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壓縮天然氣輸配技術(shù)將成為燃?xì)忾L(zhǎng)輸系統(tǒng)的有效補(bǔ)充

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-05-06  作者:玉建軍  瀏覽次數(shù):678

摘要:本文就壓縮天然氣輸配技術(shù)作為燃?xì)忾L(zhǎng)輸系統(tǒng)補(bǔ)充手段的可行性進(jìn)行如下幾個(gè)方面的闡述:加壓工藝;儲(chǔ)運(yùn)工藝;減壓輸送;減壓工藝流程;燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線建設(shè)的制約條件;壓縮天然氣的主要服務(wù)對(duì)象;壓縮天然氣的有效輸送范圍;壓縮天然氣供氣需要解決的問題等。

關(guān)鍵詞:供氣站 長(zhǎng)輸管線 瓶組儲(chǔ)氣設(shè)備

  自1999午12月,北京大地燃?xì)夤咀鳛閲?guó)內(nèi)第一家采剛壓縮天然氣輸配系統(tǒng)正式運(yùn)營(yíng)以來,壓縮天然氣輸配技術(shù)得到迅速發(fā)展,現(xiàn)已經(jīng)形成能滿足不同用戶需要的多種工藝形式。隨著我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)的不斷發(fā)展,天然氣將成為二十一世紀(jì)的主導(dǎo)能源。與之并生的壓縮天然氣技術(shù)必將同時(shí)得到大力發(fā)展,本文就壓縮天然氣輸配技術(shù)作為燃?xì)忾L(zhǎng)輸系統(tǒng)補(bǔ)充手段的可行性進(jìn)行如下幾個(gè)方面的闡述。

一、壓縮天然氣輸配技術(shù)簡(jiǎn)

  壓縮天燃?xì)?CNG)輸配技術(shù),是利用壓縮天然氣汽車加氣、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù),同城市燃?xì)庹{(diào)壓、儲(chǔ)配技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它充分利用了壓縮天然氣汽車成熟的加壓工藝,經(jīng)減壓輸送到城市燃?xì)夤芫W(wǎng),供給不同燃?xì)庥脩羰褂谩嚎s天然氣輸配技術(shù)由四個(gè)下藝部分組成;

1、加壓工藝

  利用多級(jí)壓縮機(jī)將天然氣由0.3~1兆帕加壓到20---25兆帕,壓入儲(chǔ)氣瓶組儲(chǔ)存。天然氣在加壓以前必需經(jīng)過脫油、深度脫水處理(露點(diǎn)達(dá)到-60℃)。

2、儲(chǔ)運(yùn)工藝

  將壓縮天然氣瓶組通過汽車、船舶運(yùn)輸?shù)绞勾ǖ?。目前剛于此輸送過程的壓縮天然氣瓶組主要有兩種形式,管束式、集裝箱型。單體運(yùn)送能力為2800~5000標(biāo)準(zhǔn)立方米。

3、減壓輸送

  將瓶組內(nèi)的壓縮天然氣由20--25兆帕減樂到0.2~1.0兆帕,輸送到城市管網(wǎng)系統(tǒng)。在此過程中,由于壓縮天然氣減壓過程是一個(gè)絕熱膨脹過程,因此需要伴熱系統(tǒng)提供熱源。

4、減壓工藝流程

  減壓輸送工藝是壓縮天然氣輸配技術(shù)的核心部分,根據(jù)用戶使用壓力、儲(chǔ)氣裝置的不同需要,減壓工藝略有不同。(見工藝流程圖)

二、燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線建設(shè)的制約條件

  天然氣長(zhǎng)輸管線是輸送天然氣的主要手段,但是長(zhǎng)輸管線的建設(shè)受以下幾個(gè)方面的限止。

1、用氣量限止

  [文獻(xiàn)1]指出,天然氣管道與用氣量的關(guān)系如下:

   Y=2810.21X+74641

  式中:Y=燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度(km)

   X=年燃?xì)庥昧?109m3)

  由于長(zhǎng)輸管線的長(zhǎng)度與用氣量存在正比關(guān)系,當(dāng)用氣量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模時(shí),經(jīng)濟(jì)效益較差。目前我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)率較低,在達(dá)不到設(shè)計(jì)用氣量時(shí),很難保證投資的有效回收。

2、地形復(fù)雜,施工技術(shù)裝備要求高

  長(zhǎng)輸管線經(jīng)常穿越復(fù)雜地形,如過河、沿橋鋪設(shè)、穿越高等級(jí)公路等等。這些工程項(xiàng)目需要的技術(shù)裝備先進(jìn),工程人員素質(zhì)高。因此造成工程成本高,施工難度大,工期難以保證。

3、管線維護(hù)費(fèi)用大

  為保證輸氣正常運(yùn)行,保證輸氣管線、設(shè)備的完好率,長(zhǎng)輸管線需要專業(yè)人員日常維護(hù)和定期維修。按照我國(guó)的現(xiàn)行下程成本,天然氣長(zhǎng)輸管線的年維護(hù)費(fèi)約占管線投資的5~8%。維護(hù)費(fèi)隨管線使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng),逐漸加大。

4、長(zhǎng)輸管線建設(shè)受用戶分布的限制

  如第一點(diǎn)所述,天然氣長(zhǎng)輸管線的鋪設(shè),適合剛氣量大、用戶集中的地區(qū)。但是由于我國(guó)幅員遼闊,城市分散,人口密度相差很大,村鎮(zhèn)分布更加散亂。因此天然氣管線的建設(shè)初期必然以大中型城市為主,對(duì)于廣大的農(nóng)村用戶,只能做為遠(yuǎn)期發(fā)展用戶。目前我國(guó)農(nóng)村正在開展'撤村并鎮(zhèn)'工程,長(zhǎng)輸管線對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)村電氣化建設(shè),現(xiàn)實(shí)意義并不明顯。  

三、壓縮天然氣技術(shù)可以作為天然氣長(zhǎng)輸管線的有效補(bǔ)充手段

1、壓縮天然氣的主要服務(wù)對(duì)象

  壓縮天然氣的主要服務(wù)對(duì)象是用氣量小、距離長(zhǎng)輸管線遠(yuǎn)、分布比較分散的用戶。如前所述,用氣量是制約長(zhǎng)輸管線鋪設(shè)的主要因素,由于壓縮天然氣具有供氣靈活,組合隨意的特點(diǎn),可以滿足剛氣量小的用戶需要。根據(jù)目前我國(guó)天然氣價(jià)格情況,考慮用戶可承受能力,壓縮天然氣的供氣規(guī)??梢栽?00~20000立方米/日范圍內(nèi)任意調(diào)整。

2、壓縮天然氣的有效輸送范圍

  由于壓縮天然氣輸送方式是采用汽車(或船)為運(yùn)輸工具,運(yùn)輸距離直接影響壓縮天然氣供氣的經(jīng)濟(jì)效益和安全性。壓縮天然氣的有效輸送范圍(R),主要受用氣量(Q)、加氣站位置(S)、*作時(shí)間(T)的制約。約束關(guān)系如下式所示

  R=1/SmQnTk

  式中:m、n、k為修正指數(shù)(技術(shù)因素指數(shù)),考慮壓縮天然氣儲(chǔ)存量、設(shè)備特性、道路狀況、人員技術(shù)水平等因素的影響。

  同時(shí)經(jīng)濟(jì)性條件對(duì)有效輸送范圍同樣有制約性,考慮工程投資的可比性(與長(zhǎng)輸管線的投資比較)、運(yùn)營(yíng)成本的可比性(與長(zhǎng)輸管線的管輸費(fèi)比較)、銷售價(jià)格的可比性(液化石油氣價(jià)格、用戶承受能力)。壓縮天然氣的有效輸送范圍在150公里左右。

3、與長(zhǎng)輸管線比較,壓縮天然氣建設(shè)成本小

  從工程建設(shè)成本分析,壓縮天然氣的建設(shè)成本約為900元/m3(包括加氣站、儲(chǔ)運(yùn)瓶組、減壓供氣設(shè)備)。日用氣量小于10000立方米,管線超過30公里,采用長(zhǎng)輸管線在經(jīng)濟(jì)上是不合適的。以日用氣量10000立方米計(jì)算,壓縮天然氣建設(shè)投資為900萬元。同等規(guī)模長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用按40萬元/公里計(jì)算,可以鋪設(shè)長(zhǎng)輸管線22.5公里。仍以長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用按40萬元/公里計(jì)算,150公里長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用為6000萬元,以此投資可以提供壓縮天然氣6.7萬立方米/日。即長(zhǎng)輸管線的日輸氣能力必需超過70000立方米,建設(shè)投資上才能與壓縮天然氣持平。

4、技術(shù)設(shè)備已經(jīng)成熟

  到目前為乒,京津地區(qū)已經(jīng)投入使用的壓縮禾然氣小區(qū)供氣站超過10座。供氣人口超過30000戶:國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口設(shè)備均有適用。從北京大地燃?xì)夤緣嚎s天然氣氣源廠,一年半實(shí)際運(yùn)行情況來看,國(guó)產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定可*。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的各種規(guī)模的壓縮天然氣供氣工藝,都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)北京燃?xì)夤芾聿块T正在制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為壓縮天然氣輸配工藝提供相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。大地燃?xì)夤鹃_發(fā)的壓縮天然氣調(diào)壓系統(tǒng)已經(jīng)通過國(guó)內(nèi)有關(guān)部門的技術(shù)評(píng)估,正在被多數(shù)壓縮天然氣供氣站使用。

四、壓縮天然氣供氣需要解決的問題

1、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

  壓縮天然氣供氣工藝,作為城市氣源沒有相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)已有的燃?xì)庖?guī)范(城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范GB 50028-93、汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范CJJ 84-2000)均沒有涉及相關(guān)內(nèi)容。因此,在建設(shè)壓縮天然氣供氣站時(shí),只能參照液化石油氣氣化站、混氣站、瓶組站標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。以此標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)防火間距較大,小區(qū)開發(fā)商難于提供合適的站場(chǎng)用地。北京燃?xì)?、消防、勞?dòng)等管理部門采用專家論證方式,進(jìn)行壓縮天然氣供氣站建設(shè)論證,取得了顯著效果。

  筆者認(rèn)為,完善壓縮天然氣供氣站設(shè)計(jì)、施工規(guī)范是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)壓縮天然氣的物化特性、熱力燃燒特性,壓縮天然氣的危險(xiǎn)性不高于液化石油氣。將壓縮天然氣供氣站與汽車用壓縮天然氣加氣站相比,供氣站*作的危險(xiǎn)性不高于加氣站(除減壓設(shè)施外,供氣站設(shè)備與加氣站設(shè)備相同)。參照美國(guó)壓縮天然氣加氣站標(biāo)準(zhǔn),加氣站可以建在住宅區(qū)內(nèi)。

  對(duì)于供氣站儲(chǔ)氣使用的瓶組應(yīng)有明確的界定(屬于瓶組、儲(chǔ)罐、其他)。

  規(guī)范需明確瓶組儲(chǔ)氣設(shè)備的制造標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)、裝卸標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2、用戶選擇

  壓縮天然氣可以滿足大多數(shù)燃?xì)庥脩舻男枰?。最為理想用戶是民用?不含燃?xì)獠膳?;用氣量不大的工業(yè)用戶(日用氣量小于20000立方米)。燃?xì)獠膳脩魬?yīng)慎重考慮。

  壓縮天然氣的單站供氣規(guī)模受供氣范圍、運(yùn)營(yíng)成本、銷售價(jià)格的影響。對(duì)于民用戶由于用氣量小,冬夏兩季用氣量相差不大,適合壓縮天然氣供氣特點(diǎn)。對(duì)于工業(yè)用戶用氣量大,但十分穩(wěn)定,小時(shí)流量均衡,也利于壓縮天然氣供氣。

3、氣價(jià)政策

  壓縮天然氣多數(shù)是在管網(wǎng)氣基礎(chǔ)上,凈化處理后加壓供應(yīng)。因此,其成本高于管網(wǎng)氣。因此,制定銷售價(jià)格時(shí),壓縮天然氣的供氣價(jià)格應(yīng)同液化石油氣價(jià)格相比較,這樣有利于用戶接受。

  兩年來,北京壓縮天然氣市場(chǎng)接受價(jià):民用戶Z.5元/標(biāo)準(zhǔn)立方米;工業(yè)用戶2.0元/標(biāo)準(zhǔn)立方米;采暖用戶2.1元/標(biāo)準(zhǔn)立方米。

  綜上所述,壓縮天然氣供氣技術(shù)可以滿足用氣量小、距離主管網(wǎng)遠(yuǎn)、地形復(fù)雜的用戶。因此,壓縮天然氣供氣技術(shù)作為長(zhǎng)輸管線的補(bǔ)充手段是可行的。

參考文獻(xiàn)

  1、李猷嘉 燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度與用氣量關(guān)系的分析研究《城市煤氣》2001/2(VOL.312)

  2、NFPA70,National fuel Gas Code,1996 edition

 
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