第25卷第6期煤氣與熱力205年6月gas heatJun.2005工程與生產(chǎn)天然氣轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)氣方案的分析顏志山(廈門市燃?xì)饪偣?福建廈門361004)摘要:分析了廈門市現(xiàn)有氣源液化石油氣混空氣)向天然氣轉(zhuǎn)換后燃?xì)庠罹?、輸配管網(wǎng)、調(diào)壓裝置再利用的可能性對(duì)儲(chǔ)氣方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較推薦了高壓球罐與高壓、次高壓管道相結(jié)合的儲(chǔ)氣方案。關(guān)鍵詞:氣源轉(zhuǎn)換;管道儲(chǔ)氣;球罐儲(chǔ)氣中圖分類號(hào):TU996文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-4416(2005)6-0045-04Analysis on Schemes of Natural Gas Conversion and StorageYan Zhi-shanXiamen Gas Co.( Group), Xiamen 361004, ChinaAbstract: An analysis is made on the reutilization feasibility of existing gas hotplate distribution network and regulators after the converting present LPG-air mixture to natural gas in Xiamen City. The techconomic comparison of gas storage modes is made and the gas storage mode of the combined higholder with high pressure and sub-high pressure pipeline is recommendedords: conversion of gas source line-packing spherical gasholder storage廈門市的管道燃?xì)鈿庠磸?997年開始逐步實(shí)1氣源的互換性分析現(xiàn)從煤制氣向液化石油氣混空氣(以下簡(jiǎn)稱空混廈門市的空混氣是液化石油氣和空氣以接近氣)轉(zhuǎn)換,以空混氣作為從煤制氣向天然氣過渡1:1的摩爾比摻混而成其組分CH、n-C2H1期間的過渡氣源。天然氣具有清潔高效的優(yōu)點(diǎn)對(duì)CH0、CH3、O2、N2的摩爾分?jǐn)?shù)分別為17.94%控制大氣污染、改善生態(tài)環(huán)境具有顯著作用。福建17.43%、8.93%、0.84%、11.52%、43.34%密度為省液化天然氣LNG)供應(yīng)工程包括ING接收站輸1.760kg/m3,高熱值為54.39M/m3,低熱值為氣干線、燃?xì)怆姀S、城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)等項(xiàng)目。設(shè)計(jì)50.19MJ/m3華白數(shù)以高熱值計(jì)算)為46.64MJ/年供氣量20×10va,期工程供應(yīng)福州、廈門等m3燃燒勢(shì)為39.86。5個(gè)地區(qū)計(jì)劃2007年試運(yùn)行。LNG的組分C由于空混氣和天然氣的成分和理化特性存在一C5、N2的摩爾分?jǐn)?shù)分別為96.299%、2.585%、定的差異因此要經(jīng)濟(jì)合理地利用現(xiàn)有資源安全地0.489%、0.103%、0.118%、0.003%、0.003%用現(xiàn)有輸配管網(wǎng)的條件下保證管道的輸氣能力清/相密度為076m高熱值為吸實(shí)現(xiàn)氣源轉(zhuǎn)換就要解決好新氣源和原有燃?xì)饩叩倪m配性問題并確定合理的管道壓力級(jí)制在充分利0.400中國(guó)煤化工m3,華白數(shù)(以高熱值足要求。儲(chǔ)氣設(shè)施也應(yīng)根據(jù)城市具體情況而計(jì)算CNMH③為40.64。定盡可能減少工程投資額降低運(yùn)行成本不同的氣源由于其成分不同燃燒特性也不盡相同。對(duì)于燃?xì)獾幕Q性,一般可用華白數(shù)和燃燒45第6期煤氣與熱力第25卷勢(shì)判定。當(dāng)兩者燃燒特性相差較大時(shí)還應(yīng)考慮火MPa焰特性如離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等。柜式調(diào)壓器出口壓力2800Pa廈門市的空混氣和天然氣華白數(shù)相差約15%箱式調(diào)壓器出口壓力2600Pa超出了±(5%~10%)的互換范圍,兩種燃?xì)夥謩e灶具額定壓力2000Pa屬于10T、12T天然氣。因此,氣源轉(zhuǎn)換時(shí)需對(duì)燃③管網(wǎng)的置換灶具予以改造?？紤]到二者燃燒勢(shì)僅相差2%,廈門市目前有中低壓管道約700km中-低壓火焰?zhèn)鞑ニ俣冉咏腥細(xì)庠罹叩幕鹂谉釓?qiáng)度、火調(diào)壓站33座用戶約17×104戶。天然氣進(jìn)入廈門孔總面積和天然氣相適配故在氣源轉(zhuǎn)換過程中將后對(duì)現(xiàn)有的空混氣輸配管網(wǎng)可采用天然氣直接置灶前壓力從2800Pa調(diào)至2o0Pa調(diào)大燃?xì)庠罹邠Q的方式天然氣經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入現(xiàn)有的空混氣供氣的風(fēng)門,該部分燃?xì)庠罹呖稍谶^渡階段繼續(xù)使用。系統(tǒng)管網(wǎng)中的空混氣可由用戶直接燃燒使用。置然后分批對(duì)原有燃?xì)庠罹叩膰娮斐叽邕M(jìn)行調(diào)整毎換時(shí)按照從氣源點(diǎn)由近及遠(yuǎn)分區(qū)分期轉(zhuǎn)換。根據(jù)戶的改造費(fèi)用約30元。這樣既可減輕用戶的經(jīng)濟(jì)廈門市的城市燃?xì)夤庖?guī)模及范圍每個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)域負(fù)擔(dān)還能盡量減少因氣源轉(zhuǎn)換給用戶帶來的不便。范圍約1km2區(qū)域內(nèi)用戶約5000戶以便于人員2輸配管網(wǎng)的適用性分析組織、聯(lián)絡(luò)和搶險(xiǎn)。區(qū)域內(nèi)商業(yè)、工業(yè)用戶較多時(shí),①工藝流程可將區(qū)域范圍適當(dāng)減小。天然氣由長(zhǎng)輸管道送至廈門分輸站然后至門④調(diào)壓與計(jì)量裝置站。在門站內(nèi)經(jīng)過濾、調(diào)壓、計(jì)量進(jìn)入城市高壓管目前全市有近400個(gè)調(diào)壓箱,均采用RTZ道經(jīng)高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓后由中壓管網(wǎng)輸送到下312Q型調(diào)壓器。根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)當(dāng)調(diào)壓箱輸級(jí)調(diào)壓設(shè)施直至用戶。入壓力為0.03MPa輸出壓力為2500Pa時(shí),以空②壓力級(jí)制氣為介質(zhì)的流量為50.2m3/h。計(jì)算可得輸入壓力由于上游分輸站來氣壓力為4.0MPa在安全為0.03MPa輸出壓力為2500Pa時(shí)空混氣流量間距允許條件下可充分利用管道壓力提高高壓管為43.05m3h可供應(yīng)最大熱負(fù)荷為600.19kW天道儲(chǔ)氣能力。廈門島外高壓管道設(shè)計(jì)壓力為4.0然氣流量為66.09m3/h可供應(yīng)最大熱負(fù)荷678.16MPa。由于受市區(qū)建構(gòu)筑物間距限制進(jìn)廈門本島kW?？梢姮F(xiàn)有的管道燃?xì)庹{(diào)壓器滿足天然氣供氣次高壓管道設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa要求可以利用在中壓管網(wǎng)方面廈門市目前已敷設(shè)中壓管道3儲(chǔ)氣方案227km。市區(qū)西部為原煤制氣區(qū)域管材為鑄鐵管①儲(chǔ)氣方式的確定設(shè)計(jì)壓力為0.06MPa采用機(jī)械接口連接方式密目前城市天然氣系統(tǒng)儲(chǔ)氣設(shè)施一般有高壓管封采用丁腈橡膠密封圈。氣源轉(zhuǎn)換為空混氣后經(jīng)道、高壓儲(chǔ)氣罐和高壓管束,當(dāng)氣源壓力高時(shí)可過幾年的運(yùn)行原有的丁腈橡膠密封圈未產(chǎn)生龜裂、采用高壓管道儲(chǔ)氣使其既輸氣又儲(chǔ)氣相對(duì)來說較變形應(yīng)用于空混氣系統(tǒng)的鑄鐵管運(yùn)行狀況良好。經(jīng)濟(jì)但有安全間距要求高壓儲(chǔ)氣罐工作壓力受到為減少管網(wǎng)改造工程量節(jié)約資金原有0.06MPa一定限制且占地面積較大洏而高壓管束因直徑較系統(tǒng)壓力級(jí)制不變。東部管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為0.2小,可以承受比儲(chǔ)氣罐更高的壓力但缺點(diǎn)是維護(hù)管MPa采用無縫鋼管轉(zhuǎn)換天然氣后東部中壓管網(wǎng)壓理不便且也有安全間距要求力級(jí)制仍為0.2MPa。這樣現(xiàn)有中壓管網(wǎng)仍可適廈門市供氣區(qū)域由廈門本島和島外4個(gè)組團(tuán)用于天然氣的輸配。整個(gè)輸配管網(wǎng)的主要壓力參數(shù)(集美、杏林、海滄、同安)組成。門站設(shè)在集美通如下過高壓管道將天然氣送至各供氣區(qū)域。島外高壓管廈門島外高壓管道設(shè)計(jì)壓力:.0MP道沿線多為三四級(jí)地區(qū).充分發(fā)揮天然氣來氣壓廈門本島次高壓管道設(shè)計(jì)壓力1.6MPa中國(guó)煤化工儲(chǔ)氣。因上游分輸站中壓管道設(shè)計(jì)壓力0.2MPa及0.06MP來CNMHG間距允許條件下高壓高壓-次高壓調(diào)壓站出囗壓力1.6MPa管道設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa可充分利用來氣壓力提高-中壓調(diào)壓站出口壓力30.2MPa及0.06高高壓管道儲(chǔ)氣能力。廈門本島為四級(jí)地區(qū)區(qū)域第6期顏志山天然氣轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)氣方案的分析第25卷內(nèi)人口密集建筑物容積率高該區(qū)域面積僅為全市于20m。目前管道沿線周圍的建筑物基本能滿足的10%卻居住著全市近50%的人口,顯然該區(qū)域20m的安全間距要求。根據(jù)初步測(cè)算本工程高壓的燃?xì)夤艿垒斉鋲毫Σ灰舜笥?.6MPa。但廈門本管道與建筑物之間的水平凈距為30m時(shí)將增加拆島內(nèi)原有LPG混氣站占地較大還有預(yù)留用地3×遷量近10×10m2按每1m2約1000元的拆遷補(bǔ)l04m2可用于建儲(chǔ)罐站滿足島內(nèi)儲(chǔ)氣需要。高壓償額計(jì)工程拆迂費(fèi)用將相差1×10°元而且大量?jī)?chǔ)氣罐在國(guó)內(nèi)外一般采用高壓球罐公稱容積多為的拆遷還會(huì)造成工期延長(zhǎng)。1000~10000m3。當(dāng)前儲(chǔ)氣罐容積向大型化發(fā)展為減少工程的拆遷量高壓干管的管道壁厚以但儲(chǔ)氣罐容積大相應(yīng)的材質(zhì)和技術(shù)要求較高工作大于9.5mm為宜當(dāng)公稱管徑為400mm時(shí)J245壓力也受到一定限制影響儲(chǔ)氣量。經(jīng)綜合考慮本和I290都能滿足。相比而言J290壁厚較薄,可節(jié)工程采用3500m3的高壓球罐,在1.6MPa壓力約投資額故本工程DN400mm高壓管道采用L290下獲得較大的儲(chǔ)氣量。管材。公稱管徑為500mm和600mm時(shí)選用L360因此廈門市的儲(chǔ)氣方式宜采用廈門本島次高較為經(jīng)濟(jì)壓干管及高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣和島外高壓干管儲(chǔ)氣相結(jié)合表13種材質(zhì)的鋼管壁厚的方案Tab 1 Wall thickness of three kinds of steel pipes②高壓干管管徑的確定鋼級(jí)根據(jù)高壓燃?xì)夤艿浪τ?jì)算公式11計(jì)算得公L245L290L360外徑稱直徑為200mm可滿足最大小時(shí)流量要求。根據(jù)/mm計(jì)算聞||計(jì)算選用壁厚壁厚壁厚《廈門市液化天然氣利用工程可行性研究報(bào)告》至/mm/mm/mm2001年廈門市區(qū)計(jì)算月高峰日用氣量為70.96×610.016.6019.1014.029.8010.90104m3fd而調(diào)峰量為18.07×104m3/d最大小時(shí)508013.8315.9011.6812.708.169.50流量為67709m3/h?？紤]一定余量確定儲(chǔ)氣量為40641101209.341030653820×104m3其中島內(nèi)10×104m3島外10×104m3用于高壓天然氣輸送的鋼管有直縫焊接鋼管和如果島內(nèi)建設(shè)高壓球罐測(cè)島外高壓管道公稱管徑螺旋雙面埋弧焊接鋼管兩種。目前國(guó)產(chǎn)直縫電阻焊選擇400mm即可滿足儲(chǔ)氣要求。如果不建高壓球ERW鋼管、直縫HME和UOE鋼管均可達(dá)到API標(biāo)罐高壓管道公稱管徑須選擇600mm。準(zhǔn)滿足輸送高壓天然氣的要求2。本工程采用直③高壓管道材質(zhì)的選擇及壁厚的確定縫電阻焊ERW鋼管。高壓管道管材應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和良好的焊接④儲(chǔ)氣方案的經(jīng)濟(jì)比較性能其機(jī)械性能指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的要求。輸對(duì)高壓干管公稱管徑為400、500、600mm的3送天然氣的高壓管道較適合的鋼級(jí)有L245、L290、個(gè)儲(chǔ)氣方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較,見表2。方案1、2、3的I360等根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中的管道壁厚計(jì)儲(chǔ)氣量分別為20.6×10、21.3×10、22.0×10+m3。算公式經(jīng)計(jì)算J245、L290、L360這3種材質(zhì)的鋼方案3投資額較省且不建儲(chǔ)氣罐遠(yuǎn)期運(yùn)行費(fèi)管壁厚見表1用較低但高壓管道管徑較大增大了工程難度和維由表1可以看出采用的鋼級(jí)越高壁厚越小,修難度。而方案1投資額適中,且近期不用建設(shè)儲(chǔ)綜合比較后投資額相應(yīng)減少。本工程高壓管道沿線氣罐遠(yuǎn)期根據(jù)用氣量發(fā)展再陸續(xù)建設(shè)減少了工程多為三、四級(jí)地區(qū),為滿足今后城市發(fā)展的需要高前期投入同時(shí)儲(chǔ)氣罐建設(shè)可利用原有空混站用地壓管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)的地區(qū)等級(jí)按四級(jí)地區(qū)考慮。根據(jù)而不必再征地故該方案綜合效益最佳?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》5.9.15條進(jìn)入該區(qū)域的高壓綜合以上分析本工程儲(chǔ)氣方案為廈門本島采A地下燃?xì)夤艿琅c建筑物外墻面之間的水平凈距不用4臺(tái)公稱容積為3500m3的球罐和次高壓管道應(yīng)小于30m當(dāng)管道材料鋼級(jí)不低于GB/T97111、儲(chǔ)氣中國(guó)煤化工高壓管道設(shè)計(jì)壓力為GB/T9711.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的I245管道壁厚≥9.5mm4.0CNMHGon鋼級(jí)為290璧厚且對(duì)燃?xì)夤艿啦扇⌒兄行У谋Ｗo(hù)措施時(shí)不應(yīng)小為10.3mm47第6期煤氣與熱力第25卷表2儲(chǔ)氣方案經(jīng)濟(jì)比較Tab. 2 Economic comparison of different gas storage schemes方案方案2方案3項(xiàng)目規(guī)格數(shù)投資額數(shù)量投資額投資額高壓-次D.4x10.323.5km3478×100508×9523.5km4230×10高壓AI360高壓AL290高壓AL36023.5km4818×10D610×10.9高壓管道次高壓A129D4064×03/18.3km2708x/·次高壓A9183km283×10次高壓A1290D406,4×10.3DA06.4×10.3183km3294×107座588×10DN500m5座5×104DN605座770×10閥室DN400mDN400m2座168×104DN400m2座168×10球罐4臺(tái)3臺(tái)1605×104跨海管道次高壓A120次高壓AL290次高壓AL290D406.4×10.32.7km1365×10D406.4×10.32.7km1423×104D406.4×10.32.7km1423×10合計(jì)10279×10410473×104結(jié)論[5]梁杰.天然氣轉(zhuǎn)換中焦?fàn)t煤氣輸配系統(tǒng)的改造J①原有燃?xì)庠罹呖衫^續(xù)使用,但須對(duì)其噴嘴煤氣與熱力20032X6)379-380尺寸進(jìn)行調(diào)整。因此應(yīng)事先做好用戶調(diào)查及燃?xì)鈁6]滿炎張建平賀建學(xué)簿人工煤氣管網(wǎng)在天然氣轉(zhuǎn)灶具的適配性試驗(yàn)。換中的應(yīng)用J]煤氣與熱力20032X10)631-632②2目前的中低壓管道及調(diào)壓設(shè)施可適用于天[7]羅紅軍祁振軍城市天然氣轉(zhuǎn)換過程輸配系統(tǒng)的利用與改遺J]煤氣與熱力2032310)33-635然氣應(yīng)制訂詳細(xì)的置換方案,分區(qū)域分批逐步置[8]盧艷華.廈門市氣源轉(zhuǎn)換的技術(shù)分杌J]煤氣與熱換③根據(jù)廈門城市建設(shè)的實(shí)際情況儲(chǔ)氣方式[9]GB/T13611-9城市燃?xì)夥諷]采取高壓、次高壓管道和高壓球罐相結(jié)合的方案。[10]吳創(chuàng)明.城市天然氣輸配方案的選擇J]煤氣與熱力200424(5)279-282參考文獻(xiàn)[l1]GB5028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范2002年版IS][1]陳俊鈞人工煤氣轉(zhuǎn)換為液化氣混空氣時(shí)管網(wǎng)的改[12]吳創(chuàng)明、天然氣球罐與管道選材的探討J]煤氣與遺J].煤氣與熱力1998,8(1)37-38.熱力2004249)510-514劉建民.天然氣源轉(zhuǎn)換過程有關(guān)問題的探討J]氣與熱力200002)155-156作者簡(jiǎn)介顏志山(1971男,福建廈門人[3]劉艷濤徐光波漲儒科等.LPG轉(zhuǎn)換為天然氣時(shí)調(diào)工程師,學(xué)士,從事燃?xì)廨斉涔こ碳夹g(shù)管壓器的選型[J].煤氣與熱力,200121(3)245理工作電話(0592)22[4]蔣連成王宏偉孫悅等.天然氣轉(zhuǎn)換與舊管網(wǎng)的改E-mailob@xmgas.com.cn遺J]煤氣與熱力20022x(2)120-122收稿日期2005-01-0之分如狼科學(xué)菠求進(jìn)步健進(jìn)的嬌式工CNMHG