天然气与管道液化气转换技术的探讨.doc

天然气与管道液化气转换技术的探讨自八十年代开始，我国能源中液化石油气有了迅速发展。据统计，19801990年液化石油气消费量年均增长24，1998年，全国液化石油气消费量高达10561万吨，供应总量中国内生产量为5805万吨，国外进口量为4766万吨，液化气供应已形成来源多渠道的市场经济运行模式。相当数量的城市，特别是沿海中、小城市，广泛采用液化气气化或液化气掺混空气作为城市气源，通过管道输送供应各类用户。二十一世纪，我国能源结构将有较大调整， 目标是加快国内石油天然气资源的勘探和开发，积极引进邻国(俄罗斯等独联体国家)的天然气，适量进口LNG(在东南沿海建设进口LNG接收基地)。预计，2010年我国天然气产量将达到500亿立方米，LNG进口量达到500万吨。稳定、安全、可靠、清洁的天然气将逐步成为城市燃气的主气源，天然气化将成为城市燃气的发展趋势， 目前采用液化气气化或液化气掺混空气的集中管道供应方式的城市，将逐步转换为使用天然气。本文对天然气与管道液化气两种气源的转换技术作一介绍，提供决策参考。1液化气集中管道供应方式液化气集中管道供应方式，主要有液化气气化与液化气掺混空气的集中管道供应两种方式。11用途与规模液化气气化集中管道供应方式，主要用于区域性与城镇的小区供气。气化站供气服务半径一般为2公里，约l万居民用户。在人口密度较高地区，供气户数有较大增加，如香港中央气化站、深圳罗湖气化站供气户数均超过2万户，佛山环湖气化站供气户数超过4万户。液化气掺混空气集中管道供应方式，主要用于城市中、小规模燃气气源，人工煤气的代用、调峰机动气源，天然气的代用、过渡、调峰或事故应急气源，以及寒冷与液化气气质不宜直接气化的地区的燃气气源。混气站供气规模大小不一，国内大型混气厂， 日产气可达50万立方米。12混合气中液化气与空气的比例根据混合气用途，液化气与空气的混合比例各不相同，但应达到GB5002893城镇燃气设计规范中6.412条文“液化石油气与空气的混合气体中,液化气体积百分含量必须高于其爆炸上限的15倍”的规定。目前，混合气中液化气与空气两者比例如下：(见表一)。表1 混合气中LPG与Air 比例 用途混合气中混合气低热值(MJM3)LP.GAir代用人工煤气(相当5R基准气)15851682575295代用大然气(相当10T、12T基准气)40604524654517554556213输配方式与压力级制根据供气方式、气质、规模大小与区域不同，液化气集中气化管道供应的输配方式和压力级制，一般采用二级或三级系统；液化气掺混空气集中管道供应方式，一般采用二级系统。燃气输送压力分别为：高压(B)O4P08Mpa，中压(A)02PO4Mpa， 中压(B)0005P02MPa，低压P0005Mpa。131二级系统有以下几种。211地下储存常见的是储存在多孔结构地下构造层中，也可储存在含盐岩层的岩缝、废弃的矿井(矿山坑道)或其它人工开凿的坑道中，天然气储存方法为加压或降温。212低温储存天然气冷冻为液态储存，并建LNG气化装置作储气调峰。213储气柜、球罐储存常用高压天然气球罐，或利用人工煤气的储气柜低压储存。214高压管道储存利用大规模埋地高压管束、长输与高压输气干管。215生产代用天然气用于调峰与事故的应急主要有液化气掺混空气、石脑油制气、LNG气化等生产方式。22天然气输配系统天然气长输管道采用超高压。城市天然气输配系统一般选挥高压(A)08P16Mpa，高压(B)04P08Mpa，中压(A)02PO4Mpa，中压(B)0O05P02Mpa，低压P0005Mpa三级压力级制。对用户供气可选择中压进户或地区调压后低压进户。燃具额定压力为2000Pa。3天然气与管道液化气的转换综上所述，天然气与管道液化气的转换是一个系统工程，需综合考虑输配、储存、用气等各个方面，选择具有超前性、可操作性、先进性的优化方案。转换中应研究下列几点。31燃气可否互换在选择方案中，应首先研究与分析，己使用的燃气与天然气可否互换。通常，判断燃气的互换性，采用燃烧特性中华白数(热负荷指数)W表示。两种燃气互换时，W的变化应不大于510。当两者燃烧特性相差较大时，并应考虑火焰特性，如离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等，计算燃气的燃烧势Cp。以确定不同W和Cp的燃气，在燃具上的互换范围和可否互换，各类燃气的燃烧特性指数(W和Cp)均有一定控制的波动范围。同时，可决策原有供气系统能否保留或改造。对于使用液化气气化管道集中供应方式的，因液化气与天然气的W、CF值相差很大(见表2)，两者不能互换，原有的气源必须废除，燃具需更换。而使用液化气掺混空气管道集中供应方式的，如供气技术参数与天然气特性相近或作适当调整配比，W、Cp在规定购控制波动范围内的(见表2)，两种燃气可以接轨，燃具可以适应。表2 举例的燃气特性 液化气气化液化气掺混主气混合气天然气LPG：Air55：45LPG：Air50：50LPG：Air45：55CH4 8735C2H6 756C3H6 0.11C3H82500137512501125 n-C4H103206176316.031443 iC4H103500192517.501675 C4H107.94437397357 CO2 422O2 9.4510501155 N2 3510395043510.76比重(空气1)1881.48144139063热值(MJm3)高120616633603054.2740，28低1118361505590503236.29华白数(MJm3)87965450502545935086燃烧势(Cp)4249(标)3341(际)3134(标)爆炸极限(L上/L下%)887176162934617234.81对于不适应的燃具，在天然气转换前，需逐户核对燃具品牌、型号，制订更换方案的具体方法。32输配系统的改造在编制、实施天然气供气规划时，必须分析原有的输配系统，是否适用或需改造。对液化气气化站、中、小型混气站，不宜保留，原有输配管网可作为天然气庭院、街坊管道，对口径偏小的需作改造。对大型混气站，包括联网的输配管网，应充分利用，旧管道(特别是铸铁机械、承插式接口管道)可采用内穿PE管、U型PE管与钢管清通等改造工艺，以提高输气管网的运行压力，减少投资。原有调压、阀门与输配附届设施，应根据天然气的设计与运行要求，进行更换与改造。原有用气管道或者丝扣镀锌钢管，应检查丝扣的密封材料。对于不适用天然气干气的，需采取防止泄露的技术措施。天然气的用户置换与原有输配系统的改造，需要切、调、同步、有机的结合，对于有多个气化或混气站的城市，并非简单的小区联网，即可实施天然气化。因此，实施天然气转换前，应将供气范围划成若干个改造区域，分块、分步的转换，确保供气的安全与不间断，并制订相应的应急措施。民用天大然气计量一般采用G2.5膜式燃气表，对原使用中表容量偏大或羊皮膜的燃气表，应列入计划更换。对营事团、工业用户也应如此。33储存与调峰采用液化气管道集令供气方式，其燃气储存与调峰，主要是调节LPG气化器开启台数与输气压力，不设储存设施。当转换为天然气时，除需上游配套的天然气季节调峰设施外，月、周、日、时的调峰，需由燃气销售系统考虑。根据供气规模，一般可采用高压管道、管束、球罐储气或保留混气站生产代用天然气，选择各个方案需要进行综合经济分析与比较，并符合设计与运行要求。34制订合理的天然气销售价格各地液化气气化或混气的成本和销售价格相差较大，在实施天然气转换中，应根据能源互补性、可替代性与品位的差异，制订各类能源之间的价格导向与合理比价。并利用经济杠杆，考虑企业效益、用户的承受能力和投资利润、利税率等，确定天然气的销售价格。如原有燃气销售价格较低、调整幅度较大，难以一次到位对，