1、X城 市 燃 气 调 峰 的 探 讨王 莉 华(西 南 石 油 大 学 )摘 要 : 城 市 用 气 量 具 有 月 、 日 、 小 时 用 气 量 不 均 匀 性 , 再 加 上 天 然 气 需 求 量 井 喷 式 的 发 展 , 使 天 然气 的 调 峰 问 题 日 益 突 出 。 本 文 主 要 介 绍 了 通 过 储 气 设 施 、 改 变 气 源 生 产 能 力 和 设 置 机 动 气 源 、 利 用 缓 冲用 户 调 度 作 用 等 调 峰 方 式 来 解 决 城 市 调 峰 。关 键 词 : 城 市 燃 气 ; 调 峰 ; 储 气1 城 市 燃 气 调 峰 问 题 的 提 出 2
2、 随 着 西 气 东 输 工 程 的 实 施 和 其 他 天 然 气 资 源 的逐 步 落 实 , 天 然 气 作 为 洁 净 能 源 , 逐 渐 成 为 居 民 生 活和 商 业 企 业 的 首 选 燃 料 , 为 了 改 善 城 市 的 大 气 环 境问 题 , 天 然 气 将 进 入 越 来 越 多 的 城 市 , 尤 其 是 在 城 市燃 气 中 的 应 用 更 为 广 泛 。城 市 燃 气 主 要 用 于 居 民 生 活 用 气 、 公 共 设 施 用气 、 集 中 采 暖 用 气 和 工 业 企 业 用 气 , 其 中 前 两 项 的 用气 量 是 随 着 每 天 生 活 时 段
3、的 不 同 形 成 供 气 的 峰 谷 ,其 中 采 暖 用 气 的 用 气 量 随 气 温 、 风 雪 等 情 况 的 变 化而 变 化 , 最 不 均 衡 , 工 业 企 业 用 气 相 对 较 均 衡 , 城 市一 年 中 不 同 的 月 份 , 每 月 中 不 同 的 日 期 、 每 日 中 不 同的 小 时 的 供 气 量 变 化 都 较 大 ; 而 气 田 的 产 气 能 力 在一 定 时 期 内 是 确 定 的 , 对 长 输 管 道 而 言 , 在 用 气 高 峰时 , 管 道 满 负 荷 运 行 , 在 用 气 低 谷 时 , 管 道 在 低 负 荷下 运 行 , 从 而 会
4、 增 加 建 设 投 资 和 运 行 成 本 , 因 此 天 然气 输 气 系 统 供 气 量 和 用 气 量 的 不 均 衡 产 生 了 调 峰 问题 。 因 此 , 预 测 城 市 用 气 量 , 建 立 相 应 的 调 峰 措 施 , 缓解 城 市 天 然 气 供 消 不 均 衡 性 是 非 常 必 要 的 。2 城 市 用 气 量 的 预 测 1 城 市 燃 气 消 耗 量 随 着 季 节 、 日 、 时 变 化 而 变 化 ,它 与 城 市 的 气 候 、 供 气 规 模 、 生 活 水 平 、 节 假 日 等 有密 切 关 系 。 为 了 满 足 供 气 平 衡 , 适 应 不 同
5、 时 期 的 消 耗量 , 首 先 必 须 对 用 气 量 进 行 大 致 的 预 测 。Q = K1K2K3Q aU365 24其 中 : K1 表 示 一 年 中 各 个 月 用 气 不 均 匀 情况 ;K2 表 示 一 个 月 中 各 日 用 气 不 均 匀 情况 ;K3 表 示 一 日 中 各 小 时 用 气 不 均 匀 情况 ;Q 表 示 预 测 某 年 某 日 某 时 的 用 气量 , m 3 h;Q a 表 示 上 一 年 用 气 量 ,m 3 h;U 年 平 均 增 长 率 。用 气 的 不 均 匀 系 数 根 据 历 年 管 道 供 气 状 况 统 计资 料 确 定 。 但
6、是 当 缺 乏 实 际 统 计 资 料 时 , 可 按 照 同 等城 市 以 及 “ 城 镇 燃 气 设 计 规 范 ” GB 50028 93 确 定 。3 调 峰 方 法为 了 保 证 用 户 的 要 求 不 间 断 地 供 气 , 必 须 考 虑供 气 和 用 气 的 不 平 衡 问 题 , 目 前 城 市 燃 气 调 峰 方 式主 要 是 利 用 储 气 设 施 、 改 变 气 源 生 产 能 力 和 设 置 机动 气 源 、 利 用 缓 冲 用 户 调 度 作 用 。311 利 用 储 气 设 施利 用 储 气 设 施 进 行 燃 气 调 峰 是 大 多 数 城 市 采 取的 主 要
7、 方 法 , 储 气 设 施 根 据 储 气 压 力 的 不 同 , 可 分 为低 压 储 气 和 高 压 储 气 两 种 , 随 着 长 距 离 输 气 高 压 输送 技 术 发 展 , 低 压 储 气 罐 逐 渐 被 淘 汰 , 目 前 主 要 采 用的 高 压 储 气 设 施 。 高 压 储 气 设 施 主 要 有 高 压 球 罐 储气 、 高 压 管 束 储 气 、 高 压 管 道 储 气 、 地 下 储 气 库 储 气等 。 高 压 球 罐 储 气 1, 4, 6 高 压 球 罐 几 何 容 积 固 定 不 变 , 而 是 靠 改 变 其 中气 体 压 力 来 储 存 气 体 的 ,
8、 故 又 称 定 容 储 罐 。 高 压 储 气罐 有 圆 筒 形 和 球 形 两 种 。 圆 筒 形 储 气 罐 根 据 安 装 方法 可 以 分 为 立 式 和 卧 式 两 种 。 前 者 占 地 面 积 小 , 但 防止 罐 体 倾 倒 的 支 撑 和 基 础 非 常 牢 固 。 后 者 占 地 面 积大 , 但 支 柱 和 基 础 做 法 较 为 简 单 。 与 圆 筒 形 储 罐 相比 , 球 形 储 气 罐 具 有 良 好 的 受 力 、 省 材 料 、 占 地 面 积小 、 投 资 少 等 优 点 , 但 是 球 罐 制 造 较 为 复 杂 。 一 般 小容 量 的 储 罐 多
9、用 圆 筒 储 罐 , 而 大 容 量 的 储 罐 则 多 用球 形 罐 。高 压 储 罐 主 要 用 于 城 市 配 气 系 统 工 作 日 或 时 调峰 供 气 , 在 用 气 高 峰 的 时 候 , 天 然 气 小 时 用 气 量 小 于需 求 量 , 高 压 球 罐 内 储 存 的 天 然 气 送 入 网 , 在 低 谷 的时 候 天 然 气 小 时 供 气 量 大 于 需 求 量 , 管 网 中 多 余 的天 然 气 进 入 高 压 球 罐 。 高 压 球 罐 建 立 在 地 面 上 , 需 要占 用 大 量 土 地 , 储 存 容 量 相 对 较 小 , 而 且 压 力 较 高 ,
10、自 动 化 控 制 以 及 消 防 等 辅 助 设 施 造 价 高 , 而 且 须 检查 , 运 行 管 理 比 较 复 杂 。 高 压 管 束 3, 6 高 压 管 束 实 质 上 是 高 压 管 式 储 气 罐 , 高 压 管 束储 气 使 用 若 干 钢 管 构 成 的 管 束 埋 于 地 下 , 利 用 气 体可 压 缩 性 及 其 高 压 下 同 理 想 气 体 的 偏 差 进 行 储 气 。主 要 用 于 城 市 配 气 系 统 的 昼 夜 调 峰 。 高 压 管 束 储 气设 施 运 行 压 力 大 、 管 径 较 小 、 储 气 量 较 小 、 占 地 面 积较 大 、 建 设
11、 投 资 大 、 调 节 范 围 小 。 高 压 管 道 储 气 1, 6 高 压 管 道 储 气 是 利 用 本 身 需 要 建 设 的 各 种 输 气管 线 , 在 满 足 输 气 能 力 的 同 时 , 适 当 增 加 管 径 , 使 其具 备 一 定 的 管 道 储 气 能 力 。 高 压 管 道 储 气 主 要 包 括46 内 蒙 古 石 油 化 工 2007 年 第 9 期 X 收 稿 日 期 : 2007- 04- 15作 者 简 介 : 王 莉 华 , 女 , 现 为 西 南 石 油 大 学 2005 级 油 气 储 运 专 业 硕 士 研 究 生 。长 输 管 道 末 段 储
12、 气 和 城 市 高 压 管 道 储 气 。干 线 输 气 管 道 末 端 是 指 从 最 后 一 座 压 气 站 到 干线 终 点 的 城 市 配 气 站 的 管 段 。 末 端 管 路 与 前 面 各 站间 段 管 段 不 同 的 , 对 于 压 气 站 站 间 管 线 来 说 , 其 起 点和 终 点 的 流 量 相 同 , 而 对 于 末 端 来 说 , 其 起 点 及 最 后一 站 的 流 量 与 前 面 流 量 相 同 , 而 终 点 的 流 量 等 于 城市 用 气 量 , 它 受 城 市 日 负 荷 规 律 支 配 。 当 用 气 量 小 于供 气 量 时 为 储 存 过 程
13、; 当 用 气 量 大 于 供 气 量 时 为 消耗 过 程 ; 高 压 管 道 储 气 主 要 用 于 城 市 配 气 系 统 的 小时 调 峰 。高 压 管 道 储 气 不 占 地 、 无 配 套 设 施 、 输 储 兼 顾 、运 行 管 理 简 单 方 便 、 能 承 受 更 高 的 压 力 、 具 有 良 好的 经 济 性 , 但 是 高 压 管 道 储 气 受 到 城 市 高 压 输 气 管网 敷 设 长 度 和 最 高 允 许 运 行 压 力 限 制 。 地 下 储 库 1, 5, 8 我 国 “ 西 气 东 输 ” 、 “ 俄 气 南 供 ” 大 规 模 、 远 距 离 的输 气
14、 情 况 下 , 地 下 储 气 库 是 调 节 供 气 不 均 衡 性 的 最重 要 的 手 段 , 可 以 保 证 供 气 高 度 可 靠 性 , 并 且 提 高 了国 家 能 源 的 安 全 水 平 。 在 夏 季 城 市 用 气 低 谷 期 将 管道 输 送 的 过 剩 气 体 注 入 储 气 库 , 当 冬 季 高 峰 期 再 将库 里 存 储 的 天 然 气 输 出 , 来 满 足 用 户 因 季 节 变 化 引起 的 用 气 波 动 要 求 。 地 下 储 库 具 有 占 地 面 积 小 、 受 气候 影 响 小 、 储 存 量 大 、 维 护 和 管 理 简 单 、 造 价 低
15、 、 运 行费 用 低 、 安 全 可 靠 等 优 点 是 一 种 经 济 、 合 理 、 有 效 的储 气 设 施 , 但 是 受 地 质 构 造 限 制 、 建 设 周 期 长 。 现 有的 地 下 储 库 形 式 主 要 有 : 利 用 枯 竭 的 油 田 储 气 、 利 用含 水 多 孔 地 层 储 气 、 利 用 盐 矿 层 建 立 储 气 库 、 利 用 盐穴 储 气 , 其 中 利 用 枯 竭 油 田 储 气 最 为 经 济 , 用 盐 穴 储气 造 价 最 高 。目 前 , 全 世 界 大 约 有 560 座 地 下 储 库 气 库 总 容积 5100 亿 m 3, 其 主 要
16、 分 布 在 欧 洲 和 北 美 洲 。 美 国 拥有 386 座 地 下 储 气 库 (总 储 存 能 力 2278. 16 亿 m 3) , 加拿 大 拥 有 38 座 (储 存 能 力 248. 56 亿 m 3)。 我 国 的 地下 储 库 研 究 和 建 设 较 晚 , 与 发 达 国 家 有 较 大 差 距 。 我国 仅 有 两 座 , 总 储 存 能 力 8 亿 m 3, 今 后 为 了 满 足 城 市供 需 平 衡 将 建 立 与 管 网 相 匹 配 的 地 下 储 库 群 。312 改 变 气 源 生 产 能 力 和 设 置 机 动 气 源 液 化 石 油 混 合 气 7 液
17、 化 石 油 气 与 空 气 或 其 他 热 值 较 低 的 可 燃 气 体按 一 定 比 例 混 合 , 使 其 符 合 城 市 燃 气 标 准 后 , 通 过 管道 直 接 供 给 用 户 作 为 城 市 燃 气 或 小 区 调 峰 气 源 。 液化 石 油 气 与 空 气 混 合 有 三 种 方 式 : 引 射 气 混 合 、 鼓 风机 供 气 和 比 例 流 量 调 节 混 气 系 统 。液 化 石 油 气 由 汽 车 槽 车 运 至 装 卸 台 , 用 压 缩 机送 入 贮 罐 中 , 再 用 稳 压 泵 将 液 相 液 化 石 油 气 送 入 气化 器 内 , 经 热 水 循 环
18、加 热 强 制 气 化 , 气 化 后 的 气 相 经调 压 后 进 入 混 合 器 , 通 过 文 丘 里 管 引 射 空 气 按 一 定比 例 混 合 , 混 合 后 的 空 混 气 送 入 低 压 储 气 柜 中 再 与焦 炉 煤 气 按 一 定 比 例 掺 混 , 然 后 经 压 缩 机 加 压 后 送入 城 市 煤 气 输 配 管 网 。 气 化 器 所 需 热 水 , 由 燃 气 热 水炉 和 热 水 循 环 泵 供 应 。 混 合 气 的 热 值 和 组 分 由 快 速热 值 仪 和 氧 分 析 仪 (基 地 式 与 便 携 式 联 合 使 用 ) 监控 , 使 其 保 持 稳
19、定 。液 化 石 油 气 混 空 气 工 艺 作 为 调 峰 装 置 , 具 备 快开 快 停 、 调 度 灵 活 , 供 气 稳 定 的 特 点 ; 同 时 完 全 可 以采 用 技 术 成 熟 、 投 资 小 的 国 产 设 备 , 适 合 于 煤 气 供应 , 因 该 方 案 的 液 化 石 油 气 混 空 气 生 产 工 艺 运 行 成本 低 , 具 备 良 好 的 经 济 性 , 值 得 在 工 业 生 产 及 民 用 燃气 供 应 中 大 力 推 荐 使 用 。 LN G 进 行 城 市 燃 气 调 峰 4 液 化 天 然 气 (LN G) 是 以 甲 烷 为 主 要 成 分 液
20、化后 天 然 气 的 一 种 存 在 形 式 , 其 体 积 缩 小 620 倍 , 储 运手 段 灵 活 便 于 运 输 。 目 前 , LN G 已 成 为 无 法 使 用 管输 供 气 城 市 的 主 要 气 源 或 过 渡 气 源 , 也 是 许 多 使 用管 输 天 然 气 供 气 城 市 的 补 充 气 源 和 调 峰 应 急 气 源 。我 国 在 广 州 、 福 建 、 浙 江 、 山 东 等 地 陆 续 建 成 了 LN G接 收 站 。LN G 调 峰 与 传 统 的 高 压 储 罐 调 峰 有 较 大 的 区别 。 LN G 调 峰 站 在 城 市 天 然 气 用 气 高
21、峰 时 开 始 工作 , 启 动 LN G 气 化 器 , 将 LN G 气 化 后 送 入 管 网 。 在城 市 天 然 气 用 气 低 谷 时 , LN G 调 峰 站 不 工 作 , 管 网中 天 然 气 也 不 进 入 LN G 调 峰 站 , LN G 通 过 其 他 途径 补 充 。 LN G 气 源 灵 活 性 强 、 可 调 能 力 大 、 可 靠 性好 , 不 仅 适 用 季 节 调 峰 、 也 适 用 于 日 调 峰 , 并 且 可 以根 据 供 气 调 峰 和 应 急 供 气 的 需 要 建 立 LN G 站 。213 利 用 缓 冲 用 户 调 度 作 用 6 利 用
22、缓 冲 用 户 调 度 作 用 主 要 有 两 方 面 : 一 方 面发 展 工 业 用 户 提 高 工 业 用 气 量 , 使 用 户 结 构 发 生 改变 , 减 少 了 用 气 不 均 匀 性 。 另 一 方 面 考 虑 能 源 切 换 ,在 夏 季 用 气 低 峰 时 , 缓 冲 用 户 使 用 城 市 燃 气 ; 在 冬 季用 气 高 峰 时 , 缓 冲 用 户 改 用 固 体 燃 料 或 液 体 燃 料 , 此方 法 可 缓 解 季 节 不 均 匀 用 气 。3 结 论 与 建 议311 在 我 国 大 规 模 、 远 距 离 输 气 的 情 况 下 , 在 用 气集 中 的 地
23、区 建 立 与 管 道 相 匹 配 的 地 下 储 气 库 , 协 调天 然 气 上 中 下 游 的 发 展 , 保 障 应 急 供 气 、 平 稳 供 气 的需 要 。312 在 不 具 备 建 造 地 下 储 库 的 条 件 时 , 解 决 城 市 燃气 小 时 调 峰 主 要 采 取 方 法 : 一 方 面 提 高 高 压 管 道 储气 能 力 , 对 于 长 输 管 道 末 端 通 过 增 大 管 径 和 增 加 输气 介 质 压 力 , 提 高 输 气 管 道 储 气 能 力 。 另 一 方 面 宜采 用 LN G 调 峰 站 调 峰 。313 针 对 用 气 量 较 高 的 城 市
24、 , 单 靠 一 种 方 法 很 难 应付 , 要 在 确 保 现 有 的 供 气 系 统 的 基 础 上 , 采 用 多 种 调峰 方 式 相 结 合 的 方 法 , 并 且 要 建 立 多 元 、 互 补 的 气 源结 构 , 确 保 城 市 供 气 安 全 。参 考 文 献 1 王 树 立 , 赵 会 军 1 输 气 管 道 设 计 与 管 理 M .北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 2006, (1). 2 陈 永 武 , 张 鹏 1 城 市 燃 气 调 峰 与 安 全 供 用 气J . 油 气 储 运 , 2002, 21 (10) : 4- 7. 3 马 国 光 , 陈
25、雪 , 黄 坤 1 城 市 燃 气 储 气 调 峰 方 式的 探 讨 1 国 内 外 长 输 管 道 调 峰 技 术 应 用 ,2005. 4 刘 军 1 应 用 LN G 进 行 城 市 天 然 气 调 峰 的 研究 , 上 海 煤 气 , 2006, 5. 5 陆 阶 明 1 城 市 供 气 的 调 峰 储 气 设 备 地 下 储气 库 , 城 市 公 用 事 业 , 2004, 6 (21). 6 方 怀 红 1 珠 江 三 角 洲 典 型 城 市 燃 气 负 荷 不 均匀 性 与 调 峰 手 段 的 研 究 , 2004, 4 (18). 7 朱 峻 , 液 化 石 油 气 混 空 气 在 煤 气 调 峰 中 应 用 于研 究 , 2002, 4 . 8 丁 国 生 , 李 文 阳 , 国 内 外 储 气 库 现 状 与 发 展 趋势 , 天 然 气 , 2002, 5 (10).56 2007 年 第 9 期 王 莉 华 城 市 燃 气 调 峰 的 探 讨
