城市配气系统的供需平衡

城市配气系统的供需平衡城市配气系统的供需平衡 城市配气系统的天然气用量是在不断变化的 有月不均匀 性 日不均匀性和时不均匀性 但一般天然气气源的供应量是 均匀的或可适当调节的 不可能完全随着需用工况而变化 为 了解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾 保证不间断地向用 户供应足够流量和正常压力的天然气 必须采取合适的方法使 天然气配气系统供需平衡 一般要综合考虑气源条件 用户及 配气系统的具体情况 提出合理的有效措施 通常 城市配气 系统会在技术经济比较的基础上采取几种调节方式的组合 一 供需平衡的方法一 供需平衡的方法 1 改变气源生产能力和设置机动气源 采用改变气源的生产能力和设置机动气源 必须考虑气源运转 停止的难易程 度 气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度 同时应考虑供气的安全可靠和 技术经济合理性 天然气配气系统中 一般只在用气城镇距离天然气产地不太远时 可采用调节 气井供应量的办法平衡部分月不均匀用气 设置机动气源也是平衡季节或其他高峰用气的有效方法之一 对于城市配气系 统在设置机动气源时 应根据实际需要 考虑可能取得的机动气源的种类和数 量 用以技术经济分析 2 利用缓冲用户和发挥调度的作用 调节季节性用气不均匀性 可采取设立缓冲用户的方法 一些大型的工业企业 锅炉房等都可作为城市配气系统的缓冲用户 夏季用气低峰时 把城市配气系 统的余气供给它们使用 冬季用气高峰时 这些缓冲用户就改用固体燃料或液 体燃料 用此方法平衡季节不均匀用气及一部分日不均匀用气 缓冲用户由于 需要设置两套燃料燃烧系统 用户投资费用会增加 而天然气配气系统可降低 投资和运行费用 对用户的投资费用的增加 一般可用城市配气的季节性差价 予以补偿 此外 还可采用计划上调配用气的方法解决供气和用气的矛盾 随时掌握各工 业企业的实际用气和计划用气量 对居民生活和公共建筑用气设置测点 在测 点装置天然气总计量表 掌握用户用气情况 根据掌握的工业企业 居民生活 及公共建筑用气情况 制定合理的调度计划调配供气 在气源比较紧张的情况下 还可以通过调整大型工业企业用户厂休日和作息时 间 有计划平衡部分日不均匀用气 3 利用储气设施 利用储气设施平衡供需矛盾也是天然气配气系统中常用的方法 因此 天然气 储存在城市配气系统中占有重要的地位 1 地下储气 地下储气库一般是挑选合适的地质结构建成的 储气库主要有利用枯竭油气田 地层穴储气 利用多孔含水地层储气及利用岩盐地穴储气三种方式 地下储气库储气量大 造价和运行费用省 天然气地下储气库的建造是平衡城 镇配气季节不均匀性 平抑用气峰值波动的最合理 有效的途径 社会效益和 经济效益都很显著 但地下储气库不应用来平衡日不均匀用气和小时不均匀用 气 因为急剧增加采气强度 会使储库的投资和运行费用增加 很不经济 天然气的主要成分是甲烷 ch4 将其冷却至沸点温度以下 162 即被液化 可在其饱和蒸气压接近常压的情况下进行储存 天然气由气态变为液态体积缩 小约 600 倍 因此采用天然气液化储存可大大提高天然气的储存量 天然气液化储存方式有冻土地穴储存 预应力钢筋混凝土储罐 地上金属储罐 等 都要求储罐保证绝热良好 液化天然气气化方便 负荷调节范围广 适于 调节各种不均匀用气 且储罐压力较低 比较安全 但建设天然气液化储气设 施的费用较高 一般是建设地下储气库的 4 10 倍 而且日常运行管理和维护 费用也比较高 因此 采用低温液态存储 通常储存量都比较大 否则经济上 很不合算 液化天然气还可以作为城市调峰气源 设备大修或事故处理过程中的供气来源 在有天然气规划的城镇 还可以作为管道天然气暂时未到达地区的燃气气源 3 管道储气 高压天然气管束储气及长输干管末端储气 是平衡小时不均匀用气的有效办法 输气干管末端是指长距离输气管线最后一级压气站出口至管线末端门站为止的 管段 从压气站到门站的输气量是稳定的 而自门站供给城市的气量是不均匀 的 当门站所供应的气量小于压气站输入的气量 如在夜间用气低峰时 就可 将天然气储存在管道中 这时管道中平均压力增高 当门站所供应的气量大于 压气站输入的气量 如白天用气高峰时 再将管内储存的天然气送出 管道中 平均压力相应降低 利用长输于管末端的管段容积及其压力变化储存天然气 是调节配气系统供需平衡的一种手段 近年 大城市高压外环储气方式也引起了重视 城市高压外环储气就是利用敷 设在城市边缘的高压天然气管道进行储气 它充分利用了长输管线末端较高的 天然气压力和城市中压管网的压力差进行储气调峰 4 储气罐储气 我国目前采用最多的储气方式 只能用来平衡部分日不均匀用气及小时不均匀 用气 储气罐储气与其他储气方式相比 金属耗量和投资都较大 二 储气容积的计算二 储气容积的计算 储气罐的主要功能有以下几点 随天然气小时用气量的变化 补充来气管道或城市门站所不能及时供应的部 分气量 当停电 维修管道 门站或配气设备发生暂时事故抢修时 保证一定程度的 供气 即可以保证重点用户和不能停气的用户能维持用气 可用于调节平衡天然气气质要求 使城市天然气的成分和发热值稳定均匀 合理确定储气设施在城市配气系统的位置 使配气管网的供气点分布均匀合 理 改善管网运行工况 优化配气管网的技术经济指标 确定储气罐储气容积时 主要根据日用气总量 工业与民用的用气比例 供气 与用气的不均匀情况和运行管理经验等因素综合确定 如果气源产量能够根据 需用量改变一周内各天的生产工况时 储气容积以计算月最大日天然气供需平 衡要求确定 否则应按计算月平均周的天然气供需平衡要求确定 为了平衡一天中的不均匀用气 设置储气设备 则气源可按计算月最大日平均 小时供气量均匀地供气 夜间用气量低时 多余天然气储存在储气设备内 以 补充日间用气高于供气的不足部分 所需储气容积的计算办法举例如下 例 某城市计算月最大用气量为 325000m3 d 假设气源在一日内连续均匀供气 每小时用气量占日用气量的百分比见表 4 7 试确定城市配气系统所需的储气 容积 表表 4 74 7 某城市小时用气量占日用气量的百分比某城市小时用气量占日用气量的百分比 小时0 11 22 33 44 55 66 77 8 2 311 812 882 963 224 565 884 65 小时8 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 16 4 724 705 895 984 423 333 483 95 小时 16 17 17 1818 1919 2020 2121 2222 2323 24 4 837 486 554 843 922 482 582 58 解 气源在一日内连续均匀供气 设每日气源供气量为 100 每小时平均供气 量为 列表 4 8 计算储气容积 第 2 项为计算开始时算起的天然气供应量累计值 第 4 项为从计算开始算起的用气量的累计值 第 2 项与第 4 项之差 天然气供应量 的累计值与用气量的累计值之差 即为小时末天然气的储存量 表表 4 84 8 储气容积计算表储气容积计算表 用气量用气量 小时 燃气供 应的累 计值 小时 内 累计值 燃气的 储存量 小时 燃气供 应的累 计值 小时内累计值 燃气的储存量 0 1 4 172 312 311 86 12 13 54 174 4253 98o 19 1 2 8 341 814 124 22 13 14 58 343 3357 311 03 2 3 12 502 887 005 50 14 15 62 503 4860 791 71 3 4 16 672 969 966 17 15 16 66 673 9564 741 93 4 5 20 843 2213 187 66 16 17 70 844 8369 571 27 5 6 25 oo4 5617 747 26 17 18 75 oo7 4877 052 05 6 7 29 175 8823 625 55 18 19 79 176 5583 60 4 43 7 8 33 344 6528 275 07 19 20 83 344 8488 44 5 10 8 9 37 504 7232 994 51 20 21 87 503 9292 36 4 86 9 10 41 674 7037 693 98 21 22 91 672 4894 84 3 17 10 11 45 845 8943 582 26 22 23 95 842 5897 42 1 58 11 12 50 oo5 9849 560 44 23 24 1002 58100o 00 在第 5 项中找出最大值和最小值 两个数值的绝对值之和即为所需的储气容积 即 7 66 5 10 325000m3 41470m3 该城市所需的储气容积为 41470m3 占日用气量的 12 76 在图 4 1 上绘制城市天然气配气系统一天中各小时的供 用气曲线和储气设备 中的储气曲线 依据储气容积确定储气方式和储气设施时 应考虑到气源的调节能力 当气源 生产或供应能