Экономика 1
.pdfСравнение сжиженного углеводородного газа СУГ
и сжиженного природного газа СПГ. Экономическое обоснование.
На данный момент в качестве хранимого топлива для систем автономного газоснабжения, не связанных с магистральной линией подачи газа, широко распространены сжиженный углеводородный газ (СУГ) и сжиженный природный газ (СПГ). В маркировке на английском языке LPG (liquefied petroleum gas) и LNG (liquefied natural gas) соответственно.
СПГ - это смесь газов, образовавшихся в глубоких слоях Земли при анаэробном разложении органических соединений. Добыча производится из пластов и из нефтяных месторождений, где газ может быть побочным продуктом нефти. В некоторых случаях могут попадаться газогидраты - кристаллическая форма природного газа.
СУГ - это тоже смесь газов, но полученная из попутного нефтяного газа или из конденсатной фракции природного газа за счет разделения с помощью абсорбционно-газофракционирующей установки.
СУГ и СПГ могут быть взаимозаменяемыми. Сжиженный углеводородный газ может выступать как основным видом топлива, так и резервным в системе газоснабжения на сжиженном природном газе.
Особенности метана (СПГ)
Это природный простейший газ, не имеет цвета, запаха, взрывоопасен. Химическая формула — CH4. Для того чтобы вы почувствовали утечку в него добавляют одоранты — вещества которые придают ему запах. То есть вы можете почувствовать утечку и вовремя среагировать.
Метан сжижают при температурах ниже 160 градусов. Поэтому в обиходе он находится в газообразном виде. Он в несколько тысяч раз меньше по плотности бензина и несколько сот раз пропана. Для транспортировки и использования его сжимают в специальных баллонах до 230 атмосфер. При этом не смотря на очень высокое давление в баллоне в двадцать раз превышающее давление пропана находится он в них в газообразном виде, что исключает возможность жидкого впрыска топлива пятого и шестого поколения ГБО.
Баки для метана используются очень тяжелые и очень прочные. Обычный бак для пропана разорвет от такого давления. Поэтому одинаковом объеме газа у метана бак получается больше и тяжелее.
Октановое число метана равняется 110 единицам. Он прекрасно воспламеняется в цилиндрах двигателя. Оборудование, которое применяется для такого газообразного топлива, стоит дороже в два и более раз, чем оборудование для пропана. Все потому что давление большое и система должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать его и соблюдать нормы безопасности.
Плюсы метана:
Экологичен. Ведь это на 100% природный газ.
Цена. Немного дешевле пропана. Примерно 13 рублей за литр.
Быстро испаряется в воздухе. Если происходит утечка, то в открытом пространстве он быстро растворится.
Минусы метана:
Дорогое оборудование, в два раз дороже пропана.
Высокое давление 230 атмосфер.
Меньше компаний, которые возьмутся устанавливать метан.
Именно поэтому метан не такое востребованное топливо. Теперь рассмотрим расмотрим СНГ.
Особенности пропан-бутана (СНГ)
Пропан — углеродный газ, побочный продукт при добыче нефти. Не имеет
запаха, прозрачен и безвреден для человека. В него также добавляются одоранты, чтобы при утечках его могли почувствовать. Химическая формула
— C3H8.
Бутан — это также углеродный газ, который выделяется при схожих условиях. Его смешивают с пропаном для того, чтобы добиться нужного октанового числа. Причем в различные время года составы меняются: зимой больше пропана, а летом бутана.
Хранится он в баллонах в сжиженном виде. То есть он жидкий, а не газообразный — «плюхается» в баллоне. Также большим преимуществом является рабочее давление, которое составляет всего 14 атмосфер. Для него нужны емкости из более легкого металла и стенки баллона намного тоньше.
Оборудование стоит в два раза дешевле.
Плюсы пропана:
Дешевое оборудование.
Очень много компаний, которые обслуживают и устанавливают.
Низкое давление.
Хранится в сжиженном виде.
Минусы пропана:
Пропан дороже метана на примерно 3 рубля за литр. Пропап стоит 17 рублей против 14 за литр метана.
Более взрывоопасен, чем метан. При повреждении баллона не так быстро испаряется в атмосферу.
Пропан хоть и стоит чуть дороже, но обладает большим количеством плюсов.
Оба газа схожи между собой по нескольким параметрам:
сфера применения: тепло- и газоснабжение;
способность к испарению: хранение и транспортировка газа производится в жидкой фазе, которая при соблюдении определенной температуры преобразуется в газообразное состояние;
экологичность: при сжигании не происходит выброса соединений серы в атмосферу, отсутствует сажа и зола;
малая токсичность.
Отличия сжиженных газов СУГ и СПГ
Имея схожую структуру, параметры и физико-химические свойства, оба газа отличаются между собой, что дает возможность подобрать оптимальное топливо для технологической линии систем газоснабжения объекта.
ПОКАЗАТЕЛЬ |
СЖИЖЕННЫЙ |
СЖИЖЕННЫЙ |
|
УГЛЕВОДОРОД. ГАЗ |
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ |
|
СУГ |
СПГ |
|
|
|
Состав |
Основные вещества: |
Основное вещество: |
|
пропан и бутан, |
метан, содержание 85- |
|
содержание не менее 95% |
95% |
|
Дополнительные |
Дополнительные |
|
вещества: пентан, метан, |
вещества: этан, пропан, |
|
этан, этилен, пропилен, |
бутан, азот, сероводород, |
|
бутилен |
меркаптановая сера |
|
|
|
Способ хранения |
|
криоцистерны, в которых |
|
газгольдеры |
поддерживается |
|
|
пониженная температура |
|
|
|
Для выработки 1 Гкал |
99,84 кг* |
104,48 кг* |
необходимо сжечь |
|
|
нормального топлива |
|
|
|
|
|
Критическая |
96,84°C (пропан) |
-82,5°C (метан) |
температура, свыше |
|
|
которой невозможно |
|
|
сжижение газа |
|
|
|
|
|
Плотность газовой |
0,7168 кг/м3 |
2,0037 кг/м3 |
фазы при 0°C |
|
|
|
|
|
Плотность жидкой |
416 кг/м3 |
528 кг/м3 |
фазы при 0°C |
|
|
|
|
|
Удельная теплота |
45,58 МДж/кг |
43,56 МДж/кг |
сгорания |
|
|
|
|
|
Концентрация газа, |
концентрация паров |
от 4,4 % до 17 % |
необходимая для |
пропана от 2,3 до 9,5 %, |
(объемных) |
воспламенения |
нормального бутана от 1,8 |
|
|
до 9,1 % (объемных) |
|
|
|
|
* Значение приведено условно, т.к. точность расчета напрямую зависит от состава применяемого на объекте газа
Исходя из данных в таблице выше, ключевым и наиболее важным различием является температура хранения. СУГ хранится в газгольдерах под давлением при температуре, близкой к температуре окружающей среды. Недостаточное испарение жидкой фазы может наблюдаться в районе Крайнего Севера, где температура воздуха может быть ниже -60°С. Для улучшения процесса регазификации в таких регионах устанавливают испарительные установки жидкостного или электрического типа.
Условия хранения СПГ же кардинально отличаются. Сжиженный природный газ допускается хранить только в изотермических резервуарах с полной герметизацией (криоцистернах), изготовленных из материалов, стойких к температурам хранения продукта. Внутри емкости постоянно должна поддерживаться низкая температура около -163°С.
Исходня из изложенный данных , выбираю сжиженный углеводородный (нефтяной) газ (Пропан-Бутан).
Состав: 80% пропан – 20% бутан
Устанавливается 2 газгольдера объемом по 20.000 литров
По ГОСТу только на 85% от общего объема разрешено заправить газгольдер в Спб. Цена сжиженного газа при покупке больших количества будет уменьшаться. Несоблюдение норм чревато выходом из строя оборудования. Перед зимой такой поворот событий будет некстати.
Давление в газгольдере: P = 6 -7 (Па)
Объем заправленного газа (2 газгольдера): V = 34.000 (л)
Температура: равная атмосферной
Средняя плотность: p = 0.550 (кг/м³)
Масса: m = 18.700000000000003 (кг) = 18,7 (т)
Средний переход между заходами в порот около 7 – 10 дней, средняя стояка в порту при грузовых операциях около 1 – 2 дней.
Расход топлива комбинированного котла:
• на ходу - от секции утилизационного контура, в случае большого количества потребителей 0,5 – 1,5 (т) в сутки
•на стоянке - от горелки, около 1,5 – 2,0 (т) в сутки
•максимальный расход топлива при постоянной работе горелки около 2,8 (т) в сутки
Таблица: cравнение цен на судовое топливо (источник “world bunker prices”)
|
Вид |
“HSFO” |
“MGO” |
|
“LPG” |
||
|
Топлива |
(мазут) |
(Дизель) |
|
(пропан- |
||
|
|
|
|
|
|
бутан) |
|
|
Цена |
436 |
$ |
653 $ |
302 $ |
||
. |
(за м/т) |
28.340 |
руб. |
42.445 руб. |
|
19.600 |
руб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* тарифы на газ варьируются из-за сезонности: в холодное время года - выше, летом - ниже.
Таблица: сравнения стоимости MGO и LPG при работе комбинированного котла “Alfa Laval K.K. GCS-23ST’’ на ходу и на стоянке.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид топлива: |
|
MGO |
|
|
|
|
|
LPG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
средний суточный |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1,5 |
т |
|
|
|
||||
расход на стоянке |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
средняя стоянка в порту |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
5дней |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
cтоимость, м/т |
653$ |
|
|
302$ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
месячный расход |
4.897 |
$ |
|
2.632 |
$ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученная разница между MGO и LPG за годовой период работы котла составляет:
4.897 - 2.632 = 2.632 x 12 месяцев = 31.584 $ - экономический эффект
Расход топлива в режиме ходового времени при подключении к утилизационной части – огневой части комбинированного котла .
Средне статистическая работа в режиме ходового времени 10% (совместна работа утилизационной и огневой части ) – 2,5 суток в месяц
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид топлива: |
|
|
MGO |
|
|
|
|
|
|
LPG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
суточный расход |
|
|
|
|
1т |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
месячный расход |
|
2,5 т |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средне-годовой расход |
|
|
30 т |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
cтоимость,м/т |
653$ |
|
302$ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
годовая стоимость |
19.590$ |
|
|
|
10.530 |
$ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Годовая сумма экономии при переходе с топлива с MGO на LPG cоставляет 19.950 + 10.530 = 30.480 $
Затраты на модификацию системы для перехода на СНГ:
Установка газгольдеров от компании СПЕЦГАЗ объемом 2 х 20.000 (л):
Газгольдеры СпецГаз характеризуются клапаном безопасности, который сохраняет целостность корпуса при интенсивном нагреве либо перенаполнении. Резервуары оборудуются датчиками объема и давления, выводными патрубками и имеют надежную систему безопасности.
диапазон рабочих температур от – 40 до + 45 С
поставляются вместе с ответствующей проектной документацией и обозначаются серийным номером
сваренные сосуды в индивидуальном порядке испытываются давлением
25
доставка оборудования на объект бесплатно стоимость 87.750 $
ориентировочная стоимость монтажных работ 18.850 $
Установка горелки от Финской компании Oilon (GKP-140 MH газ-дизель):
комплектная поставка (бесплатно), а так же установка под ключ специалистами компании
стоимость горелки 56.238 $ (включ. проектный план)
ориентировочная стоимость монтажных работ 13.650 $
ориентировочная стоимость прокладки трубопроводов от газгольдеров к горелке составляет 12.870 $
Общая сумма расходов на модификацию системы - 44.818 $
Вывод: ориентировочный cрок окупаемости перехода комбинированного котла “Alfa Laval K.K. GCS-23ST’’ с HFO на СНГ составляет 1,5 года, что экономически целесообразно.