最新版南京市CNG加气站项目可行性研究报告.docx
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最新版南京市CNG加气站项目可行性研究报告
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江苏省南京市CNG加气站项目
可行性研究报告
2005年4月
1总论3
1.1编制依据3
1.2编制原则3
1.3设计遵循的主要标准规范3
1.4项目背景和研究目的4
1.5研究范围5
1.6研究结论5
2子站工艺技术方案7
2.1工艺方案特点7
2.2撬装式压缩机系统配置特点7
2.3子站推荐方案说明8
2.4子站工艺部分主要工程量9
3主要设备选型10
3.l设计原则10
3.2天然气压缩机10
3.3加气机11
3.4子站拖车11
3.5地面储气瓶11
4主要辅助系统12
4.1自动控制12
4.2供（配）电13
4.4土建14
4.5消防及给排水16
4.6暖通17
4.7总图17
4.8道路17
5环境保护、安全工业卫生、节能18
5.1环境保护18
5.2安全工业卫生19
5.3节能19
6组织机构及人员编制19
7项目实施规划20
7.1第一期20
7.2第二期20
7.3第三期20
8投资估算21
9经济评价21
9.l编制依据21
9.2编制原则21
9.3成本费用测算22
9.4收入和、税金和利润估算22
9.5经济效益分析23
9.6经济评价结论23
1总论
1.1编制依据
南京市公交车、出租车现状及天然气气源条件。
1.2编制原则
1.2.1宗旨
有效开发利用天然气清洁能源，改善大气环境质量；合理调整城市能源结构，提高经济实效；改善人民生活质量，造福社会。
1.2.2标准
严格执行各项相关国家标准、行业标准及规范，优化项目总体方案和工程总体布局，确保项目质量优良。
1.2.3设备
认真研究对比国内外CNG加气站设备技术性能，在保证工艺先进水平的前提下，关键设备优选国外技术先进、性能可靠的装备，提高建设项目的整体技术水平，确保本项目建成后安全、优质、长期、高效运营。
1.2.4子站
用子站拖车从CNG母站将CNG运到子站，向子站供气。
CNG子站可建在城市输气管网无法达到的地方，由子站拖车向其供气，然后通过压缩机、地面储气系统、加气机向车辆加气。
子站与标准站相比，具有总压缩比低，压缩能耗低，站址灵活，方便车辆加气等优点。
1.2.5自控系统
系统自动化水平在满足工艺要求、系统安全及生产管理的前提下，优化测控点，力求仪表及自动控制系统达到最优性能价格比。
1.3设计遵循的主要标准规范
设计依据如下主要标准规范：
GBJ7-89建筑地基基础设计规范
GBJ10-89混凝土结构设计规范
GBJ11-89建筑抗震设计规范
GBJ16-87建筑设计防火规范
GBJ17-88钢结构设计规范
GBJ19-87采暖通风和空气调节设计规范
GBJ42-81工业企业通信设计规范
SYJ48-91原油和天然气工程建设站（厂）场总图设计规范
1.4项目背景和研究目的
1.4.1项目背景
南京市是江苏省省会，全省政治、经济、文化的中心，位于长江下游。
南京市现辖玄武、白下、秦淮、建邺、鼓楼、下关、雨花台、栖霞、浦口、大厂10个区和江宁、江浦、六合、溧水、高淳5个县，面积6598平方公里，人口518万，其中市区面积947平方公里，人口261.5万。
江苏省是全国的能源消费大省，目前，西气东输已惯通江苏省各大城市，在南京有江南、江北两个分输站。
1.4.2研究目的
在南京市建设CNG加气站项目，有利于有效利用宝贵的天然气资源，合理调整能源结构，改善城市城区大气环境质量，实实在在提高城市生活品位，保障人民身体健康。
在石油资源短缺，汽油、柴油不断涨价的情况下，利用CNG作为车用汽油、柴油替代燃料，既环保又经济，具有重要的现实意义。
1.5研究范围
本项目主要研究在南京市建设天然气加气子站，气源从中油恒燃公司在南京建设的两个母站获得。
子站位于市区交通便利处。
通过南京市的母站供给子站用气，加气子站网络，满足汽车加气。
1.6研究结论
1.6.1资源可靠
近年来随着国家环保政策和能源结构调整政策的出台，快速的拉动了CNG市场的发展。
我国的天然气资源丰富，西气东输的源头----塔里木盆地已探明储量达5680亿立方米，可以向东部地区稳定供气30年以上。
西气东输在南京市的两个门站和中石油在南京地区的两个大型母站可以从量上保证南京市的天然气供应，CNG在资源上能够得到保障。
1.6.2价格合理
目前，市场上车用燃料主要有三种，分别是成品油、LPG、CNG。
对CNG、LPG和汽油燃料的使用成本对比情况详见表1-1：
表1-1 公交车、出租车燃料操作成本比较表（按单车日行200km）
车种
燃料种类
单位价格
油耗当量
燃料消耗率/100km
单车日耗燃料费用
单车日节约费用
公交车
汽油
3.9元/L
1.00L
31.5L
245.70元
LPG
2.1元/L
1.10L
34.65L
145.53元
100.17元
CNG
2.1元/m3
0.90m3
28.7m3
120.54元
125.16元
出租车
汽油
3.9元/L
1.00L
10L
78.00元
LPG
2.1元/L
1.10L
11L
46.20元
31.80元
CNG
2.1元/m3
0.90m3
9.1m3
38.22元
39.78元
从表1-1可以看出，使用CNG和LPG作为汽车燃料均比传统燃料汽油经济节约，而使用CNG比使用LPG经济效益更为明显。
因此，发展CNG作为车辆燃用油的替代产品，必将会有广阔的市场。
1.6.3市场可靠
南京市现有公交车2800辆；出租车9000多辆。
公交车按每天行驶150公里，每百公里天然气消耗为汽油车29Nm3，每台公交车每天耗气为43Nm3。
出租车按每天行驶200公里，每百公里天然气消耗为9.1Nm3，每天每台出租车消耗天然气为18Nm3。
因此，若目前公交车和出租车全部改燃CNG，南京市日需CNG车用气为28.24×104Nm3。
考虑到每年新增公交车和出租车，以及公交车更新时将双燃料汽车改为天然气单燃料汽车，每年还将新增对车用天然气的消耗。
1.6.4投资规模
根据市场调研结果，目前南京市车用CNG日需28.24×104Nm3，考虑到南京市车辆的发展情况，本公司计划未来3年在南京市建设30座1×104Nm3加气子站，子站压缩机进气压力为3.0～20Mpa，配置CNG子站拖车45辆，拖车车头23辆。
具体投资规模见表1-2。
表1-2 南京市燃气汽车加气站项目投资规模
项目名称
实施时间
加气站子站规模及数量（座）
规模（Nm3/d）
数量（座）
一期
2005年
1×104
10
二期
2006年
1×104
10
三期
2007年
1×104
10
总计
30
本项目总投资为15000万元，各项经济指标见表1-3。
表1-3 项目经济评价结果
经济评价指标
计算指标
行业标准
财务内部收益率
24.80%
税后>10%
财务净现值
24813万元
>0
投资回收期
7.1年
<9年
通过上述技术经济分析表明，本项目技术方案属国外成熟的加气站成套技术方案，先进可行，经济上具有很好的财务盈利能力，投资风险程度较低，在经济上可行。
2子站工艺技术方案
本次设计子站的原料气为母站压缩气，工艺路线基本一致。
子站车压缩机地面储气瓶组加气机双燃料汽车
2.1工艺方案特点
a）调节系统
子站车上天然气的压力随时间变化逐渐降低，为保证压缩机进气压力平稳，使压缩机尽可能在其最佳设计点工作，站内设置一套调节系统。
子站车可以直接对加气机低压管送气；当子站车压力高于10MPa时，压缩机一级循环，二级工作；当子站车压力低于10MPa时，压缩机两级压缩。
b）全站安全监控系统
站内设置可燃气体报警器，监测压缩机房等处的泄漏天然气浓度，同时可燃气体报警器与压缩机控制柜联锁，当浓度超限时可自动切断压缩机进气。
c）自动化控制系统
站用压缩机装置实行高度自动化的控制管理，以可编程控制器PLC为核心，采用大量的温度及压力传感器实现设备的自动监控。
具有各级压力超压，油、水压低压报警和过载保护，故障显示等功能。
d）高压管道及设备的安全泄放
压缩机系统各级安全泄压天然气在压缩机房外集中泄放。
e）管理系统
在加气站装置配置中，可根据用户要求提供计算机经营管理系统，以适应用户多种模式的营销管理要求。
2.2撬装式压缩机系统配置特点
本压缩机系统采用撬装式结构，撬块内安装了压缩机、电机、控制系统、安全防护系统、风冷式冷却器、气体净化系统及回收系统，撬块外部配备具有隔音、降噪、防火作用的防护罩。
撬装式压缩机系统的主要功能如表2-1：
表2-1 撬装式压缩机系统配置
序号
配置
序号
配置
1
进气系统
8
优先控制系统
2
二级NuovoPignone压缩机
9
控制和操作撬体的计算机管理系统
3
级间混冷（空冷和水冷）系统
10
紧急停机系统
4
级间安全阀
11
排气管上的压力安全阀
5
电动马达
12
自动放散系统
6
压缩机进气自动保全电磁阀
13
全套的阀门、执行器
7
压缩机控制系统
2.3子站推荐方案说明
2.3.1工艺流程
图4-2CNG加气子站流程框图
子站拖车的压力为20.0MPa，与卸气管连接后，其中的高压气体可通过旁路管线给加气机直接充气。
如果有加气需求，子站车将作为低压储气瓶首先给三线加气机的低压管充气；如果一直有加气的需求，则地面储气瓶组的中压、高压两级气瓶将依次给三线加气机的中压和高压管充气，直到加气机加气结束。
子站车压力低于8.0MPa时，将断开旁路，全部通过压缩机加压；子站车压力低于3.0MPa时，停止从该子站车取气，用另一辆满负荷的子站车更换此子站车。
如果地面储气瓶组的压力不能满足加气机的需求，此时智能化的优先控制系统将给PLC一个信号，启动撬块上的压缩机，给地面储气瓶组补气到25MPa。
加压的顺序首先是高压气瓶，然后是中压气瓶。
当储气瓶组充满后，压缩机停机。
CNG加气子站的智能控制系统利用预设的优先控制程序，动态地控制整个加气站的加气过程，将CNG通过加气机直接给汽车加气，或者供给地面储气瓶组。
加气机一般按子站车→中压储气瓶→高压储气瓶的顺序取气。
在紧急情况下，优先控制盘内的电磁阀将切断子站车、压缩机和储气罐的CNG供应。
本套系统采用撬装式压缩机系统实现对气体的压缩，通过优先控制盘来对气体进行管理。
进入撬装式压缩机系统的气体，首先经过过滤和调节；子站车可以直接对加气机低压管送气；当子站车压力高于10MPa时，压缩机一级循环，二级工作；当子站车压力低于10MPa时，压缩机两级压缩。
压缩机系统的PLC（可编程序控制器）对整个系统进行信号采集、故障诊断、故障显示、优先顺序控制、顺序启动/停机等全过程管理，可以实现无人值守全自动工作方式。
2.3.2子站平面布置
CNG子站平面布置主要执行《汽车用燃气加气站技术规范》及《建筑设计防火规范》中有关规定。
按照《汽车用燃气加气站技术规范》，本站为三级站。
总体布局考虑充分利用建站地点己建设施，力求做到流程短、顺，布局合理紧凑，美观大方，保证安全生产，方便操作、施工和检修，减少
2.4子站工艺部分主要工程量
CNG子站工艺部分主要工程量为：
CNG压缩机、地面储气瓶组、加气机、站内连接工艺管线、阀门等。
每座CNG子站工艺部分主要工程量详见表2-2。
表2-2每座CNG子站工艺部分主要工程量
项目
规格
单位
数量
备注
天然气压缩机组
设计排气压力25MPa，排量1000Nm3/h
套
1
地面储气瓶组
PN321.3m3×3（水容积）
座
1
加气机
PN32流量20Nm3/min（双枪）
台
1
加气机
PN32流量60Nm3/min（双枪）
台
1
站内工艺管线
管线、阀门、管件、阀组
套
1
注：
专供公交车的加气站使用2台流量为60Nm3/min双枪加气机；专供出租车的加气站使用2台流量为20Nm3/min双枪加气机。
3主要设备选型
3.l设计原则
结合CNG站工艺需要，设备选型立足安全可靠，合理配置，既降低工程投资，又提高装置整体技术水平。
3.2天然气压缩机
天然气压缩机是本项目中的关键设备，只有天然气压缩机的安全可靠运行，才能保证装置的正常运行。
经比较可知，进口压缩机的投资和国产压缩机差别不大，但进口压缩机的运行成本低，维修工作量小，维修费用低，安装方便。
进口压缩机的无故障运行周期要比国产压缩机长得多。
对国产压缩机和进口压缩机有关指标进行对比，详见表3-1。
表3-1国产压缩机和进口压缩机指标对比
项目
进口压缩机撬块
国产压缩机
备注
方案特点
机械性能可靠，无故障运行时间8000小时，单机处理量大，系统配置完善。
备品备件价格较贵且运输较困难。
单机处理量小，无故障运行时间3000小时，维修频繁。
备品备件价格便宜供货方便。
压缩机运行
压缩机运行效率高
能耗比进口机组高10%
CNG加气站的能耗是其运行成本的主要组成部分，降低能耗的措施一是选择最佳的工艺方案，二是降低CNG压缩机组的能耗。
由于材料、制造工艺和结构设计等因素的限制，目前国内设备与进口设备之间在质量上还存在着很大差距。
在使用中主要体现在以下几个方面：
a）国外设备原则上不选用备用机组，而国内设备则反之，为了保证连续工作通常需要备用；
b）机组维护量差异很大，目前国外机组的维护周期一般在6000～8000h之间，而国内机组的实际运行水平则远远低于该水平；
c）国外机组成撬率高，而国内机组成撬率低，现场安装工作量大。
在自控水平方面，国内外压缩机组的差异较大。
尽管有部分国产机组今年来也采用了软启动和PLC控制等技术，但在控制对象、可靠性等方面仍存在较大的差异；国外压缩机组的自控水平明显领先于国产机组。
综上所述，在现阶段优先选用进口对称平衡式压缩机组。
3.3加气机
加气机按进气方式分为单线制、二线制和三线制。
根据国内外CNG加气站设备的运行经验以及南京市CNG项目的具体特点，建议选用三线制加气机。
CNG加气机按能力可分为适用于大客车加气（60Nm3/min）型和适用于小轿车加气（20Nm3/min）型两种，选型时可根据主要用户特点选型。
3.4子站拖车
子站拖车采用八只大瓶集束，总容积可达4550Nm3，储存气体压力为20MPa；拖车车头主要有斯太尔、北方-奔驰、红岩、东风等，建议采用斯太尔公司的产品，其具有马力大、运行状况好等优点。
3.5地面储气瓶
本次设计压缩机出口缓冲设施采用由大瓶组成的地面储气瓶，主要原因是，具有安全，占地少，附属设施少，提高加气速度，泄露点少，操作管理方便等优点。
每个子站配备一套3×1.3m3的站内储气瓶组，按1：
2的比例分成高、中两组配置。
4主要辅助系统
4.1自动控制
4.1.l设计原则
a）严格执行国家和地方有关方针、政策、规范和规定。
b）因地制宜，采用国内、国外成熟可靠的技术。
c）在满足工艺和生产管理需要的前提下，尽量简化数据采集点和控制回路。
d）根据实际情况，选择可靠性高，环境适应能力强的仪表。
4.1.2控制系统构成
由于整个加气站工艺流程简单，仪表检测点数量比较少，没有调节回路的组成，并且CNG压缩机自带PLC控制系统，根据控制系统的不同方案，分别选用PLC或常规仪表控制显示设备。
4.1.3设计内容
本工程检测仪表、控制仪表、关断系统主要包括：
（1）压气站出站流量检测
（7）储气罐出口压力检测
（2）加气站进站气源紧急切断
（8）加气枪入口流量检测
（3）加气站进站流量检测
（9）可燃气体泄漏检测
（4）加气站进站温度、压力检测
（10）火灾探测与报警
（5）分离缓冲罐液位就地、远传显示
（11）智能控制与管理系统
（6）压缩机进口、出口压力检测
4.1.4现场仪表选型
在满足工艺要求的前提下，力求仪表品种统一，减少备品备件品种，为仪表的维护提供方便。
所有仪表均为隔爆型，防护等级不低于IP65。
a）温度仪表
温度检测选用结构简单、维护量小、无漂移的隔爆型号自电阻（Pt100），精度A级，所有铂电阻配安装套管。
b）压力仪表
压力检测全部选用智能压力变送器。
c）流量仪表
天然气出压气站和进加气站流量检测均选用进口涡街流量计并进行温、压补偿，加气枪入口流量检测选用高压涡街流量计并进行温、压补偿。
d）紧急切断阀
考虑到进站气的露点比较低，可以用天然气作气源，因此进站紧急切断阀选用气动球阀。
e）可燃气体浓度检测与报警
对可能出现可燃气体的压缩机撬、加气区、储罐区进行监测，选用可燃气体报警器对可燃气体进行检测，浓度超标时进行报警，提示操作人员及时处理。
f）火灾探测与报警
车库内设感温、感烟探测器，信号传到火灾联动控制器。
g）其它
信号类型：
整个站内的压力、液位信号为4～20ｍA标准信号，流量信号为脉冲信号。
电缆类型：
模拟信号选用对绞屏蔽电缆，开关信号、铂电阻信号均选用屏蔽电缆。
站内的仪表均为隔爆仪表，防护等级不低于IP65。
h）显示与报警。
4.2供（配）电
4.2.l设计原则
4.2.1.1执行标准
严格遵循国家和地方有关方针、政策、标准和规范。
4.2.1.2供电
根据本工程用电负荷性质、用电容量、工程特点及地区供电条件，统筹兼顾，合理确定供电方案。
4.2.2用电负荷等级及预测
依据《气田天然气净化厂设计规范》（SY/TOOIl-96）规定，CNG子、母站用电设备负荷主要为二级负荷，应采用双回路电源供电。
4.2.3CNG子站供（配）电
子站用电负荷见负荷统计表4-1：
表4-1子站（1×104m3/d）用电负荷统计表
序号
负荷名称
安装容量（kW）
运行负荷（kW）
负荷等级
1
压缩机
75
60
二级
2
空冷器
11
9
二级
3
其它
20
15
三级
4
合计
106
84
最大能力时
由于CNG子站用电量较小，并且每一座子站所在地点不同，因此，具体工程量根据建站地点决定。
4.4土建
4.4.l设计原则
4.4.1.1依据项目建设要求，综合考虑地区地理环境、建筑物使用功能、结构施工、材料和建筑经济等方面问题，因地制宜进行设计。
4.4.1.2遵守国家及企业标准、规范、法规，建筑物设计做到“安全性、适用性、耐久性、经济性”。
安全性：
建筑结构应能承受在正常使用过程中可能出现的各种情况，在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
适用性：
建筑结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能。
耐久性：
建筑结构在正常维护条件下，能够完好地使用到设计所规定的年限。
经济性：
建筑选型、选材合理，节约资金，降低成本。
建筑物、构筑物设计在满足工艺使用功能以及经济性的同时，做到外观造型美观大方，与厂区环境相协调。
4.4.2设计范围
CNG母站建筑物主要包括：
配电室、控制室、综合办公楼、车库等建筑物，构筑物主要包括压缩机撬块基础、干燥撬块基础、分离缓冲罐基础、加气罩棚及基础、围墙、大门等。
CNG子站建筑物主要包括：
配电室、控制室、站房。
构筑物主要包括压缩机撬块基础、地面储气瓶基础、加气罩棚及基础、围墙、大门等。
建筑物在满足工艺要求的前提下，装饰以简洁明快为主，并以一定的线条色彩丰富立面效果。
4.4.3主要建（构）筑物作法
4.4.3.1建筑物
（l）配电室、控制室及操作间为一体房屋，18m×6m，采用砖混结构，混凝土地坪，建筑面积108m2。
（2）综合办公楼，30.9m×7.5m，主要为办公室、维修间等，二层砖混结构，外墙贴面砖，铺地砖地面，建筑面积400.8m2。
外墙厚度为37Om，内墙厚度为24Om。
采用钢筋险条形基础，并设地圈梁一道。
（3）汽车库，50m×9m，单层砖混结构。
（4）站房，18m×6m，主要为CNG子站办公室、维修间等，一层砖混结构，外墙贴面砖，铺地砖地面，建筑面积108m2。
4.4.3.2储气瓶
地面储气瓶基础采用钢筋混凝土结构。
4.4.3.3罩棚
加气罩棚基础为混凝土结构，罩棚为金属网架加外装修。
4.4.4防腐措施
4.4.4.1钢构件
钢构件除锈后刷防锈漆两道，再刷面漆一道。
4.4.4.2基础
所有基础地下部分侧面采用涂热沥青两道，基础底部铺沥青砂。
4.4.5CNG子站土建部分主要工作量
CNG子站土建部分主要工作量为站房、加气罩棚、设备基础、围墙等。
详见表4-2CNG子站土建部分主要工作量。
表4-2CNG子站土建部分主要工程量
序号
名称
单位
数量
结构类型
1
站房（18m×7.5m）
座
1
砖混结构
2
压缩机撬块基础
座
1
混凝土桩基
3
地面储气瓶基础
座
1
混凝土结构
4
加气罩棚及基础（18m×18m）
座
1
钢、混凝土结构
5
围墙
砖混结构
4.5消防及给排水
4.5.l设计原则
贯彻“预防为主，防消结合”的消防工作方针，正确处理生产和安全的关系，积极采用先进的防火和灭火技术，做到保障安全生产、方便使用、经济合理。
严格执行国家和地区有关工程建设的各项方针、政策、规定。
4.5.2CNG子站消防系统内容
4.5.2.l消防对象
子站为天然气压缩及充装装置，日处理天然气量为1×104m3，主要消防对象为生产装置区、储运区、加气区、站房室外消防用水量为10L/s，火灾时间按3小时计算，站房消防用水量为5L/s，火灾时间按2h计算，总用水量按一处着火最大用水量考虑。
满足规范要求。
室内外消防用水量按1OL/s考虑，即36m3/h。
4.5.2.2消防给水
子站消防给水采用市政消防给水管网水源，直接接入子站内。
4.5.2.3消防控制
一旦发生火灾，通过感温探头发出信号，操作人员开启灭火设施进行灭火。
4.5.2.4消防设置
站内设SS80-1.6地上式消火栓1套，消防管网管径为DN80，消防保护半径不大于150m。
管网中间设有必要的切断阀门。
如果建站地点距市政消火栓距离小于80m，可不设消火栓。
4.5.3灭火器配置
4.5.3.1CNG母站灭火器配置
根据《建筑灭火器配置设计规范》要求，母站内共设：
MF4磷酸钱盐干粉灭火器8具，综合办公楼每层4具；MF8磷酸续盐干粉灭火器共设18具，其中充气区设8具，压缩机撬块设4具，配电间设2具，仪表控制问设2具，工艺间设2具，并且均置于明显易于取用处。
4.5.3.2CNG子站灭火器配置
根据《建筑灭
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