比，可以减轻燃煤而带来的低空大气污染和城市垃圾，环保效果十分明显。
1.3.3改善居民生活质量
随着人民生活水平的不断提高，住房条件的不断改善和生活节奏的加快，迫切需要洁净、高效、方便、快捷的生活燃料代替燃煤。
因而，当地已有部分居民使用了瓶装液化石油气。
但是，瓶装液化石油气与管道天然气相比，存在安全性差、残液难处理、价格波动大、换气不方便的缺点。
因此，居民用户迫切希望早日用上洁净、方便、价廉的天然气。
1.3.4气源条件
按照2009年5月庆阳市万世天然气有限公司与镇原县人民政府签订的《镇原县开发镇探1#天然气井及城市气化工程项目建设合同》，庆阳市万世天然气有限公司正在开发镇探1#天然气井，建设CNG加气母站。
CNG加气母站近期设计加气规模为2×104Nm³/d，远期为5×104Nm³/d，计划今年年底建成，具有向县城运输压缩天然气的可能性。
另外，“西气东输”二线天然气管道在镇原县西北方向的平泉镇建有分输站，距离镇原县城约20多公里。
2010年建成通气后，负责向平凉和庆阳地区供气。
因此，也具有向镇原县敷设长输管道的可能性。
所以，本项目近期（2015年前）是以压缩天然气为气源，先使镇原县早日用上天然气；中远期（2015年后）则是以“西气东输”二线长输管道为气源，最终达到设计供气规模。
1.4编制范围
本设计编制的范围包括：
新建CNG储配站、CNG加气子站的工艺系统和建筑、结构、电气、给排水、暖通等配套设施，县城城区天然气中压输配管网及调压装置。
目前，由于上游长输管道的供气条件尚不明确，因此本项目在储配站内预留了远期建设高中压调压站工艺装置的用地，但不包括该项工程内容。
1.5工程概述
1.5.1工程名称、业主、设计单位及工程规模
工程名称：
甘肃镇原县城市天然气利用工程
工程业主：
镇原县万世天然气有限公司
设计单位：
宝鸡市同昌燃气工程设计有限责任公司
供气规模（-2025年）：
1707×104Nm³/a，年平均日供气量6.67×104Nm³/d。
1.5.2工程概况
镇原县城市天然气利用工程近期（2015年前）是利用镇探1#天然
气井建设天然气加气母站，通过CNG运瓶车向城区供应压缩天然气；远期（2015年后）是利用“西气东输”二线天然气长输管道向城区供气。
供气对象为城区居民、公共建筑、商业、采暖、燃气汽车和工业用户，至2025年上述用户年用气量为1707×104Nm³/a，其中：
居民用户年用气量为544×104Nm³/a、商业用户年用气量为163×104Nm³/a、采暖空调用户年用气量为440×104Nm³/a，燃气汽车年用气量175×104Nm³/a，工业用户年用气量330×104Nm³/a，未可预见量85×104Nm³/a。
本工程计划2010年3月开工建设，2010年6月投产供气。
镇原县城市天然气利用工程由CNG储配站、CNG加气子站、城区输配管网、调压装置等项目构成。
CNG储配站和CNG加气子站毗邻建设，站址位于县城东部的金龙工业区，县消防支队对面。
站内主要由CNG减压区（橇装）、CNG加气子站工艺区、储气设施、加臭装置等工艺设施构成；输配管网主要由城区中压管网、调压柜（箱）支管道、低压庭院管道和室内管道、表灶等用具构成，工程总投资3155.96万元。
1.5.3本工程主要技术经济指标
本工程主要技术经济指标
序号
指标名称
单位
2025年
1
年供气量
104Nm3/a
1707
2
年平均日供气量
104Nm3/d
6.67
3
气化居民户数
万户
2.3
4
居民管道气化率
%
80
5
中压管道总长度
公里
27.98
5.1
dn200
0.67
5.2
dn160
5.35
5.3
dn110
9.69
5.4
dn90
6.27
5.5
dn63
6
6
穿跨越工程
处
4
6.1
泄洪渠（宽6米、深2米）
2
6.2
茹河（宽200米、深3米）
2
7
调压装置
套
200
8
CNG储配站
座
1
8.1
站区占地面积
㎡
7978
8.2
建、构筑物占地面积
㎡
1446.36
8.3
绿地率
%
32.6
8.4
建、构筑物利用系数
%
18.1
8.5
容积率
0.21
9
劳动定员
人
68
10
总投资（不包括庭院户内工程）
万元
3155.96
11
税后财务内部收益率
%
13.6
12
税后财务净现值
万元
1487.6
13
税后投资回收期
年
10.6
2、供气规模及气化范围
2.1供气原则、气化范围及气化率
2.1.1供气原则
（1）大力发展城市居民用户。
（2）积极发展商业和公共建筑用户，尤其是燃煤和燃非洁净燃料污染较大的用户。
（3）改造具备条件的小型燃煤、电锅炉。
（4）鼓励发展CNG燃料汽车用气。
2.1.2气化范围
本工程确定的供气范围为《镇原县城市总体规划》（2008—2025）所界定的县城城区。
2.1.3气化率
气化率应根据城市人口规模、管道燃气的现状及工程实施的进度安排而确定。
镇原县城市现状人口为42229人，其中非农业人口19181人，农业人口15048人，暂住人口8000人（包括在县城上学的中学生）。
城市总体规划近期（2015年）规划人口为7万人，远期（2025年）规划人口为10万人。
根据镇原县实际情况，结合周边同等城市燃气运行的经验，确定镇原县城市天然气气化率如下：
2015年规划人口7万人，气化率60％，气化人口4.2万人；
2025年规划人口10万人，气化率80％，气化人口8万人。
2.2气源
本项目近期（2015年以前）是以压缩天然气为气源，先使镇原县早日用上天然气；远期（2015年以后）则是以省内长输管道为气源，最终达到设计供气规模。
2.3各类耗热定额
2.3.1天然气组分及特性
①天然气组分
序号
组分
体积%
1
CH4
96.226
2
C2H6
1.770
3
C3H8
0.300
4
iC4
0.062
5
nC4
0.075
6
iC5
0.020
7
nC5
0.016
8
C6
0.051
9
C7
0.038
10
N2
0.967
11
其它
0.475
其中：
C02≤3％，H2S<20mg/m³
②主要物理性质
相对密度0.5796（0℃，101.325kPa）
低发热值33.812MJ／m3
高发热值37.505MJ／m3
华白指数50.70MJ／Nm3
燃烧势38
爆炸极限4.98～14.96％
运动粘度1.38×10-6㎡/s
密度0.76kg/Nm³
2.3.2居民生活耗热定额
影响居民用气量的因素很多，如住宅内炊事和热水器的类型和数量，地区性生活习惯，居民日常生活费用支出水平及增长率，地区的气候条件，家庭生活服务设施的社会化普及程度及居民利用程度等等。
根据城市的具体情况，参照毗邻地区耗热定额，居民耗热定额取55×104kcal/人·年（约2300MJ／人·年）。
2.3.3商业用户耗热定额
商业用户是指政府机关、学校、医院、托幼、宾馆、写字楼、商场、企事业单位的职工食堂等。
影响商业用户用气量的因素包括地区的气候条件，居民使用公共服务设施的普及程度，用气设备的性能、效率、运行管理水平和使用均衡程度等。
参照《城镇燃气设计规范》GB50028推荐的数值，综合考虑商业用户的发展情况，确定耗热定额如下表：
商业用户耗热指标
序号
公共设施用户类别
耗热定额
折合为耗气指标
1
医院
住院部
4187MJ/床·年
123.83m3/床·年
2
旅馆
有餐厅
5024MJ/床·年
148.59m3/床·年
无餐厅
1047MJ/床·年
30.97m3/床·年
3
饮食业
9211MJ/座·年
272.42m3/座·年
4
托儿所
幼儿园
全托
2512MJ/人·年
74.29m3/人·年
半托
1675MJ/人·年
49.54m3/人·年
5
职工食堂
2303MJ/人·年
68.11m3/人·年
6
中小学
417MJ/人·年
12.33m3/人·年
2.3.4采暖空调用户耗热定额
采暖锅炉全年运行时间按120天计，工作月份为11月、12月、1月和2月。
每天满负荷工作按5小时。
采暖锅炉每蒸吨满负荷工作天然气耗量为80m³/h。
直燃机组全年运行时间按200天计，工作月份为6月、7月、8月、11月、12月、1月和2月。
每天满负荷工作按5小时。
直燃机组每蒸吨满负荷工作天然气耗量为80m³/h。
2.3.5燃气汽车耗热定额
根据汽车类型，按其百公里耗油量折算成天然气用量。
公交车和出租车耗油量如下：
公交车：
30升／100公里·辆
出租车：
10升／100公里·辆
改装天然气后各种车辆耗气量按以下计算
公交车：
29m³／100公里·辆
出租车：
9.7m³／100公里·辆
2.4不均匀系数
2.4.1居民用户
居民用户的用气量随月、日、时的变化，有很大的不均匀性，要准确的确定某城市的用气不均匀系数，需要大量而详细的统计数据，通常以附近城市现有管道煤气或管道液化石油气的统计数据为依据。
结合本项目的实际情况，根据现在居民用户的燃料使用规律，参照《城镇燃气设计规范》GB50028推荐的不均匀系数范围，借鉴毗邻城市的实际运行：
I况，确定本地居民用户不均匀系数如下：
月高峰系数：
Km=1.20
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