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壓縮天然氣供應(yīng)城鎮(zhèn)方式探討
摘要：管道輸送是天然氣輸送的基本方式，如何滿足長(zhǎng)輸管線周邊中小規(guī)模城鎮(zhèn)的天然氣需求，提出一種供應(yīng)方式。
1前言
天然氣是優(yōu)質(zhì)高效清潔的能源，是保護(hù)環(huán)境的最理想燃料。目前，天然氣產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段、逐步取代石油、煤炭成為世界首選能源之一。
管道輸送是天然氣輸送的基本方式。實(shí)踐證明，對(duì)于大規(guī)模輸送天燃?xì)獠捎霉艿垒斔褪亲罱?jīng)濟(jì)和有效的輸送方式。我國(guó)現(xiàn)有的天然氣長(zhǎng)輸管線主要有海南崖13—1氣田干線、陜甘寧氣田至京津干線、渤西氣干線、東海平湖氣田至上海干線、川氣干線等區(qū)域性干線，但是由于輸氣干線的建設(shè)受城市氣化條件、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、用戶氣價(jià)承受能力等綜合因素的限制，使得這種輸送方式尚未形成大范圍聯(lián)網(wǎng)，供應(yīng)范圍受到限制，并且只能向長(zhǎng)輸管道沿線城鎮(zhèn)供氣。因此如何滿足長(zhǎng)輸管線周邊中小規(guī)模城鎮(zhèn)的天然氣需求，將成為一個(gè)新的研究課題。
天然氣除管道輸送外，還可采用其他兩種非管道輸送方式。一種方式是液化天然氣(LNG)，是將天然氣液化后再進(jìn)行貯運(yùn)；另一種方式是壓縮天然氣(CNG)，將天然氣凈化壓縮后，裝在專門的容器內(nèi)用汽車運(yùn)送。我國(guó)CNG應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，目前除了應(yīng)用于城市天然氣汽車之外，對(duì)城鎮(zhèn)的天然氣供應(yīng)也已陸續(xù)開始。1995年10月新疆鄯善首次在國(guó)內(nèi)將壓縮天然氣技術(shù)應(yīng)用到城鎮(zhèn)燃?xì)夤⿷?yīng)，1999年12月北京懷柔壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程投產(chǎn)，2000年1月北京密云縣CNG工程投人運(yùn)行，海口市CNG站也處于施工階段。以下就CNG技術(shù)應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃?xì)夤⿷?yīng)進(jìn)行控討。
2CNG系統(tǒng)供應(yīng)城鎮(zhèn)燃?xì)獾墓に嚵鞒?
CNG系統(tǒng)供應(yīng)城鎮(zhèn)方式源自天然氣汽車加氣的子母站系統(tǒng)。在高中壓取氣點(diǎn)建立加氣母站，將天然氣加壓至15—25MPa，然后裝入高壓鋼瓶拖車，通過(guò)公路運(yùn)輸送至加氣子站供汽車加氣。由于子母站系統(tǒng)技術(shù)成熟、靈活方便，而且投資相對(duì)建獨(dú)立加氣站為少，因而提出借鑒于母站系統(tǒng)的運(yùn)行方式采用CNG供應(yīng)城鎮(zhèn)燃?xì)狻?/p>
CNG城鎮(zhèn)燃?xì)夤⿷?yīng)系統(tǒng)主要由取氣點(diǎn)加壓站、CNG鋼瓶拖車、城鎮(zhèn)卸氣站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)組成，工藝流程框圖見(jiàn)圖1。
天然氣首先經(jīng)計(jì)量、調(diào)壓后進(jìn)入凈化裝置，脫除超標(biāo)的水、硫化氫、二氧化碳(CNG系統(tǒng)天然氣質(zhì)量見(jiàn)附錄)，凈化后的天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓，加壓后的天然氣壓力范圍為15—25MPa，再通過(guò)加壓站的高壓膠管和快裝接頭向CNG鋼瓶拖車充氣，當(dāng)拖車上的鋼瓶壓力達(dá)到設(shè)定值后，壓縮機(jī)自動(dòng)停機(jī)停止充裝。CNG鋼瓶拖車通過(guò)公路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)城鎮(zhèn)卸氣站，通過(guò)卸氣站的高壓膠管和快裝接頭卸氣，CNG首先進(jìn)人一級(jí)換熱器加熱(防止天然氣通過(guò)調(diào)壓器減壓時(shí)溫降過(guò)大，影響后續(xù)設(shè)備及管網(wǎng)的正常運(yùn)行)，再進(jìn)入一級(jí)調(diào)壓器減壓，之后依次經(jīng)過(guò)二級(jí)換熱器、二級(jí)調(diào)壓器、三級(jí)調(diào)壓器，將壓力調(diào)至城鎮(zhèn)管網(wǎng)運(yùn)行壓力，經(jīng)計(jì)量、加臭后進(jìn)入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。
城鎮(zhèn)卸氣站卸氣裝置的換熱和調(diào)壓級(jí)數(shù)應(yīng)綜合鋼 瓶拖車最高工作壓力、調(diào)壓裝置卸氣能力、城鎮(zhèn)管網(wǎng) 設(shè)計(jì)壓力等因素確定。卸氣站的調(diào)峰可采用多種方式、如采用管束儲(chǔ)氣、儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣、設(shè)調(diào)峰氣源以及利用鋼 瓶拖車等。由于每輛鋼瓶拖車的載氣能力為3000— 6000M3，具有一定的調(diào)峰能力，利用CNG鋼瓶拖車 調(diào)峰不失為一種經(jīng)濟(jì)、靈活的調(diào)峰手段，而且隨著科 技的進(jìn)步以及CNG鋼瓶逐步國(guó)產(chǎn)化，材質(zhì)也在向非金 屬材料過(guò)渡，必將在提高載氣能力的同時(shí)進(jìn)一步降低 CNG輸氣的工程造價(jià)。
3CNG系統(tǒng)供應(yīng)方式比較
由于受拖車數(shù)量、運(yùn)輸條件、運(yùn)距、氣候等因素限制。決定了CNG系統(tǒng)供氣規(guī)模不宜過(guò)大�，F(xiàn)以供氣規(guī)模為2萬(wàn)戶和5萬(wàn)戶居民為例，分析CNG供應(yīng)和長(zhǎng)輸管道供應(yīng)兩種方式的適用范圍。方案一為CNG系統(tǒng)供氣方案，包括取氣點(diǎn)加壓站、鋼瓶拖車、城鎮(zhèn)卸氣站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。方案二為長(zhǎng)輸管道方案，包括長(zhǎng)輸管道、城鎮(zhèn)門站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。兩種方案均暫不考慮供應(yīng)沿線城鎮(zhèn)，從而得出不同輸送方式與供氣規(guī)模、運(yùn)距(以10—500Km為限)、投資及成本等因素的相互關(guān)系。其中城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)方案相同，調(diào)峰儲(chǔ)氣設(shè)施根據(jù)不同方案分別考慮，長(zhǎng)輸管道輸送方案的儲(chǔ)存容積根據(jù)用戶計(jì)算月平均日用氣量確定，CNG方案儲(chǔ)存容積由于目前尚無(wú)規(guī)范可依，考慮該供氣方式的特點(diǎn)，暫按2—3天計(jì)算月平均日用氣量考慮，對(duì)于規(guī)模、運(yùn)距較小的情況可適當(dāng)減少儲(chǔ)存天數(shù)。原料價(jià)格暫按天然氣0．55元／M3作比較。兩方案的對(duì)比條件見(jiàn)表1。
不同方案投資、成本與運(yùn)距的關(guān)系見(jiàn)表2，相應(yīng)投資曲線、成本曲線見(jiàn)圖2、圖3。
通過(guò)方案比較分析如下：
(1)供氣規(guī)模相同的情況下，隨著運(yùn)距的加大，CNG輸送和長(zhǎng)輸管道輸送的投資及成本均成增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中長(zhǎng)輸管道的增幅較大。
(2)隨著供氣規(guī)模的擴(kuò)大，長(zhǎng)輸管道的投資增加幅度相對(duì)較小，成本的下降趨勢(shì)較為明顯，而CNG輸送的投資增加幅度較大，成本降低趨勢(shì)不明顯，由此可見(jiàn)供氣規(guī)模對(duì)CNG輸送方式影響因素較大。
(3)以供氣規(guī)模2萬(wàn)戶左右的中小城鎮(zhèn)為例，當(dāng)成本控制在1．6元／米3以內(nèi)時(shí)(根據(jù)城市燃?xì)馐袌?chǎng)的經(jīng)濟(jì)比較和承受能力的分析，天然氣最終用戶銷售的平均氣價(jià)不宜超過(guò)1．8—1．9元／米3)，供氣范圍在80Km以內(nèi)采用長(zhǎng)輸管道輸送較為合理；而在80—250Km,范圍內(nèi)采用CNG方案在用戶承受能力、投資和成本上較占優(yōu)勢(shì)。
(4)當(dāng)供氣規(guī)模在5萬(wàn)戶左右時(shí)、300Km以內(nèi)宜采用長(zhǎng)輸管道輸送，300—400Km范圍內(nèi)可采用CNG輸送。但考慮到供氣規(guī)模較大，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庠礌顩r、運(yùn)輸條件等具體情況，在確保能夠安全穩(wěn)定供應(yīng)CNG的前提下采用該方案。
(5)綜上所述、隨著供氣規(guī)模的擴(kuò)大，CNG輸送方式的適用范圍逐步縮小、因此由于受拖車數(shù)量、運(yùn)距等條件制約，CNG供應(yīng)方式的供氣規(guī)模不宜過(guò)大，宜控制在5萬(wàn)戶以內(nèi)。
(6)通過(guò)定量分析兩種供應(yīng)方式，當(dāng)城鎮(zhèn)供氣規(guī)模過(guò)大或供氣距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，宜采用其它供氣方案。 (7)以上CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式是在將取氣點(diǎn)設(shè)在氣田附近(原料價(jià)格0．55元／米3)這一特定條件下進(jìn)行比較的，如果考慮從長(zhǎng)輸管道所連接的就近城市取氣，其原料價(jià)格將會(huì)增加(據(jù)初步估計(jì)到城市門站的天然氣價(jià)格為1．1—1．3元／米3)，如果銷售的平均氣價(jià)不變(1．8—1．9元／米3)，CNG供氣方式的供氣范圍將會(huì)縮小，因此建議CNG取氣點(diǎn)建在氣田附近以便能夠得到廉價(jià)的CNG，或者可以將這一供應(yīng)方式應(yīng)用于氣價(jià)承受能力較大的城鎮(zhèn)。
4結(jié)論
(1)CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式在國(guó)內(nèi)幾個(gè)城市相繼得到應(yīng)用，為缺能城鎮(zhèn)提供了一種新的供應(yīng)方式，同時(shí)也為天然氣在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用開發(fā)出一片新的領(lǐng)域。
(2)CNG供應(yīng)城鎮(zhèn)系統(tǒng)具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低、工期短、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)，適于向距氣源較近的中小城鎮(zhèn)供應(yīng)燃?xì)狻Ｍㄟ^(guò)幾個(gè)城鎮(zhèn)實(shí)際應(yīng)用，證明CNG城鎮(zhèn)燃?xì)夤⿷?yīng)方式具有一定的推廣價(jià)值。
(3)由于影響CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式
的因素較多，對(duì)不同地區(qū)應(yīng)綜合考慮其供氣規(guī)模、用氣性質(zhì)、氣源位置及數(shù)量、原料價(jià)格、運(yùn)距等因素，有針對(duì)性地確定供氣方案。
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