煤制天然氣項(xiàng)目調(diào)峰必要性及可行方式比較

周漢雄 張琳 趙亮

摘 要：介紹了煤制氣項(xiàng)目存在的調(diào)峰問題，梳理了項(xiàng)目實(shí)際的調(diào)峰需求，提出了儲(chǔ)氣庫、LNG、煤制甲醇、下游大用戶調(diào)峰等方式，并從技術(shù)應(yīng)用、投資規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益三方面進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為煤制甲醇調(diào)峰是最為可行且經(jīng)濟(jì)效益最好的方式。

關(guān)鍵詞：煤制天然氣;調(diào)峰;儲(chǔ)氣庫;LNG;甲醇

作為對(duì)國(guó)產(chǎn)常規(guī)天然氣供應(yīng)的有效補(bǔ)充，煤制天然氣近年來在得到了長(zhǎng)足發(fā)展，通過一些項(xiàng)目的實(shí)踐取得了相應(yīng)技術(shù)成果，建成的內(nèi)蒙古大唐克旗項(xiàng)目、內(nèi)蒙古匯能項(xiàng)目、新疆慶華項(xiàng)目等均可穩(wěn)定產(chǎn)氣。但由于缺乏自主調(diào)峰手段，在市場(chǎng)用氣低谷時(shí)受制于限產(chǎn)要求，導(dǎo)致項(xiàng)目效益受到較大影響，所以如何調(diào)峰是煤制氣項(xiàng)目亟需解決的問題。

1 調(diào)峰的必要性

1.1 項(xiàng)目的實(shí)際需求

裝置穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行是所有大型工程效益最大化的關(guān)鍵要素，煤制氣項(xiàng)目同樣如此，產(chǎn)品天然氣是連續(xù)生產(chǎn)并注入管網(wǎng)的。但下游的用氣規(guī)律卻是不均衡的，尤其是北方冬夏季需求差巨大。目前建成煤制氣項(xiàng)目基本是躉售給中石油，產(chǎn)品直接注入中石油長(zhǎng)輸管網(wǎng)，但在用氣需求低谷時(shí)，中石油依然會(huì)要求限制產(chǎn)量并增加調(diào)峰管理費(fèi)用（約0.3元/m3），這就對(duì)上游天然氣生產(chǎn)企業(yè)造成很大的運(yùn)行壓力。目前已知大唐克旗、新疆慶華等項(xiàng)目由于缺乏自主調(diào)峰能力，均計(jì)劃增設(shè)相關(guān)裝置以解決調(diào)峰問題。

1.2 調(diào)峰規(guī)模需求

以大唐克旗項(xiàng)目為例，項(xiàng)目目標(biāo)市場(chǎng)北京市近年的調(diào)峰比例約25%，并呈逐年升高趨勢(shì)，中石油近年淡季對(duì)大唐克旗項(xiàng)目一期日產(chǎn)限供氣量約300萬m3，即生產(chǎn)負(fù)荷限產(chǎn)25%。由此計(jì)算，年產(chǎn)40億m3煤制天然氣項(xiàng)目調(diào)峰規(guī)模約為10億m3/年。

2 煤制天然氣調(diào)峰方式

2.1 儲(chǔ)氣庫調(diào)峰

地下儲(chǔ)氣庫是公認(rèn)的儲(chǔ)量大、經(jīng)濟(jì)性好且適用范圍廣的調(diào)峰方式，但受地質(zhì)條件以及管控機(jī)制等因素影響，儲(chǔ)氣庫建設(shè)速度遠(yuǎn)跟不上天然氣消費(fèi)量增漲速度，現(xiàn)有儲(chǔ)氣庫能力明顯不足。目前利好消息是國(guó)家油氣管網(wǎng)公司成立已經(jīng)勢(shì)在必行，儲(chǔ)氣庫將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，預(yù)計(jì)未來將發(fā)揮更大的作用。

2.2 LNG調(diào)峰

近年來LNG調(diào)峰已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于城市燃?xì)庵?。目前，煤制天然氣?xiàng)目還沒有LNG調(diào)峰應(yīng)用案例，但內(nèi)蒙古匯能煤制氣項(xiàng)目一期產(chǎn)品全部為液化天然氣，且運(yùn)行情況良好，這也印證了增設(shè)液化路徑進(jìn)行調(diào)峰的可行性。但LNG調(diào)峰較適用于小規(guī)模裝置，且同樣存在淡季銷售問題，是否能解決煤制氣項(xiàng)目較大規(guī)模調(diào)峰問題還需要進(jìn)一步研究。

2.3 甲醇調(diào)峰

以煤基生產(chǎn)化學(xué)品的工藝路線在前端氣頭部分基本相同，以煤制甲醇和煤制天然氣為例，在氣化、變換、凈化等工藝單元基本相似，區(qū)別僅為末端甲醇化和甲烷化單元，即以生產(chǎn)甲醇作為煤制氣調(diào)峰是對(duì)原項(xiàng)目調(diào)整最小的方式。

3 各類調(diào)峰方式對(duì)比

3.1 技術(shù)應(yīng)用

3.1.1 LNG調(diào)峰

根據(jù)《煤制合成天然氣》GB/T 33445-2017可知，煤制氣與常規(guī)氣的指標(biāo)基本相同，可采用通用的液化方式，即串聯(lián)液化裝置，同時(shí)生產(chǎn)SNG和LNG產(chǎn)品。根據(jù)建成項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，LNG調(diào)峰適用于規(guī)模較小項(xiàng)目。

3.1.2 甲醇調(diào)峰

當(dāng)甲醇調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，煤制氣氣化、變換、凈化、空分、硫回收等裝置運(yùn)行均無變化，僅需調(diào)整粗煤氣的氫碳比即可滿足從甲烷產(chǎn)品到甲醇產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，即在凈化工序后，與甲烷化并聯(lián)甲醇化裝置，可同時(shí)生產(chǎn)SNG和甲醇產(chǎn)品。

3.1.3 大用戶調(diào)峰

按建成項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，想實(shí)現(xiàn)直接與下游用戶聯(lián)通，需自行建設(shè)輸氣管線，如大唐克旗項(xiàng)目自籌資金建設(shè)320公里管線。具體管線路由及長(zhǎng)度需根據(jù)用戶位置確定，有一定不可控制性。

3.2 投資規(guī)模

以40億Nm3/年煤制氣項(xiàng)目為例，調(diào)峰規(guī)模為10億Nm3/年。采用儲(chǔ)氣庫調(diào)峰，不需增加工程量及投資;采用LNG調(diào)峰，需增設(shè)300萬Nm3/天液化裝置，投資約增加10億元;采用甲醇調(diào)峰，需增設(shè)200萬噸/年甲醇裝置，投資約增加10億元;采用下游大用戶調(diào)峰，預(yù)計(jì)需建設(shè)專用輸氣管線，根據(jù)建成項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，投資約1000萬元/公里。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

為了便于比較，運(yùn)用某稅后內(nèi)部收益率為9%的40億Nm3/年煤制氣項(xiàng)目的財(cái)務(wù)測(cè)算模型，按10億Nm3/年的調(diào)峰規(guī)模，將不同調(diào)峰方式所增加的投資、收入、成本等信息輸入并進(jìn)行測(cè)算。測(cè)算稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率變化結(jié)果為：采用儲(chǔ)氣庫調(diào)峰（調(diào)峰費(fèi)按0.3元/m3計(jì)算）下降0.5個(gè)百分點(diǎn)為8%;采用LNG調(diào)峰（按3個(gè)月生產(chǎn)LNG，取平均市場(chǎng)銷售價(jià)格計(jì)算）上升0.2個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到8.7%;采用甲醇調(diào)峰（按3個(gè)月生產(chǎn)甲醇，取平均市場(chǎng)銷售價(jià)格計(jì)算）上升0.6個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到9.1%;采用大用戶調(diào)峰（按建設(shè)100公里管線，不繳納管輸費(fèi)用）下降1個(gè)百分點(diǎn)為7.5%。

綜上所述，煤制氣項(xiàng)目設(shè)置調(diào)峰措施是十分必要的，否則在天然氣需求淡季項(xiàng)目效益將會(huì)受到較大影響。從技術(shù)應(yīng)用、新增投資額、項(xiàng)目效益等多方面考慮，利用增加甲醇路徑進(jìn)行調(diào)峰是最為可行方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃軍，邢承治.煤制天然氣調(diào)峰方式探討[J].煤化工，2018，4 （46）：16-19.