天然氣轉換與儲氣方案的分析

第25卷第6期煤氣與熱力205年6月gas heatJun.2005工程與生產(chǎn)天然氣轉換與儲氣方案的分析顏志山(廈門(mén)市燃氣總公司,福建廈門(mén)361004)摘要:分析了廈門(mén)市現有氣源液化石油氣混空氣)向天然氣轉換后燃氣灶具、輸配管網(wǎng)、調壓裝置再利用的可能性對儲氣方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟比較推薦了高壓球罐與高壓、次高壓管道相結合的儲氣方案。關(guān)鍵詞:氣源轉換;管道儲氣;球罐儲氣中圖分類(lèi)號:TU996文獻標識碼:B文章編號: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(mén)市的管道燃氣氣源從1997年開(kāi)始逐步實(shí)1氣源的互換性分析現從煤制氣向液化石油氣混空氣(以下簡(jiǎn)稱(chēng)空混廈門(mén)市的空混氣是液化石油氣和空氣以接近氣)轉換,以空混氣作為從煤制氣向天然氣過(guò)渡1:1的摩爾比摻混而成其組分CH、n-C2H1期間的過(guò)渡氣源。天然氣具有清潔高效的優(yōu)點(diǎn)對CH0、CH3、O2、N2的摩爾分數分別為17.94%控制大氣污染、改善生態(tài)環(huán)境具有顯著(zhù)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(xiàn)、燃氣電廠(chǎng)、城市燃氣輸配系統等項目。設計50.19MJ/m3華白數以高熱值計算)為46.64MJ/年供氣量20×10va,期工程供應福州、廈門(mén)等m3燃燒勢為39.86。5個(gè)地區計劃2007年試運行。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的摩爾分數分別為96.299%、2.585%、定的差異因此要經(jīng)濟合理地利用現有資源安全地0.489%、0.103%、0.118%、0.003%、0.003%用現有輸配管網(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)現氣源轉換就要解決好新氣源和原有燃氣具的適配性問(wèn)題并確定合理的管道壓力級制在充分利0.400中國煤化工m3,華白數(以高熱值足要求。儲氣設施也應根據城市具體情況而計算CNMH③為40.64。定盡可能減少工程投資額降低運行成本不同的氣源由于其成分不同燃燒特性也不盡相同。對于燃氣的互換性,一般可用華白數和燃燒45第6期煤氣與熱力第25卷勢判定。當兩者燃燒特性相差較大時(shí)還應考慮火MPa焰特性如離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等。柜式調壓器出口壓力2800Pa廈門(mén)市的空混氣和天然氣華白數相差約15%箱式調壓器出口壓力2600Pa超出了±(5%~10%)的互換范圍,兩種燃氣分別灶具額定壓力2000Pa屬于10T、12T天然氣。因此,氣源轉換時(shí)需對燃③管網(wǎng)的置換灶具予以改造?？紤]到二者燃燒勢僅相差2%,廈門(mén)市目前有中低壓管道約700km中-低壓火焰傳播速度接近原有燃氣灶具的火孔熱強度、火調壓站33座用戶(hù)約17×104戶(hù)。天然氣進(jìn)入廈門(mén)孔總面積和天然氣相適配故在氣源轉換過(guò)程中將后對現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調至2o0Pa調大燃氣灶具換的方式天然氣經(jīng)調壓后進(jìn)入現有的空混氣供氣的風(fēng)門(mén),該部分燃氣灶具可在過(guò)渡階段繼續使用。系統管網(wǎng)中的空混氣可由用戶(hù)直接燃燒使用。置然后分批對原有燃氣灶具的噴嘴尺寸進(jìn)行調整毎換時(shí)按照從氣源點(diǎn)由近及遠分區分期轉換。根據戶(hù)的改造費用約30元。這樣既可減輕用戶(hù)的經(jīng)濟廈門(mén)市的城市燃氣供氣規模及范圍每個(gè)轉換區域負擔還能盡量減少因氣源轉換給用戶(hù)帶來(lái)的不便。范圍約1km2區域內用戶(hù)約5000戶(hù)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。區域內商業(yè)、工業(yè)用戶(hù)較多時(shí),①工藝流程可將區域范圍適當減小。天然氣由長(cháng)輸管道送至廈門(mén)分輸站然后至門(mén)④調壓與計量裝置站。在門(mén)站內經(jīng)過(guò)濾、調壓、計量進(jìn)入城市高壓管目前全市有近400個(gè)調壓箱,均采用RTZ道經(jīng)高-中壓調壓站調壓后由中壓管網(wǎng)輸送到下312Q型調壓器。根據廠(chǎng)方提供的數據當調壓箱輸級調壓設施直至用戶(hù)。入壓力為0.03MPa輸出壓力為2500Pa時(shí),以空②壓力級制氣為介質(zhì)的流量為50.2m3/h。計算可得輸入壓力由于上游分輸站來(lái)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可供應最大熱負荷為600.19kW天道儲氣能力。廈門(mén)島外高壓管道設計壓力為4.0然氣流量為66.09m3/h可供應最大熱負荷678.16MPa。由于受市區建構筑物間距限制進(jìn)廈門(mén)本島kW?？梢?jiàn)現有的管道燃氣調壓器滿(mǎn)足天然氣供氣次高壓管道設計壓力為1.6MPa要求可以利用在中壓管網(wǎng)方面廈門(mén)市目前已敷設中壓管道3儲氣方案227km。市區西部為原煤制氣區域管材為鑄鐵管①儲氣方式的確定設計壓力為0.06MPa采用機械接口連接方式密目前城市天然氣系統儲氣設施一般有高壓管封采用丁腈橡膠密封圈。氣源轉換為空混氣后經(jīng)道、高壓儲氣罐和高壓管束,當氣源壓力高時(shí)可過(guò)幾年的運行原有的丁腈橡膠密封圈未產(chǎn)生龜裂、采用高壓管道儲氣使其既輸氣又儲氣相對來(lái)說(shuō)較變形應用于空混氣系統的鑄鐵管運行狀況良好。經(jīng)濟但有安全間距要求高壓儲氣罐工作壓力受到為減少管網(wǎng)改造工程量節約資金原有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壓力級制不變。東部管網(wǎng)設計壓力為0.2小,可以承受比儲氣罐更高的壓力但缺點(diǎn)是維護管MPa采用無(wú)縫鋼管轉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制仍為0.2MPa。這樣現有中壓管網(wǎng)仍可適廈門(mén)市供氣區域由廈門(mén)本島和島外4個(gè)組團用于天然氣的輸配。整個(gè)輸配管網(wǎng)的主要壓力參數(集美、杏林、海滄、同安)組成。門(mén)站設在集美通如下過(guò)高壓管道將天然氣送至各供氣區域。島外高壓管廈門(mén)島外高壓管道設計壓力:.0MP道沿線(xiàn)多為三四級地區.充分發(fā)揮天然氣來(lái)氣壓廈門(mén)本島次高壓管道設計壓力1.6MPa中國煤化工儲氣。因上游分輸站中壓管道設計壓力0.2MPa及0.06MP來(lái)CNMHG間距允許條件下高壓高壓-次高壓調壓站出囗壓力1.6MPa管道設計壓力為4.0MPa可充分利用來(lái)氣壓力提高-中壓調壓站出口壓力30.2MPa及0.06高高壓管道儲氣能力。廈門(mén)本島為四級地區區域第6期顏志山天然氣轉換與儲氣方案的分析第25卷內人口密集建筑物容積率高該區域面積僅為全市于20m。目前管道沿線(xiàn)周?chē)慕ㄖ锘灸軡M(mǎn)足的10%卻居住著(zhù)全市近50%的人口,顯然該區域20m的安全間距要求。根據初步測算本工程高壓的燃氣管道輸配壓力不宜大于1.6MPa。但廈門(mén)本管道與建筑物之間的水平凈距為30m時(shí)將增加拆島內原有LPG混氣站占地較大還有預留用地3×遷量近10×10m2按每1m2約1000元的拆遷補l04m2可用于建儲罐站滿(mǎn)足島內儲氣需要。高壓償額計工程拆迂費用將相差1×10°元而且大量?jì)夤拊趪鴥韧庖话悴捎酶邏呵蚬薰Q(chēng)容積多為的拆遷還會(huì )造成工期延長(cháng)。1000~10000m3。當前儲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氣罐容積大相應的材質(zhì)和技術(shù)要求較高工作大于9.5mm為宜當公稱(chēng)管徑為400mm時(shí)J245壓力也受到一定限制影響儲氣量。經(jīng)綜合考慮本和I290都能滿(mǎn)足。相比而言J290壁厚較薄,可節工程采用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下獲得較大的儲氣量。管材。公稱(chēng)管徑為500mm和600mm時(shí)選用L360因此廈門(mén)市的儲氣方式宜采用廈門(mén)本島次高較為經(jīng)濟壓干管及高壓儲罐儲氣和島外高壓干管儲氣相結合表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根據高壓燃氣管道水力計算公式11計算得公L245L290L360外徑稱(chēng)直徑為200mm可滿(mǎn)足最大小時(shí)流量要求。根據/mm計算聞||計算選用壁厚壁厚壁厚《廈門(mén)市液化天然氣利用工程可行性研究報告》至/mm/mm/mm2001年廈門(mén)市區計算月高峰日用氣量為70.96×610.016.6019.1014.029.8010.90104m3fd而調峰量為18.07×104m3/d最大小時(shí)508013.8315.9011.6812.708.169.50流量為67709m3/h?？紤]一定余量確定儲氣量為40641101209.341030653820×104m3其中島內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建設高壓球罐測島外高壓管道公稱(chēng)管徑螺旋雙面埋弧焊接鋼管兩種。目前國產(chǎn)直縫電阻焊選擇400mm即可滿(mǎn)足儲氣要求。如果不建高壓球ERW鋼管、直縫HME和UOE鋼管均可達到API標罐高壓管道公稱(chēng)管徑須選擇600mm。準滿(mǎn)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。高壓管道管材應具有較高的強度和良好的焊接④儲氣方案的經(jīng)濟比較性能其機械性能指標應滿(mǎn)足相關(guān)規范的要求。輸對高壓干管公稱(chēng)管徑為400、500、600mm的3送天然氣的高壓管道較適合的鋼級有L245、L290、個(gè)儲氣方案進(jìn)行經(jīng)濟比較,見(jiàn)表2。方案1、2、3的I360等根據《城鎮燃氣設計規范》中的管道壁厚計儲氣量分別為20.6×10、21.3×10、22.0×10+m3。算公式經(jīng)計算J245、L290、L360這3種材質(zhì)的鋼方案3投資額較省且不建儲氣罐遠期運行費管壁厚見(jiàn)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,且近期不用建設儲綜合比較后投資額相應減少。本工程高壓管道沿線(xiàn)氣罐遠期根據用氣量發(fā)展再陸續建設減少了工程多為三、四級地區,為滿(mǎn)足今后城市發(fā)展的需要高前期投入同時(shí)儲氣罐建設可利用原有空混站用地壓管道強度設計的地區等級按四級地區考慮。根據而不必再征地故該方案綜合效益最佳?！冻擎側細庠O計規范》5.9.15條進(jìn)入該區域的高壓綜合以上分析本工程儲氣方案為廈門(mén)本島采A地下燃氣管道與建筑物外墻面之間的水平凈距不用4臺公稱(chēng)容積為3500m3的球罐和次高壓管道應小于30m當管道材料鋼級不低于GB/T97111、儲氣中國煤化工高壓管道設計壓力為GB/T9711.2標準規定的I245管道壁厚≥9.5mm4.0CNMHGon鋼級為290璧厚且對燃氣管道采取行之有效的保護措施時(shí)不應小為10.3mm47第6期煤氣與熱力第25卷表2儲氣方案經(jīng)濟比較Tab. 2 Economic comparison of different gas storage schemes方案方案2方案3項目規格數投資額數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3臺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10279×10410473×104結論[5]梁杰.天然氣轉換中焦爐煤氣輸配系統的改造J①原有燃氣灶具可繼續使用,但須對其噴嘴煤氣與熱力20032X6)379-380尺寸進(jìn)行調整。因此應事先做好用戶(hù)調查及燃氣[6]滿(mǎn)炎張建平賀建學(xué)簿人工煤氣管網(wǎng)在天然氣轉灶具的適配性試驗。換中的應用J]煤氣與熱力20032X10)631-632②2目前的中低壓管道及調壓設施可適用于天[7]羅紅軍祁振軍城市天然氣轉換過(guò)程輸配系統的利用與改遺J]煤氣與熱力2032310)33-635然氣應制訂詳細的置換方案,分區域分批逐步置[8]盧艷華.廈門(mén)市氣源轉換的技術(shù)分杌J]煤氣與熱換③根據廈門(mén)城市建設的實(shí)際情況儲氣方式[9]GB/T13611-9城市燃氣分S]采取高壓、次高壓管道和高壓球罐相結合的方案。[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[l1]GB5028-93城鎮燃氣設計規范2002年版IS][1]陳俊鈞人工煤氣轉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.天然氣源轉換過(guò)程有關(guān)問(wèn)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(mén)人[3]劉艷濤徐光波漲儒科等.LPG轉換為天然氣時(shí)調工程師,學(xué)士,從事燃氣輸配工程技術(shù)管壓器的選型[J].煤氣與熱力,200121(3)245理工作電話(huà)(0592)22[4]蔣連成王宏偉孫悅等.天然氣轉換與舊管網(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