1、液化石油气管道供应在寒冷地区的应用和发展一、液化石油气的发展城镇燃气化是城市基础设施的一项重要内容，是现代化城市的重要标志之一。管道燃气在东北三省各地区发展较早，如吉林省长春市早在 1921 年伪满时期，日本瓦斯会社在吉林省长春市火车站西侧建煤制气厂，辽宁省的大连、丹东、沈阳、黑龙江省的哈尔滨等市也早在上世纪 20 年代建煤制气厂。LPG(以下简称液化石油气)在我国应用较晚，北方地区最早使用 LPG 的城市为哈尔滨市，1965 年哈尔滨市建立北方地区第一座 LPG 储配站。我国生产 LPG 的大型生产厂家中东北三省占有很大比例，如大庆石油管理局各大炼油厂、吉林油田各大炼油厂、吉林化学总公司、辽
2、河油田各大炼油厂等。因东北三省具有较为充足的 LPG 来源，故 LPG 的应用在东北三省得到了长足的发展。早期居民用 LPG 大都为瓶装 LPG，管道 LPG 因受各方面因素制约发尽较慢，进入 90 年代后，管道 LPG 在北方地区得到了快速发展，如东北三省各大城市、各地区，基本都已经具备一定数量和一定规模的 LPG 管道供应系统。我国城市燃气发展方向是“优先发展天然气、扩大液化石油气、多种气源园地制宜发展城市燃气”，其目标是逐步向天然气转换。而现阶段多种气源并存是我国燃气行业的主要特点，其中液化石油气仍是最主要的构成。目前我国 LPG 市场已成为仅次于美国和日本的全球第三大 LPG 消费国。
3、二、液化石油气市场情况全球约 50LPG 来自天然气和石油伴生气田。其余来自炼油厂和石油化工厂。90 年代以来，世界 LPG 总产量平均增长率约为 34，1994 年世界 LPG 总产量达 15 亿吨，到 2000 年世界 LPG 年产量达 18 亿吨。90 年代至今，世界 LPG 市场一直处于过剩状态，其年过剩量约 200400 万吨。世界 LPG 主要出口国为中东地区，其余是北海油田和独联体等国家和地区。世界 LPG 主要进口国是美国、日本、韩国等国。我国 LPG 进口量逐年增加，早已引起世界各国出口商的注意。我国 LPG 主要来自炼油厂和石油化工厂，少量来自油气田。1990 年全国 LP
4、G 总产量为 2557 万吨，2000 年我国 LPG 总产量达 870 万吨。随着我国经济的快速增长，人民生活水平的不断提高，LPG 做为民用燃料需要量不断增加，1990 年消费量为 2542 万吨，2000 年消费量达 1460 万吨，显然我国 LPG产量还不能完全满足国内需求。国家为了从根本上解决 LPG 来源问题，在深圳、汕头、上海、宁波等地建立了大型 LPG 储存基地，以便直接进口 LPG。1990 年我国进口 LPG 仅 1167 万吨，而到 2000 年进口 LPG 达到 570 万吨。我国 LPG 生产量，北方大于南方，北方地区 LPG 市场基本处于供大于求。北方地区大、中型
5、LPG生产厂家有大庆油田、吉林油田、辽河油田的各大炼油厂，吉林化学总公司等。三、LPG 管道供应系统在寒冷地区的应用与发展早期居民用 LPG 大都为瓶装液化石油气。使用瓶装 LPG 安全度低，且冬季气瓶内残液较多。最近十几年间各地逐渐开始采用管道供应 LPG。管道供应 LPG 方式主要分直供气相 LPG 和 LPG 混空气(以下简称 LPGAIR)两种。(一) 、直供气相 LPG 方式常见的直供气相 LPG 方式有自然气化式瓶组供应方式、强制气化式瓶组供气方式、储罐储存型直供气相 LPG 等几种方式。我国 LPG 成份较复杂，我国虽然已经颁布液化石油气质量标准，但各厂家出厂 LPG 质量时好时
6、坏，特别是 C5 及 C5 以上成份经常出?gt;3。显然，寒冷地区的设计、应用直供气相 LPG方式中更应重点考虑供气安全性。为了避免供气过程中出现 LPG 再液化，寒冷地区的直供气相 LPG 设计规模不易过大，供气压力级制宜选用低压供气，供气半径宜控制在 500m 以内。1自然气化式瓶组供应方式自然气化式瓶组供应系统主要由两组 50 公斤 LPG 钢瓶组、调压系统组成。50 公斤 LPG 钢瓶内的 LPG 自然气化后经调压系统调压后直接供应用户。自然气化式瓶组供应方式具有供应方便灵活、设备简单、操作简便、投资少、当气瓶总容积少于 1m3 时(50 公斤 LPG 钢瓶数量少于等于 8 瓶)，可
7、将瓶组设置在建筑物附属的房间内等优点。自然气化式瓶组供应方式的缺点为瓶组内剩余残液较多，供应范围小，寒冷地区一般供应用户数不易超过 200 户。2强制气化式瓶组供应方式强制气化式瓶组供应系统主要由两组 50 公斤 LPG 钢瓶组、气化系统、调压系统组成。50 公斤 LPG钢瓶内的液相 LPG 进入气化器内换热后变成气相 LPG，经调压后直接供应用户，50 公斤 LPG 钢瓶内的气相 LPG 也可直接调 A 后供应用户。强制气化式瓶组供应方式具有供应方便灵活、工艺简单、操作简便、投资少、建设速度快等优点。瓶组供应方式的缺点为供应范围较小，供应用户楼层不能太高，LPG 钢瓶更换频繁，每个 LPG
8、钢瓶拆卸时有少量 LPG 泄漏，故 50 公斤 LPG 钢瓶不易设置过多。3储罐储存型 LPG 直供气相 LPG 方式储罐储存型 LPG 直供系统主要由 LPG 储罐及装卸系统、气化系统(也可以采用自然气化方式) 、调压系统组成。液态 LPG 自汽车槽车，利用 LPG 烃泵或压缩机卸至 LPG 储罐后，再利用烃泵或压缩机将液相 LPG 送至气化器，液态 LPG 在气化器内换热后变成气态 LPG，经调压后送至小区低压管网或庭院管网。储罐储存型 LPG 直供气相 LPG 方式具有操作简便、投资少、减少 LPG 泄露、可适当增加供气规模等优点。储罐储存型直供气相 LPG 方式的缺点为供气半径较小(一
9、般供气半径约为 500m)，供应用户楼层不能太高，占地面积较大。4直供气相 LPG 方式的技术经济比较直供气相 LPG 方式具有投资少、单位燃气成本低、供气灵活方便等特点。我国各大城市及各地区基本都已采用不同规模、不同数量的 LPG 直供气相供应系统。直供气相 LPG 方式有以上介绍的自然气化式瓶组供气方式、强制气化式瓶组供气方式、储罐储存型 LPG 气相直供方式等几种。依据我院几年来所做工程的统计，对各种工艺方式的技术经济比较列表如下。直供气相 LPG 供应方式技术经济比较供应方式比较项目自然气化式瓶组供应方式 强制气化式瓶组供应方式储罐储存型 LPG 直供方式设备投资 少 较多 多工艺复杂
10、程度 简单 较复杂 复杂供气规模 规模小 规模不宜过大 规模较大LPG 钢瓶更换周期 较长 约 2-3 天 不需要更换钢瓶生产过程中残液量 较多 少 少操作过程中 LPG 泄漏量较少 较多 较少平均每户建设费用 低 较多 较多占地面积 少 较少 较多要求消防间距小。小规模气化站可设置在建筑物附属的房间内较小。瓶组供应站可建在楼群内较大。易设在楼群外原料价格 较高 较高 较低运行费用 低 较低 较高单位燃气成本 低 较低 较低从以上经济分析中可以看出，当供气规模较小、供气户数少、供气半径小时适合采用自然气化式瓶组供应方式。据我院多年的设计经验及用户反映，寒冷地区采用自然气化式瓶组供气方式的供气户
11、数不宜大于 200 户，当供气规模小、但供气半径较大时，不宜采用自然气化式瓶组供气方式。当规模较大或供气半径较大时可以采用强制气化式瓶组供气方式或储罐储存型 LPG 气相直供方式。如何划分强制气化式瓶组供气方式与储罐储存型 LPG 相直供方式的供气规模?如根据两种供气方式的技术经济比较及有关规范规定，不应有两种供气方式的供气规模划分。但考虑能够让建设单位有一个更进一步对管道 LPG 系统的了解、进一步明确对各种供气规模的设计思路，我院经多年的管道 LPG 的设计经验及用户反映，对两种供气方式在各种供气规模进行了技术经济比较。当居民用户供气规模小于 1000 户时，强制气化式瓶组供气系统的 50
12、 公斤 LPG 钢瓶数量较少(32 瓶以内)、瓶组气化站可在楼群中建设、投资少、单位燃气建设费用少，而储罐储存型 LPG 气相直供系统投资大、气化站建在楼群外、单位燃气成本较高，故当居民用户供气规模小于 1000 户时，采用强制气化式 LPG 瓶组供气系统。当居民用户供气规模大于 1000 尸时，强制气化式瓶组供应系统的 50 公斤 LPG 钢瓶数量逐渐增加、操作过程中 LPG 泄漏量也随之增加、瓶组气化站虽可在楼群中建设，但建筑面积也随之增加，而储罐储存型 LPG 气相直供系统投资较大、气化站建在楼群外、原料价格较瓶组供应方式低、单位燃气成本随之减少，故当居民用户供气规模大于 1000 户时
13、，如有条件宜采用储罐储存型 LPG 气相直供系统。当供应居民户数为 2000 户时强制气化式瓶组供应方式与储罐储存型 LPG 气相直供方式的技术经济比较见下表2供应户居民用户的技术经济比较供应方式比较项目强制气化式瓶组供应方式储罐储存型 LPG 气相直供方式备注LPG 储存设备 50 公斤 LPG 钢瓶 64 瓶2 台 5 立方米 LPG 地下储罐工艺复杂程度 简单 较复杂用电量 度/年 68237 69512年消耗 采暖用 LPG 量 Kg/年1700 2000气化器均采用电加热型气化器LPG 钢瓶更换周期 一次更换 32 瓶，三天更换 64 瓶不需更换钢瓶，LPG运输利用汽车槽车操作过程中
14、 LPG 泄漏量 较多 较少占地面积 少 较多要求消防间距 较小。瓶组供应站可建在楼群内 较大、易设在楼群外原料价格 较高 较低平均每户建设费用 元/户 1560 1720单位燃气成本 较高 较低从以上技术经济分析中可以看出，当居民供气户数大于 2000 户时，强制气化式瓶组供气方式在占地面积、单位燃气消耗等各方面优势不大，而储罐储存型 LPG 气相直供方式在 LPG 泄露、单位燃气成本、操作等各方面具有较大优势。故当居民供气户数大于 2000 户时，不宜考虑采用强制气化式瓶组供气方式，应主要考虑采用储罐储存型 LPG 气相直供方式。当居民供气户数少于 2000 户，但因采暖用气等原因供气规模
15、较大时，宜考虑采用储罐储存型 LPG 气相直供方式。(二) 、LPG-AIR 供应方式LPG 与 AIR 混合成符合城市供应标准的燃气，直接供给居民用户或作为其它用途的气源。LPG-AIR混合方式具有很多优点。如比人工煤气相比，工艺流程简单，基建投资少，建设周期短，运行管理简单，单位燃气成本低，比纯 LPG 气相直供方式相比，降低露点，避免输气管网中出现再液化现象，故可以在大范围内管道输送燃气。LPG-AIR 方式还可以把重组分较多的 LPG，经气化和 AIR 混合后供应用户。LPGAIR 混合气的特性与天然气接近，当混气比在一定范围时与天然气具有互换性。1.LPG 气相直供方式与 LPG-A
16、IR 供应方式的比较LPG 气相直供方式的供应规模不易过大，特别是采用国产 LPG 时，考虑国产 LPG 成份不稳定、LPG输送过程中出现再液化等问题，LPG 气相直供方式不易采用中压供气。LPG-AIR 方式可大大降低混合气露点，可以采用重质组分较多的 LPG，可以采用中、低压两级供气，可以远距离输送，在中型或大型气源工程中可作为主气源。如单考虑低压供气时，较理想的居民供气户数约 5000 户。下面以供应 5000 户居民生活用气为例，进行 LPG 气相直供方式与 LPGAIR 方式的技术经济比较，其中 LPG 气相直供方式采用储罐储存型 LPG 气相直供方式、LPG-AIR 方式采用缓冲罐
17、型自然引射方式。详见表3。供应户居民用户时气相直供方式与 LPG-AIR 供应方式的技术经济比较供应方式比较项目LPG 气直供方式 LPG-AIR 供应方式设备投资 少 多工艺复杂程度 较简单 较复杂供气压力级制 低压供气 中、低压两级供气供气半径 小 大，可以远距离传输燃气露点 较高 低平均每户建设费用 元/户 1530 1650单位燃气成本 较低 较高从以上对比中可以看出，当居民供气户数为 5000 户时，LPG 直供气相供应方式的平均每户建设费用与单位燃气可比价格、工艺复杂程度等方面优于 LPGAIR 供应方式。但考虑供气安全性、建设规模留用发展余地等方面，LPGAIR 供应方式优于 L
18、PG 气相直供方式。考虑寒冷地区的实际特点，当居民供气户数大于 5000 户时，应主要考虑采用 LPG-AIR 供应方式。当居民供气户数少于 5000 户，但因居民建筑采暖用气等原因，实际供气量较大时,也应考虑采用，LPG-AiR 供应系统。2LPG-AIR 供应方式在寒冷地区的应用与发展LPG-AIR 合供应方式主要分引射式，面积开口比例式，流量比例式等方式。三种混气方式的技术经济比较见下表4供应方式的技术经济比较供应方式比较项目引射式 面积开口比例式 流量比例式设备投资 少 较多 多工艺复杂程度 简单 较复杂 复杂调峰能力 较差 较大 大混气比例调节能力 较差 较大 大混合器出口压力 低压
19、或中压供气 中压供气 中压或高压供气混合器后设置气柜或缓冲罐必需设置 不需要 不需要从以上对比中可以看出，面积开口比例式和流量比例式工艺方式的混合器出口压力大，调峰能力大，混气比例调节方便等优点。引射式混气工艺方式具有工艺简单、建设费用较低、运行费用低、单位燃气成本低等优点。寒冷地区 LPG-AIR 艺方式的应用中应重点考虑供气安全性。我国 LPG 生产厂家质量差异较大，同一厂家不同时间生产出的 LPG 质量差异也较大。为了保证不同 LPG 成份的混合气在输送过程中避免出现再液化现象，寒冷地区 LPG-AIR 供气压力不易采用过高，一般不宜高于 01Mpa。显然在寒冷地区的LPGAIR 应用与
20、发展中，主要应采用混合器出口压力较低、运行费用低、单位燃气成本低的引射式工艺方式。引射式混气方式在国内外应用比较多，特别是在日本，LPG-AIR 混气方，式以引射式为主。东北三省各城市现有的 LPG-AIR 供应系统中，大多数为引射式混气工艺方式，我院设计并已投入运行的长春市东郊混气站、白山市，柳河市，双阳区等地的 LPG-AIR 气源工程也采用引射式混气工艺方式。做为调峰、补充气源或大规模供气的主气源时，应考虑采用面积开口比例式或流量比例式混气工艺方式。东北三省较为典型的比例式混气方式为，沈阳市煤气公司的调峰、补充用的 LPG 混气站的 LPG-AIR混气工艺采用的是面积开口比例式，我院设计
21、、并已投入运行的延吉市供应 8 万户居民用户及部分公福用户的混气站 LPG-AIR 混气工艺采用的是流量比例式混气工艺方式。四、总结管道 LPG 供应方式具有投资少、建设周期短、单位燃气成本低等优点；寒冷地区管道 LPG 应用与发展中，应重点考虑燃气的露点，也应充分考虑我国 LPG 成份差异。LPG 直供气相供应方式中宜采用低压供气方式，LPG-AIR 供应方式中 LPG：AIR 的比例不易过大，LPG-AIR 供应压力不易过高。当居民供气户数少于 200 户时，可以采用自然气化式瓶组供气方式，当居民供气户数少于 2000 户时可以采用强制气化式瓶组供气方式，当居民供气户数少于 5000 户时
22、可以采用储罐储存型 LPG 气相直供方式，当居民供应户数大于 5000 户时，应采用 LPG-AIR 供应方式。北方地区可利用天然气资源较少，为此我国计划从俄罗斯东西伯利亚和萨哈林岛进，天然气，其中进口东西伯利亚天然气管线投产时间约在 2007 年至 2010 年间，进口萨哈林天然气管线投产时间约在 2015年前。LPGAIR 的特性与天然气接近，易于爿夸来转换成天然气管网。引进天然气后，现有北方地区较大规模的 LPG-AIR 混气站或今后发展中的 LPG 混气工程的气源厂，可做为天然气的补充、调峰气源或第二气源，现有的 LPG 瓶组供气站的建筑物可做为天然气调压站建筑。显然，没有可利用天然气资源的现阶段及今后引进天然气以后的很长时间内，管道 LPG 将会在北方寒冷地区的大部分地区有着极大的发展潜力。管道 LPG 的应用在北方寒冷地区具有广阔的前景，除常见的炊事用气的发展外，寒冷地区采用管道LPG 进行燃气取暖方面也具有很大的发展前景。近几年，我院在燃气取暖应用与发展方面取得了较好成绩，希望与行业同仁共同研究、共同开发，把管道 LPG 在寒冷地区的应用与发展提到更高层次。管道 LPG 在寒冷地区具有广阔的发展前景，在一定时期内，管道 LPG 在管道燃气供应系统中的比例也会越来越大。
