天然气转电线技术在天然气火炬管理中的经济性

工程科学与技术，国际期刊19（2016）2109完整文章天然气转电线技术在天然气火炬管理中应用的经济性放大图片作者：Emeka Ojijiagwoa，Chike F.奥杜扎a、恩瓦布泽埃梅库鲁ba英国伍尔弗汉普顿大学科学与工程学院，WV1 1LY伍尔弗汉普顿b英国考文垂大学工程学院CV1 5FB阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年8月18日收到2016年9月15日修订2016年9月15日接受2016年9月26日在线发布保留字：天然气火炬减少经济估价发电A B S T R A C T由于气体燃烧过程不断产生温室气体，我们的环境正日益受到危害。目前，全球每年燃烧的天然气总量达到1000亿立方米。尼日利亚的耀斑约为18.27光年，每年损失约20亿美元。这一统计数字表明，迫切需要进行研究，以解决天然气燃烧的环境影响和经济影响。本研究研究的经济可行性，使用天然气电线（GTW）技术作为一个组成部分，天然气火炬管理。该调查严格评估了燃气轮机技术的成本影响和影响。研究方法包括采访该领域的主要专家和从业人员访谈的结构是为了获得尼日利亚两个主要天然气和煤生产公司生产、使用和燃烧的天然气总量信息。获得的数据显示，天然气生产公司的火炬约占其总产量的8.33%，超过每日使用的660万立方米（MCM）。这项研究表明，在尼日利亚的石油和天然气行业，一台燃气轮机具有0.93 MCM的天然气消耗能力，每天产生150兆瓦的电力。结果评价发现，50台汽轮机足以平均每天消耗46.5MCM的天然气，以产生7500MW的电力。经济分析表明，防火炬和整体环保每年可获得26.8亿英镑的净利润。©2016 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍天然气燃烧是原油加工生产过程中的一种由于缺乏处理设施，全球约5%的天然气供应由于燃烧和/或排放而浪费，从而导致每年约3亿吨二氧化碳释放到环境中[17]。这些燃烧气体可用于合理的目的，例如发电。根据能源信息署[15]，尼日利亚是第六大原油生产国。它也是世界上最大的天然气生产国之一[32]。在尼日利亚，已探明的天然气储量目前估计为5.3万亿立方米（187万亿立方英尺这可能会维持撒哈拉以南非洲几十年的能源需求Ahmed等人[1]指出，全球大量天然气储备的使用比例与石油原油不同。这可能与大量伴生气有关。尽管如此，它仍然是一种重要的未来能源。*通讯作者。电子邮件地址：Ojijiagwo@yahoo.com（E. Ojijiagwo）。由Karabuk大学负责进行同行审查源头具有讽刺意味的是，尽管已探明的天然气储量丰富，但尼日利亚面临着发电和供应问题，其特点是甩负荷、停电和依赖私人发电机：这些都造成了巨大的经济障碍[15]。Anomohanran[5]估计，尼日利亚生产的天然气总量中约有47%实际上是燃烧的;而Nwankwo和Ogogarue[29]估计，尼日利亚生产的天然气中约有70%是燃烧的。每年燃烧的天然气数量可能多达15.2[26].尽管对燃烧气体量的估计存在差异，但不可否认的是，尼日利亚燃烧了大量气体，这极大地造成了经济浪费和环境退化[28，34]。全球每年约有1000亿立方米的天然气被燃烧，天然气燃烧继续对石油和天然气生产国的环境和经济构成重大威胁，因此应对这一全球挑战至关重要。本研究提出燃气轮机技术作为一个重要的和可行的人为系统的过度浪费的这需要系统地收集潜在的燃烧气体，并随后用作燃气轮机的燃料以发电。这项研究还确立了气体到电线技术的经济性http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2016.09.0122215-0986/©2016 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch东2110号Ojijiagwo等人/工程科学与技术国际期刊19（2016）2109减少尼日利亚的天然气燃烧。这包括对GTW技术进行成本和效果分析。1.1. 天然气储量、生产和利用全球天然气供应量受到重视，并预计将随着时间的推移而增加[18]。据英国石油公司[8]称，全球已探明天然气储量为185.7万亿立方米，储量/产量比为55.1。这导致负责这些储备的国家提高生产水平，也为增加天然气利用创造了机会，特别是天然气进口国 根据[8]俄罗斯，土耳其，伊朗和卡塔尔拥有最高的探明储量，如图所示。1.一、上述四个生产国占整个已探明天然气储量的58%，俄罗斯占24%，土库曼斯坦占5%。如图2所示，参考图2和图3，能源信息管理局预测，到2025年，天然气消费量将几乎与产量相匹配，这是由于发电产生的天然气利用量估计会增加。这是因为天然气正逐渐成为世界一次能源中增长最快的组成部分。因此，这也验证了天然气作为天然气利用的重要手段对煤炭的重要性。尼日利亚每年生产332.1亿立方米天然气，利用14.94亿立方米，这意味着每年天然气总产量的约55%被燃烧。1.2. 天然气火炬过程天然气燃烧是指涉及天然气燃烧的受控系统[32]，可能发生在原油勘探期间、炼油厂或化工厂中。Rotty [39]确定并提出了石油生产和天然气燃烧之间的相关性，自1935年以来一直应用于估计燃烧气体的体积。Odumugbo [31]指出，减少伴生气燃烧有两种主要选择：第一种是将天然气重新注入地下，以便将来再利用;第二种是将天然气用于家庭和商业用途，这可能涉及获得用于液化和运输的设备。燃烧的想法出现，因为它是最简单的，并可能在短期内更便宜（财务）[38]。在许多国家，法律禁止天然气燃烧，因为它对环境有害;尽管在不可避免的罕见情况下可以允许燃烧，例如机械和管道的意外故障[12]。根据石油和天然气生产商[32]的说法，天然气燃烧通常是由于以下原因发生的：（i）加工产生的未燃烧的工艺气体，（ii）不能燃烧的过量气体，（iii）未燃烧的气体，（iv）未供应给商业客户，（iii）在填充过程中从储罐顶部收集的蒸汽，（iv）生产关闭，由此设施中的所有可用气体图二. 2001年至2025年世界天然气产量估计[14]。图三. 2001 - 2025年世界天然气消费量估算[14]。临时燃烧以释放高压，（v）在工艺扰动、维护和设备转换期间，以及（vi）由于安全和不合规格的产品，在设施（如烯烃装置）的启动期间。火炬气由多种组分组成，其中甲烷（CH4）和乙烷的摩尔分数最高。在表1中，突出显示了构成火炬气的全部成分。图4显示了CCEI[10]所证明的导致气体燃烧的过程。在原油勘探过程中，生产原油和伴生气。原油在处理后完全被带到储油库;而伴生气面临两种潜在的选择-系统地收集利用或通过燃烧浪费。关于燃烧，气体被系统地引导至分离罐，气体从分离罐被引导至火炬烟囱。迫切需要管理天然气燃烧，因为能源信息管理局[14]估计，从1999年到2020年，每年的燃烧量将增加60%。随后，它显示天然气产量的最大增长将来自中东（46%），其次是非洲（18%），最小的来自北美（3%），如图5所示。因此，这表明发展中国家受到天然气耀斑的严重影响，Fig. 1. 全球天然气储量比率[8]。表1火炬气的组成[6]。组件化学体积分数重量分数式（%）（%）甲烷CH48160乙烷C2H65.57.7丙烷C3H86.613.5丁烷C4H 104.010.8戊烷C5 H121.44.8氮N21.01.3碳CO20.170.33二氧化E. Ojijiagwo等人 /工程科学与技术国际期刊19（2016）2109-21182111见图4。 天然气生产和燃烧工艺流程图[10]。图五.天然气产量和燃除趋势的估计未来增长[14]。ing.然而，通过应用一些涉及天然气燃烧减少技术的严格措施，1.3. 天然气燃烧随着石油的生产，伴随而来的是伴生气的常规燃烧。尽管在一些发达社会中，已经提供了避免浪费的措施，但是燃烧的量是最小的，但是在像尼日利亚这样的发展中社会中，仍然存在很大的关注，因为仍然有这么多的体积被燃烧。天然气燃烧造成的影响包括环境、经济、健康和安全方面的影响。1.3.1. 环境影响天然气燃烧会释放致癌物质和重金属等有害化学物质，对环境产生负面影响。在这一过程中，二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的排放发生，这些潜在的触发全球变暖和气候变化。在过去的100年里，这些气体使全球平均气温升高了约0.5摄氏度[7]。据估计，有3500万吨二氧化碳和1200万吨甲烷被释放到尼日尔三角洲的环境中;这无疑是一个天文数字，而且由于其气候和环境危害，这是一个重大问题。这可能导致人们对尼日利亚的洪水、海平面上升和海啸的担忧。1.3.2. 酸沉淀当酸性气体燃烧时，产生硫氧化物，其最终暴露于大气中[19]。当这些化合物与水和氧气混合时，它们会产生一种被称为“酸雨”的最终产物酸雨的影响可能对人体有毒;它也可以在燃烧区域内的波纹铁屋顶上体验到-与大约20-30年前相比，稳定的酸进入环境中会增加受影响地区的pH值，增加植物群的灭绝速度，并使水体不健康。还有其他环境问题，如由于天然气燃烧产生的强烈声音和振动而造成的噪音污染，特别是在操作半径约6-10 km的范围内1.3.3. 经济影响天然气燃烧是一种浪费自然资源的形式，并带来巨大的经济影响。它减少了创收。例如，尼日利亚每年因天然气燃烧损失约25亿美元。土壤贫瘠是一个巨大的问题，与尼日利亚的尼日尔三角洲的天然气燃烧有关。土壤酸化通过酸在土壤上的沉积而发生，从而降低土壤表面的pH值。这降低了那些对低pH敏感的微生物的活性，并减少了植物残留物和营养物质的分解。土壤酸化也会减少植物对磷的摄入。最终的结果/要点是土壤酸化导致农业歉收，在极端情况下导致饥荒。这随后导致食品成本高在地方和/或国家一级。这也影响到当地农民的生计。1.3.4. 健康和安全气体燃烧的副产物如二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、苯、二甲苯、甲苯和致癌化合物（二恶英和苯并芘）与白血病、慢性支气管炎、哮喘以及不孕症有关。苯被认为是20种有毒化学物质之一，人体暴露于苯会导致头痛，-2112E. Ojijiagwo等人/工程科学与技术国际期刊19（2016）2109嗜睡并可能导致死亡（ATSDR）。与10-30岁不同程度的天然气燃烧有关的其他影响是出生体重低、骨髓损伤、贫血、免疫系统下降和内出血。特别是，甲苯与严重的神经系统损伤高度相关。另据报道，长期接触中度或甚至低剂量可导致肝脏损伤，以及肾脏和肺部损伤;而长期接触甚至会导致记忆力丧失，视力和听力残疾，极端情况下可能导致死亡。在尼日尔三角洲，人们看到儿童和妇女利用天然气燃烧产生的热量烘干木薯和鱼。实际上，它是为当地人服务的，但具有讽刺意味的是，尽管货物是干燥的，但它们会获得一些天然气燃烧的副产品，如甲苯，苯，这些成分对人体有毒由于天然气燃烧的负面影响，迫切需要一种可行且经济上可持续的技术来管理或最小化燃烧气体的体积。2. 天然气火炬减排技术Odumugbo[31]、Indriani[14]、Thomas和Dawe[41]已经证明，存在管理天然气燃烧的现有方法。这些技术很重要，因为它们有助于减少对环境的不利影响，并在经济上作出贡献。这些技术已经在图6中示出并且随后简要描述。2.1. 液化天然气（LNG）这是在天然气已经冷却至约162 °C的温度并且处于大气压力下之后实现的。液化天然气的发展特点是对液化设施和液化天然气运输船的巨大财政投资。将天然气储备开发成LNG需要大量的资金，因此对这种天然气管理技术提出了巨大的挑战，特别是在偏远的搁浅天然气站点[2]。然而，传统的LNG工厂需要大的进料气体体积，每个LNG列车每天在4.5亿至6亿标准立方英尺的范围内。它是国家和大陆之间运输天然气的一种很好的方式，因为液化有助于将天然气的体积减少到大约600次[31]。2.2. 气转液（GTL）这涉及将天然气或其他形式的气态烃转化为长链烃，如柴油或汽油。该工艺生产的柴油燃料具有与传统柴油几乎相同的能量密度，但具有更高的十六烷值，从而允许更好的性能发动机设计[31]。这是通过费托（F-T）工艺实现的，该工艺涉及一种化学工艺，其中催化剂（如钴或铁）用于从较简单的有机化学品合成复杂的烃，如图7所示。F-T过程在200至350 °C的温度范围内进行。然而，这项技术仍处于初级阶段，并...需要大量资金进行管理。它面临的另一个挑战是，转换为商品的原材料（硅砂、石灰石）可能难以进口到现场[41]。2.3. 输送天然气这是一种将全球天然气输送到最终用户的良好方式;迄今为止，它仍在实践中（占全球输送天然气的约75%）。该技术对于陆上目的也是方便和经济的[11]。管道是运输天然气的主要和最方便的方法：无论是从海上位置到陆上进行处理，还是与现有的分配电网连接。它也用于出口天然气的运输。然而，对于天然气的海上运输，随着水深和运输距离的增加，管道变得具有挑战性。现在必须指出，距离决定了天然气的经济性图六、天然气运输和开发替代方案[31]。E. Ojijiagwo等人 /工程科学与技术国际期刊19（2016）2109-21182113图7.第一次会议。 简化的GTL F-T过程（改编自[41]）。交通运输[13]。这种技术的一个应用是西非天然气公司（WAGP），该公司的能力为每天400标准立方英尺，从尼日利亚向贝宁共和国、多哥和加纳供应天然气用于发电。然而，这些技术也面临着某些不足，如易受破坏，由于政治边界而面临困难，还有天然气不容易储存的问题2.4. 天然气这通常应用于海上，以通过保持储层压力来提高石油采收率，同时减少或消除对天然气运输设施的需求[20]。它通常用于加工或出口基础设施投资将使前景不经济的情况。这对于旨在利用小体积气体的小体积伴生气仍然是有吸引力的选择，所述小体积气体先前由于产生的体积相对小而被燃烧。然而，对于具有大量天然气储量的储层，回注通常被认为是不经济的。应该提到的是，注水是提高石油采收率的常用技术。然而，天然气回注或循环利用是天然气燃烧的一种可行的替代方法.典型的气体回注过程如图所示。8.第八条。2.5. 天然气天然气发电技术涉及使用天然气作为通过涡轮机发电的燃料来源[16]。这见图8。 气体回注过程示意图[20]。技术可以通过两种主要方式实现，即热电联产（CHP）和联合循环燃气轮机（CCGT）。热电联产需要捕获和再利用发电过程中产生的热量根据Marcecki[25]，热电联产系统以低压蒸汽或热水的形式处理电能和热能的同时联产。Pilavachi[37]的一项研究指出，热电联产技术的特征在于原动机，原动机是可以将热能转化为机械能的装置;可以使用天然气、生物、柴油或生物柴油运行的发动机;可以使用天然气、燃料、蒸汽、组合气体和蒸汽系统运行的涡轮机;或可以使用从天然气中获得的燃料运行的燃料电池。一个示意性的过程，显示了从天然气生产到天然气被用作燃料为涡轮机提供动力，最后生产能源的过程，如图所示。9 .第九条。CCGT是一种能量产生技术，其将100兆瓦（MW）或更大容量的燃气涡轮机与蒸汽涡轮机结合[40]。电力由燃气轮机产生，产生的废热转化为蒸汽，随后用于产生额外的电力。这一点得到了以下事实的支持，即热量是作为发电的必要副产品产生的[35];因此，相同的热量被转换为蒸汽并用于产生额外的能量。由于燃气轮机在较高温度下运行，因此将其标记为“顶循环”，而蒸汽轮机被称为“底循环”，3. 研究方法在本研究中，对两个组织使用了案例研究方法-一个来自石油和天然气部门，另一个来自发展中国家（尼日利亚）的发电部门。出于道德原因，这些组织分别被确定为燃气公司和电力公司。天然气公司是一家天然气生产和分销组织，在尼日利亚经营，拥有300多名员工。它有一个天然气生产基地，包括7个天然气生产井，负责生产天然气。它每天生产720万立方米的天然气。它还包括Afam油田管汇和来自Afam油井的5条8英寸进油管。它还拥有一条来自Afam的12英寸11公里散装管线2114E. Ojijiagwo等人/工程科学与技术国际期刊19（2016）2109见图9。 天然气转化为能源的简单流程图（改编自Long，2001年）。通往天然气厂的气田管汇，以及各种其他天然气和凝析油管道和出油管，直径从4英寸到16英寸，长度从1.2公里到约12公里。生产的天然气被分配到两个不同的发电站发电。在处理过程中，气体以100巴进入列车;但后来降低到约60巴，以便能够继续输送到电力公司。因此，从各个井中收集气体，并通过管道输送到工厂用于发电。对天然气公司的三位主要人员（运营主管、生产经理和现场经理）进行了结构化访谈。这些访谈为研究提供了天然气生产、利用和燃烧过程中的具体和必要操作。该研究还获得了天然气公司的文档，这些文档提供了支持本文结果的重要信息。从该公司的文件中，系统地收集了每天生产的天然气数量，分配给用户以及可控燃烧，这些数据显示，现场每天生产的天然气总量为720万立方米（MCM）。在日常生产中，6.6利用MCM，燃烧0.6 MCM，即燃烧百分比为8.33%。电力公司是第二个案例研究，之所以选择它，是因为它从煤气公司获得天然气用于发电。这是尼日利亚的一个发电站，大约有400名员工在不同的工作班次工作。行政部门约有200名员工，营运部门约有70名员工，维修部门约有50名员工，仓库管理、技术服务及民政部门各有20名员工及临时工。电力公司共有20台不同容量的燃气轮机。然而，只有一台容量为65兆瓦的涡轮机可以运行，其余的涡轮机要么正在等待重新安装，要么已经退役。煤气是由煤气公司经管道输送至电力公司，而煤气公司距离电力公司约2公里天然气通过管道供应，其中压力从100巴降至60巴，然后转移/输送至电力公司用于发电。通过结构化访谈，从该组织的四个主要人员进行了收集数据。负责发电厂所有活动的工厂经理通过提供相关信息（如发电量和使用的天然气单位）协助进行了这项研究，他还协助表2GT13E2的主要性能参数[4]。燃料天然气频率50 Hz总发电量150 MW总发电效率36.4%热效率36%涡轮转速3000 rpm燃气温度31°C电力部门负责人提供了关于最终用户电费的信息。机械部负责人提供了有关涡轮机状态的必要值班主管提供了关于人员后勤的信息为了成功评估天然气至电线技术用于管理天然气火炬的经济性，提供了综合估计资本投资数据，如表7所示。该研究计算了承担最大资本投资总额的燃气轮机的成本，我们还估算了设备的安装成本此外，还输入了电站所在因此，提供了估计收入和回收成本报表，如表8所示。在进行经济分析之前，本研究进行了一些经济假设，如第4.5节所述，并参考了Peter和Timmerhaus[36]为工厂设计和化学工程师的经济学推荐的一些经济方程，用于计算一些变量。使用ALSTOM GT 13 E2燃气轮机进行了燃气到电线的经济评估，其主要性能参数如表2所示。总的来说，本研究提供了基于50台150 MW容量的燃气轮机的估算，这相当于尼日利亚的总发电量为7500 MW 一 台 阿 尔 斯 通 GT 13 E2 每 天 消 耗 总 计 93 万 立 方 米（MCM）的天然气，并产生150兆瓦的电力，这是在数据收集期间从尼日利亚的一个发电站确定4. 结果和讨论本节明确指出了案例研究的结果。这些数据包括生产、使用和燃烧的天然气数量这E. Ojijiagwo等人 /工程科学与技术国际期刊19（2016）2109-21182115第二节还评估了燃气轮机技术用于燃气火炬管理的经济性。4.1. 煤气公司所生产及电力及煤气公司所使用的煤气量煤气公司生产的煤气量取决于客户（电力公司和煤气公司）的需求。通常，天然气厂每天生产720万立方米（mcm/d）：3.0百万立方米/天供应给电力公司;而天然气公用事业公司每天供应3.6百万立方米。其余部分向外展开（见表3）。然而，当客户的需求减少时，产量会减少，以尽量减少浪费（燃烧）。4.2. 燃气公司天然气火炬化工艺在这个特殊的天然气工厂中，偶尔会发生最少量的天然气燃烧收集的结果表明，总天然气产量的8.33%被燃烧;尽管这并不能说明尼日利亚的整体天然气燃烧情况，因为尼日利亚每年燃烧超过180亿立方米来自天然气公司的运营主管、生产经理和现场经理的访谈数据显示，该公司的日火炬率可能较高，原因如下：客户需求减少：每当客户突然跳闸（消耗减少）时，都会给进气阀带来过大的压力。为了避免灾难，或者更确切地说是出于安全原因，多余的气体被引导到火炬烟囱。工厂停工：这可能是计划内和计划外（也称为紧急停工）停工的形式。由于失控或设施内发生火灾等紧急情况而发生非计划停机。在这种情况下，存在保持气体设备安全的措施，其涉及自动涉及气体燃烧的设备的即时关闭。还可能出现工艺扰乱的情况-容器的高液位将关闭，从而导致链条关闭。计划停机是一种预先计划和安排的停机。它可以持续大约1-2周。 在这种情况下，气体被引导到烟囱，并通过燃烧损失。凝析油的分离：在凝析油与气体的分离过程中，需要稳定液体。这导致气体被闪蒸掉。因此，在没有闪蒸气压缩机的情况下，更多的气体被燃烧。电力损失：这是工厂中气体燃烧的间接原因。这是由于电力故障或缺乏使用天然气发电的客户。在发电厂的日常维护或计划外维护期间，将有最小的发电量或没有发电量，这意味着所有或一些涡轮机可能无法运行。在这种情况下，工厂中多余的气体被输送到气体烟囱进行燃烧。工厂检修：在现场/天然气工厂的全面维护期间，天然气被燃烧。表3煤气公司生产、使用及燃烧的气体量天然气生产总量（MCM/天）7.2使用量（mcm/d）ElectricCompany 3.0燃气公司3.6煤气公司燃烧的数量（百万立方米/日）0.64.3. 燃气轮机与电力生产在电力公司进行的研究显示了一定容量的燃气涡轮机组的每日燃气使用量，以及发电站在一定时间内的发电量。表4显示了十年期间涡轮机的天然气消耗和发电量的细目2003年，713，770，984.70立方米的天然气被消耗，这意味着最高的天然气量，也是最高的发电量（2，090，548.30兆瓦时）。2010年发电量和天然气消耗量最低（分别为95，947.40兆瓦时和25，957，142.27立方米看来，特定年份发电量的主要决定因素是运行中的燃气轮机数量;这是因为在2010年，电厂中只有一台运行中的燃气轮机，影响了总发电量。2011年，尼日利亚电力控股公司（PHCN）重要的是，实际上只有大约49%的装机容量可用。此外，国家电网发电的三大燃料来源是天然气、水电和原油。总的来说，天然气的贡献最高，约为39.8%，而水能和原油的贡献分别为35.6%和24.8%[23]。表5列出了电力公司燃气轮机的一般状况。电站20台燃气轮机中有12台完全报废，不能运行; 7台机组故障，包括压缩机机械损坏、长期暴露在高温下导致的涡轮叶片损坏或暴露在强腐蚀性条件下导致的压缩机腐蚀。此外，一些涡轮机缺乏必要的维修备件。如果所有涡轮机都处于良好的工作状态并以最大容量生产，该电站的预期发电量将达到700兆瓦时。然而，这项研究显示，日产量为65兆瓦时，表现不佳。4.4. 尼日利亚尼日利亚过去40年的发电有三个主要来源，即燃气、水力和燃煤[28]。尼日利亚电力控股公司（PHCN）全权负责从国家电网向尼日利亚的终端用户配电，并接受独立电力生产商（IPP）的发电支持。总的来说，PHCN有12个不同的发电站（尽管2个目前没有功能），其中9个是火电，3个是水电。表6显示了尼日利亚境内发电站的位置（包括功能性和非功能性）、装机容量以及与每个发电站相关的机组数量总体而言，PHCN电力系统目前包括：1. 7座热电厂和3座水力发电厂，总日装机容量为6904.6兆瓦，其中3358兆瓦可用[3]。2. 由尼日利亚输电公司（TCN）拥有和管理3. 11家配电公司（33千伏及以下）。尼日利亚联合发电贡献了所需能量的36.32●●●●●东2116号Ojijiagwo等人/工程科学与技术国际期刊19（2016）2109表4电力公司2001年至2012年的发电量和天然气消耗量[33]。年可用涡轮机总容量（MW）发电量（兆瓦时）耗气量（m3）20012180340,194.90150,654,602.8720022105184,672.10967,598.27200344202,090,548.30713,770,984.70200444201,247,813.10449,833,371.00200544201,838,866.90635,663,342.81200644201,864,110.30664,138,805.91200744201,393,932.40476,226,077.8720082180305,340.00127,526,576.2520092180151,859.0061,096,500.112010110595,947.4025,957,142.2720112180391,577.00122,592,616.7720122180497,885.20204,378,866.54表5电力公司现有燃气轮机的一般情况涡轮机总单位退役涡轮机等待修复的功能涡轮机汽轮机容量201271装机容量（987.2兆瓦）生产（65 MWh）表6尼日利亚的发电厂/电网站[3]。网站类型装机容量（MW）可用容量（MW）单位数AFAM热987.26520三角洲热90030020埃格宾热132011006格热古热4142763奥洛鲁姆索戈热30476–Omotosho热30476–沙比利热10209010杰巴Hydro5404506卡因吉Hydro76048012城郎Hydro6004506奥尔吉河热60N/A4卡拉巴尔热6.6N/AN/A总6904.63358表7估计资本投资报表。费用（英镑）设备（50台燃气轮机）1，051，575，000（140.210/kW）设备管道和安装360，900，000社区版税10万工作成本/维护230，610，000/年资本投资总额1，643，185，000国的能力。因此，迫切需要改进发电。根据Ahmed等人的研究[1]，大约40%的尼日利亚人口可以获得电力，其中大部分集中在城市地区。因此，这表明生活在尼日利亚的9500多万人（约占人口的60%）没有电，除非他们通过使用个人发电机为自己供电。图10显示了尼日利亚（根据本研究的建议）现有燃气轮机的比例，这些燃气轮机足以满足尼日利亚的发电和配电需求。总的来说，尼日利亚的各个发电站使用了20台燃气轮机，而假设该技术是尼日利亚唯一的发电来源，则需要额外的60台燃气轮机（每台容量为150 MW）来增加尼日利亚的发电量。图11显示了尼日利亚的电力生产来源，并强调了满足需求所需的额外电力。图10个。尼日利亚发电站的燃气轮机方案根据两个案例研究的结果和讨论，以下部分提供了燃气轮机技术用于天然气火炬管理的经济学成本和效果分析。4.5. 气接电线的经济性评价经济评估基于以下假设：燃气轮机的可用性和一致性（就处于良好工作状态而言）全年为100%工厂一年365天运转）。我们进一步假设，燃气轮机（50台）的机组以150 MW x 50台机组的全功率运行，并将所有生产的电力出售给国家电网。●●E. Ojijiagwo等人 /工程科学与技术国际期刊19（2016）2109-21182117见图11。尼日利亚电力生产状况同样值得重申的是，该经济评估基于50台燃气轮机。计算盈亏平衡点能力（B.E.P），工厂的产品成本，B.E.P能力的年收入，年总收入，毛利润，净利润和回报率（ROR）使用方程。（1）产品销售成本×B： E： P容量工厂的产品成本×B： E： P容量×固定费用× 100工厂产品成本/直接生产成本厂房容量2000000按B： E： P计算的年收入<$4盈亏平衡点产能×产品销售成本1300万总年收入/年单位容量x产品销售成本ð4Þ毛利润/年总收入- B： E： P年收入净利润：7×毛利润：100万ROR/年利润/资本投资×100亿美元产品销售成本是每千瓦时的零售电力成本。总产品销售成本是所有发电的财务价值，这也代表了年总收入。工厂的产品成本是每千瓦时的发电成本。为了确定净利润，在尼日利亚经营的30%的公司税适用[42]。表7为尼日利亚7500 MW发电的估计资本报表，这是50台燃气轮机产生的总电量;而表8提供了估计收入和回报报表。估计的大部分资本投资用于购买燃气轮机。这意味着燃气轮机的单位越少然而，减少涡轮机单位将对估计收入造成影响，原因为其导致发电量减少值得一提的是，本研究中的计算不包括备件更换费用。这是因为更换零件可能涉及不确定因素，例如成本变动和更换时间，而更换时间取决于机器零件的故障。从表7中可以看出，燃气轮机的单位（涡轮机容量）对总资本投资很重要，因为其成本很高。因此，单位数量的变化，无论是增加还是减少，都会分别造成总资本投资的增加或减少。表8估计收入及回收成本表。标题价值（英镑）产品销售成本£0.07/kwh年销售产品总成本4，599，000，000直接生产成本£ 459，900，000工厂产品成本£0.007/kWh工厂总产品成本459，900，000英镑固定费用£ 689，850，000/年盈亏平衡点容量109.5亿kWhB.E. P年收入766，500，000英镑机组年发电量657亿kWh年总收入45.99亿英镑毛利38.325亿/年净利润268275万/年ROR 16.3%/年经济评估表明，燃气轮机技术是一种经济的燃气火炬管理手段。这与表8中的收入和回报成本表相关联，表8显示年净利润为26.8亿英镑，年投资回报率为16.3%。5. 结论本文介绍了采用天然气转电线（GTW）技术来管理天然气火炬的经济性，这对世界环境和健康挑战做出了调查确定了生产、使用和燃烧的天然气量以及所需和生产的相关电力量，以及尼日利亚的电力经济成本根据本研究的结果，可以推断，通过GTW发电是实现天然气火炬减少的可行技术，特别是在尼日利亚。这一说法的依据是从一家天然气生产和燃烧公司以及一家发电和配电公司分别收集的关于尼日利亚天然气生产和燃烧以及发电的信息和数据因此，尼日利亚每天需要约12，000 MW的电力，而目前每天的发电量不足3358 MW，这一点支持了理由，因为该GTW技术将是一种可持续的火炬气利用/最小化方法此外，为了进一步描述GTW技术用于火炬气管理的合理性，Rahimpour等人。[38]指出，与GTL和气体压缩等其他技术相比，它GTW技术要求在动力系统中安装燃气轮机站作为过程中的关键一步。虽然这是一个需要财政投资的巨大项目，但可以根据尼日利亚的GTW应用在经济上可行和可持续的调查结果来确定。在尼日利亚用50台燃气轮机（阿尔斯通GT 13 E2）发电7500兆瓦，估计需要16.43185亿英镑的资本投资。预计大部分资本将用于涡轮机收购，但分析显示，每年可能有26.8亿英镑的净利润该技术已显示出16.3%的高投资回报率的能力除了经济上的重要性外，GTW技术还可能显著减少尼日利亚每年燃烧的天然气量。这种减少将进一步减少对环境的影响。确认作者感谢尼日利亚Afam电站和Afam加油站的工作人员，特别是工程师Paul C.Amara、Engi- neer Agha Ogbonna和工程师ObinwanneAgugharam●●2118E. Ojijiagwo等人/工程科学与技术国际期刊19（2016）2109在为研究收集数据期间提供无保留的支持。博士的贡献EmekaAmalu非常感谢。此外，提交人感谢联合王国伍尔弗汉普顿大学提供的支持引用[1] M.M. 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