化學工程與裝備2012年第6期Chemical Engineering equipment2012年6月壓縮天然氣的應用研究吳中原(新疆新捷燃氣有限責任公司,新疆烏魯木齊830011)摘要:天然氣是我國大力發(fā)展的城市氣源。由于受氣源和地理條件的限制,距離氣源或輸氣管線較遠面用氣量不大的城鎮(zhèn),因鋪設長輸管道投資較大,無法采用管輸供氣,因此,采用了非管輸供氣做為過渡氣源或永久氣源。綜合起來,壓縮天然氣(CNG)供氣技術在一定條件下有著明顯的優(yōu)越性。本文綜合介紹城鎮(zhèn)壓編天然氣的發(fā)展,并對其適用性進行分析。關鍵詞:壓縮天然氣;城鎮(zhèn):適用性我國天然氣現(xiàn)狀城市化將使基礎設施的建設進程加快,也將加快城市燃1.1燃氣使用現(xiàn)狀氣工業(yè)的發(fā)展。我國燃氣工業(yè)的發(fā)展起步較晚,而且發(fā)展速我國的城鎮(zhèn)化進程在不斷的加快,但在這一進程中度一直很慢。這雖然與我國的石油與天然氣資源相對貧乏有源與環(huán)境問題非常突出。城鎮(zhèn)氣事業(yè)發(fā)展綴慢是造成城鎮(zhèn)關,但更重要的原因是國民經濟的發(fā)展速度和生產力發(fā)展水環(huán)境污染(尤其是大氣污染)的熏要原因。長期以來城鎮(zhèn)燃氣平低下。從80年代到90年代由于國家對能源政策的調整以事業(yè)發(fā)展緩慢,基礎設施落后,很多地方的居民還使用煤爐及國民經濟狀況的好轉才使得燃氣工業(yè)在城市的發(fā)展有所提做飯,有的甚至還采用植物秸稈等作為燃料,這不僅導致能高源利用率低,同時產生了大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧根據(jù)國家發(fā)展燃氣工業(yè)的規(guī)劃,預計到2015年,燃氣工化物等污染物,嚴重破壞了大氣環(huán)境質量。為了協(xié)調好城鎮(zhèn)業(yè)的發(fā)展將以年增長超過10%的速度增長,這一發(fā)展速度高社會經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的關系,提高人民生活質于相同時期的國民經濟增長水平。這既是改善環(huán)境、提高人量,優(yōu)化投資環(huán)境及提高城市的整體水平,急需改善城鎮(zhèn)的民生活水平的需要,也是擴大內需,促進國民經濟增長的需用氣條件,提高清潔能源(尤其是天然氣)在城鎮(zhèn)的利用率要。在這種情況下,相應的發(fā)展條件也是具備的。我國燃氣工業(yè)的發(fā)展到目前為止,還主要是在城市的范作為燃氣工業(yè)的發(fā)展,城市民用燃氣的使用份額僅僅是圍內,而且其發(fā)展規(guī)模相對狹窄,發(fā)展速度相對緩慢。但隨小部分,擴展在其他領域的應用以擴大燃氣在能源中的結著環(huán)境保護的呼聲逐漸提高,我國城市化進程的不斷加快構比例,才是真正發(fā)展我國燃氣工業(yè)的目的所在。我國與世燃氣工業(yè)的發(fā)展速度將有一個飛躍。界各地區(qū)天然氣消費結構相差很大,必然導致了我國的城市1.2燃氣工業(yè)的發(fā)展與世界各國的城市環(huán)境狀況的極大差異。目前,我國制定的天然氣管輸供氣規(guī)劃中,僅考慮了規(guī)2城鎮(zhèn)使用壓縮天然氣的現(xiàn)實性模較大的城市,眾多城鎮(zhèn)則不在近期的考慮范圍之內。我國2.1長輸管線的限制天然氣資源相對匱乏,分布不均。地球上已探明的天然氣地長輸管線的建設受城市氣化條件、經濟實力、用戶氣價質儲量超過140萬億立方米,而我國已探明的天然氣儲量為受能力等諸多因素的限制。長輸管線的投資較大,適用于2.3萬億立方米,可采儲量僅占世界的12%.陸上資源主要輸送較大氣量以便干回收擦。這樣中東部一些氣藏探明集中在四川盆地、新疆二大盆地、陜甘寧盆地和青海等西部儲量小、生產中國煤化勝利油田、江蘇油地區(qū),海上資源集中在南海和東海。無法經濟地通過長輸管田、華北油田等,CNMH能供給臨近城市線向許多的城鎮(zhèn)供氣、燃氣長輸管線是輸送天然氣的主要手而不敢遠距離輸送,以節(jié)省風險性管線建設段。但是很多小城鎮(zhèn)地區(qū)不適合用長輸管線輸送天然氣由此可見,遠離天然氣氣源或天然氣長輸管線且用氣量吳中原:壓縮天然氣的應用研究159不大的城鎮(zhèn),由于天然氣長輸管線投資大,因此無法采用管使用天然氣高昂的初裝費也讓許多居民望而卻步。天然氣初道供氣。為解決小城鎮(zhèn)的燃氣供應問題,許多情況下,采用裝費都在3000元左右,從小城鎮(zhèn)的經濟狀況上看,這是極大常規(guī)的城市燃氣供應方式是不合適的。常規(guī)的城市燃氣供應地阻礙了小城鎮(zhèn)實現(xiàn)燃氣化的進程的因素中,許多大中城市的天然氣氣源供應幾乎都是采用的管道輸城鎮(zhèn)天然氣的供應主要是采用壓縮天然氣。壓縮天然氣氣方式,這種方式在城市臨近天然氣長輸管線且用氣量較大供氣技術是一種氣源非管輸供氣技術,將天然氣通過公路等時,管線輸氣具有供氣穩(wěn)定可靠、便于運行管理的優(yōu)點,并運輸方式運到用氣地,為提高單趟運輸量并降低運輸成本且在距離較近的條件下,良好的經濟性是顯而易見的。在氣源地將較低壓力的天然氣壓縮至20MPa的高壓后進行運隨著中國城鎮(zhèn)化水平的提高,民用天然氣的發(fā)展逐漸從輸。因此,壓縮天然氣供氣方案相對于管線供氣方案,更適城市走向向城鎮(zhèn)。21世紀重要的能源基礎設施工程西氣東輸于向氣源相對較遠、用氣規(guī)模不大的中小城鎮(zhèn)供氣。工程的建成為城鎮(zhèn)天然氣化的快速發(fā)展進程提供了良好的條件。但是,城鎮(zhèn)尤其是小城鎮(zhèn)的天然氣供應問題還存在著重小城鎖源種及其所占比例要的技術障礙。從節(jié)省投資、安全可靠的角度,發(fā)展小城鎮(zhèn)的天然氣化從某種意義上說還并不是非常成熟的,這種情況的出現(xiàn),除了中國天然氣資源缺乏的原因之外,經濟的、技其它觚源天然氣1131天然氣術的和政策的等方面的問題也是日前小城鎮(zhèn)天然氣化進程還■液化石蓋氣非常緩慢的原因液化石油氣口其它能2.2城鎮(zhèn)供氣管道修建的不現(xiàn)實性對于城鎮(zhèn)來說,修建供氣管道是經濟性很差的。由于長輸管線的長度與用氣量存在正比關系,當用氣量沒有達到設圖1小城鎮(zhèn)資源結構圖計規(guī)模時,經濟效益較差。目前我國天然氣產業(yè)的利潤率較低,在達不到設計用氣量時,很難保證投資的有效回收。并3.2壓縮天然氣的合理供應方案且長輸管線經常穿越復雜地形,如過河、沿橋鋪設、穿越高等級公路等等。這些工程項目需要先進的技術裝備,對工程人員素質要求高。工程成本高,施工難度大,工期難以保證L.5為保證輸氣正常運行,保證輸氣管線、設備的完好率,長輸管線需要專業(yè)人員日常維護和定期維修。按照我國的現(xiàn)行工寶;5程成本,天然氣長輸管線的年維護費約占管線投資的58%維護費隨管線使用時間的不斷延長,逐漸加大。如上所述,天然氣長輸管線的鋪設,適合剛氣量大、用戶集中的地區(qū)。但是由于我國幅員遼闊,城市分散,人口密n20000度相差很大,村鎮(zhèn)分布更加散亂。因此天然氣管線的建設初期必然以大中型城市為主,對于廣大的農村用戶,只能做為圖2壓縮天然氣與管輸供氣成本比較遠期發(fā)展用戶。壓縮天然氣技術可以作為天然氣長輸管線的有效補充手段,在城鎮(zhèn)中采用具有很現(xiàn)實的意義。壓縮天然氣供氣與管線供氣方案的選擇主要用于城鎮(zhèn)的3城鎮(zhèn)中壓縮天然氣的適用性供氣規(guī)模和氣源與提供地的距離壓縮天然氣供氣方案中的3.1城鎮(zhèn)能源使用現(xiàn)狀威本包括了壓V「中國煤化工E氣站、城內管我國小城鎮(zhèn)的燃氣化基本情況是天然氣普及率極低。由網;而管輸供氣CNMHG門站、城內管圖1可知在小城鎮(zhèn)中使用天然氣的比例僅為11.這是由兩網。從建設投資的角度進行綜合比較已經得出了如下基本結方面的原因造成的。小城鎮(zhèn)的天然氣管網覆蓋率低和使用天論:供氣規(guī)模相同的情況下,隨著運距的加大,壓縮天然氣輸然氣的費用高。前者從中國的天然氣供應管道系統(tǒng)構成上看送和管線輸送的投資及成本均呈現(xiàn)增長趨勢,其中管線方案是尋而見捨。而即使是在天然氣管網已經覆蓋的小城鎮(zhèn)吳中原:壓縮天然氣的應用研究的增幅較大;當供氣規(guī)模較小時(2萬戶),當運距超過一定時),所以運輸年費用隨運距變化的曲線出現(xiàn)轉折,運輸年費距離時壓縮天然氣供氣方案優(yōu)于管線供氣方案,距離越大,用隨供氣規(guī)模階梯變化。壓縮天然氣供氣方案的優(yōu)勢越明顯;隨著供氣規(guī)模的增大(51000060000戶供氣規(guī)模的單位熱值運輸成本隨運距折萬戶),壓縮天然氣供氣方案優(yōu)于管線方案的運距也增大線變化;單位熱值運輸成本隨供氣規(guī)模呈波浪形變化;運距在300km)。250km450km內,供氣規(guī)模為10000戶的單位熱值運輸成本(1)管輸供氣方案(2萬戶)的燃氣成本超過5000戶的單位熱值運輸成本,7000戶的單位熱值成本(2)管輸供氣方案(5萬戶)的燃氣成本為本文考慮供氣規(guī)模中單位熱值運輸成本的最高值。(3)壓縮天然氣供氣方案(2萬戶)的燃氣成本4總結(4)壓縮天然氣供氣方案5萬戶)的燃氣成本城市燃氣的快速發(fā)展加快了小城鎮(zhèn)發(fā)展天然氣化的進本文以某天然氣壓縮站的壓縮天然氣售價1653元/米3程,壓縮天然氣供氣方式的出現(xiàn)為加快這一進程提供了有效作為儲配站壓縮天然氣的購入價格,管輸費暫時統(tǒng)一取為的技術手段,進一步完善壓縮天然氣供氣系統(tǒng)的技術還有很0.40元/米3,由此得到壓縮天然氣供氣系統(tǒng)的總年費用和單多工作。天然氣供應大動脈的建設形勢必將會給小城鎮(zhèn)的天位體積天然氣的成本然氣化帶來明顯的變化。盡管小城鎮(zhèn)是農村現(xiàn)代化的必由之總年費用=(1.65+0.40)X365XQ+運輸年費用+調壓路,而在城鎮(zhèn)化的過程中,小城鎮(zhèn)的建設和發(fā)展情況與能源費用的供給條件密切相關。因此,不斷地改善壓縮天然氣的供應單位體積天然氣成本=1.65+0.40+運輸成本+調壓成本方式,使壓縮天然氣在城鎮(zhèn)中發(fā)揮重要的作用具有現(xiàn)實意義當供氣規(guī)模為5000戶時,壓縮天然氣供氣技術總年費用隨運距變化不是很敏感:當供氣規(guī)模在10000以上時,壓縮參考文獻天然氣供氣技術總年費用隨運距變化較敏感。主要是因為5000戶時,儲配站每天的用氣量較小,用一種型號單輛槽車[1]張文淵.我國小城鎮(zhèn)面臨的生態(tài)環(huán)境問題及其對策[J每天運輸一次就可以滿足運氣要求:供氣規(guī)模在10000戶以環(huán)境衛(wèi)生工程,2001上時,由于運輸方面的約束及壓縮天然氣槽車型號少、運氣[2]李酞嘉,等.城市燃氣行業(yè)‘十五”技術進步發(fā)展規(guī)劃賢小、售價高等原因,導致隨著運距的增大,運輸年費用增[J].城市燃氣,2002加,供氣規(guī)模越大,運輸年費用隨運距增大而增加的越明顯。[3]周偉國.CNG和LNG作為城市燃氣氣源的優(yōu)越性[].城運輸年費用隨供氣規(guī)模階梯變化。壓縮天然氣運輸半掛市燃氣,198.車售價高、運氣量小,當供氣規(guī)模在700以上時,單輛壓[4]鄭海燕,付吉國,楊俊杰.壓縮天然氣技術在城鎮(zhèn)供氣縮天然氣運輸半掛車每天運輸一次已不能滿足壓縮天然氣儲的應用[J].煤氣與熱力,2003.配站每天的用氣量需要單輛半掛車每天運輸多次運距不超5玉建軍,等瓶裝壓縮天然氣輸配系統(tǒng)工藝研究[J過200km時)或多輛半掛車每天運輸一次(運距不小于250km城市煤氣,2001中國煤化工CNMHG