中國城市天然氣轉換綜述

第28卷第4期煤氣與熱力2008年4月gas heatApr.2008燃氣工程建設與發(fā)展st8et88s8s8s888中國城市天然氣轉換綜述王啟,高文學(xué)(中國市政工程華北設計研究院煤氣設計研究所,天津300384)摘要:分析了我國城市天然氣的現狀和發(fā)展趨勢,闡述了城市燃氣轉換的方向及轉換工作的基本內容和流程?？偨Y了適合我國國情的天然氣轉換經(jīng)驗,提出了天然氣轉換時(shí)應注意的問(wèn)題關(guān)鍵詞:城市然氣;天然氣轉換;轉換方法中圖分類(lèi)號:TU996文獻標識碼:A文章編號:1000-4416(2008)04-0B54-0Overview on City Natural Gas Conversion in ChinaWANG Qi, GAO Wen-xueAbstract: The present status and development tendency of city natural gas in China are analyzedand the direction, basic content and process of city gas conversion are expatiated. The natural gas conver-sion experiences suitable for Chinese situation are summarized, and the problems to which attentionshould be paid in natural gas conversion are put forwardKey words: city gas; natural1天然氣時(shí)代的到來(lái)我國隨著(zhù)西氣東輸工程的全面竣工和投入使20世紀50年代以后,一些發(fā)達國家已在開(kāi)發(fā)用海上天然氣登陸,川氣東輸油田伴生氣就近供或進(jìn)口天然氣進(jìn)行人工煤氣或液化石油氣向天然應,LNG引進(jìn),以及俄氣南下等項目的加速建設和氣的轉換。到20世紀80年代轉換工作基本結束,籌備,一幅橫跨大陸東西,連接沿?？v貫南北的天基本進(jìn)入了使用天然氣的時(shí)代。表1是部分國家實(shí)然氣框架藍圖已經(jīng)呈現出來(lái)這必然為我國城市燃現天然氣轉換時(shí)間。氣的發(fā)展提供可靠的保障和難得的機遇。表1部分國家天然氣轉換時(shí)間1999我國天然氣產(chǎn)量達234.37×103m3/a,國家實(shí)現天然氣轉換時(shí)間氣源2000年產(chǎn)量達204.60×103m3/a,001年產(chǎn)量達美國1945年-1958年管道天然氣為主30302×103m3/a,2002年繼續高速增長(cháng),產(chǎn)量達前蘇聯(lián)1948年-1%年管道天然氣為主328.14×103m3/a,2003年產(chǎn)量約341.28×103m37英國1964年-19年前期用LNG,后期用管道天然氣a,2004年產(chǎn)量達356×10m3/a。200年產(chǎn)量約法國1962年-1982年LNG與管道天然氣」499.50×103m3/a,200年產(chǎn)量達585.50x10°m3/a德國1960年190年以管道天然氣為主,截至2005年底,全國天然氣管道總長(cháng)度約28少量LNG澳大利亞1976年-1986年管道天然氣x104km,其中管徑大于426mm的管道總長(cháng)度為日本「199年-18年1.7×10km。中國煤化工惠度將明顯超過(guò)煤CNMHG基金項目:“十一五”國家科技支計劃課題(2006BAJ03B02)B54www.watergasheat.com王啟,等:中國城市天然氣轉換綜述第28卷第4期炭和石油。到2010年,天然氣在能源需求總量中所我國城市燃氣分類(lèi)的原則和依據是以燃氣的華占比例將從1998年的2.1%增加到6.0%,到200白數為主,兼顧燃氣的燃燒勢,基本體現了同類(lèi)燃氣年將進(jìn)一步增至10.0%。屆時(shí)天然氣需求量估計的互換性原則將分別達到938×103m3/a和2037×103m3/a我國城市燃氣的分類(lèi)和技術(shù)要求詳見(jiàn)《城鎮燃2我國城市燃氣的現狀氣分類(lèi)和基本特性》標準。我國的天然氣氣源也①城市燃氣分類(lèi)及氣源的性能參數非常復雜,表2是我國各地的天然氣參數表2我國各地的天然氣參數體積分數商熱值低熱位華自數相對甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷戊烷氮氣上氧化碳m)陜甘寧天然氣9470050081000010003.63820344750.2637890.578塔里木天然氣%2717|0.3000600801313940.2736.365299|39.850.578廣西北海天然氣80.3812481.800080.1100650943.16392146853030849成都天然氣9150.250010.000.00003593847347050938420.570忠武線(xiàn)輸送天然氣9001:50050000000000100401832753.164090571東海天然氣|88.486.680.350.000.000.00428364051.839390.60青島天然氣9561.340.3002000016039893668527397140742昌邑天然氣98.060.22|0120130001473947356152.58|39560729渤海夫然氣83578.08008444133702339南海東方1-177521.500290.070.0331.7028.603420天然氣②各種燃氣的比例率為82.2%,比上年增加了0.7個(gè)百分點(diǎn)。當前城建設部《2005年城市建設統計公報》顯示:到市燃氣行業(yè)正處在一個(gè)大發(fā)展時(shí)期,人工煤氣和液00年末,我國設市城市共64個(gè),城市人口為化石油氣作為城市燃氣主要氣源的局面將隨著(zhù)天35894×10人。2005年,在城市用氣總量中,人工煤氣供應總量為255.8×10°m3/a,天然氣供應總量然氣在城市燃氣中的迅速增長(cháng)發(fā)生根本性轉變。為210.5×103m3/a,液化石油氣供應總量為122③各種燃氣的發(fā)展趨勢10kg/a。各種燃氣所占比例(按熱量計)大致根據有關(guān)部門(mén)的統計,我國近年來(lái)的城市燃氣為:人工煤氣為25%,液化石油氣為32%,天然氣為發(fā)展的歷史數據表明,天然氣的應用增長(cháng)速度比較43%。城市用氣人口為29488x×10人,燃氣普及快。近年來(lái)的城市燃氣用氣量見(jiàn)表3。表3我國近年來(lái)的城市燃氣用氣量年份1995年196年1997年1998年199年人工煤氣用氣量/(m3·a-1)127×103135x103126×103167×103132x103152×105天然氣用氣量/(m3·al67×1064×10°66×0「6×10·80×o:2×10液化石油氣用氣量/(t·a49×10·56×1055×10x7×1061×1o10s4x10200年200年200年204年人工煤氣用氣量/m3·a-)_137×0_19×10_202×10°214x103_256×10天然氣用氣量/(m3a)99x10126×10°142×oy169×1o20×1oy液化石油氣用氣/(t42")92×o"115xo16×127×1o122×103轉換的方向同類(lèi)之間燃氣的轉換。各種轉換有不同的技術(shù)要現有城市燃氣氣源是以液化石油氣、人工煤氣、求、工程標準和質(zhì)量控制體系。而目前轉換的可能天然氣為主,輔以L(fǎng)PG摻混氣、沼氣生物氣等氣方向中國煤化工兔為10T和12天源。按照互換性理論進(jìn)行轉換和改造是可行的方向然氣和途徑。轉換既包括同一類(lèi)的燃氣轉換,也包括不CNMHG以疋:x過(guò)以上轉換后的B55·第28卷第4期煤氣與熱力w. watergasheat con10、12T氣源可能同時(shí)在一個(gè)城市存在,它們之間GA.燃氣互換性判別法、韋弗指數法法國德?tīng)柌既源嬖谥?zhù)能否互換的問(wèn)題況且我們的氣源還不能互換性判別法英國燃氣互換性判別法等不同體系。達到標準的10T、12T。如來(lái)自不同產(chǎn)地的LNG,與目前我國采用的是以法國德?tīng)柌蓟Q性判別法為管輸天然氣相比,其組成和熱值也有很大差別C2、基礎的轉換理論,以華白數和燃燒勢兩個(gè)主要控制C3、C4的含量不同,與管輸天然氣的互換性問(wèn)題是指標來(lái)進(jìn)行燃氣互換的定義和分類(lèi),即華白數燃燒值得我們今后研究的內容。勢兩個(gè)指標分別相等的原則。對于特殊的氣源需結4轉換的依據合實(shí)際情況進(jìn)行試驗驗證。4.1資源條件5轉換的基本內容我國是個(gè)能源較缺乏的國家燃氣氣源的復51氣源及儲存設施的轉換雜性決定了轉換工作的復雜性。各個(gè)地方的氣源不氣源廠(chǎng)的制氣設施一般都要廢除,如有特殊需同盡量就地取材就近取氣。即使是同一個(gè)地區或要仍可以保留(例如用作備用調峰氣源)。氣源廠(chǎng)城市也要根據實(shí)際情況,選擇多種氣源。例如北的儲氣設備,可以用來(lái)儲存天然氣由于大然氣的壓京有陜北天然氣西氣東輸天然氣華北油田天然力較高儲存設備的利用要考慮經(jīng)濟性和技術(shù)性。氣同時(shí)還要準備進(jìn)口液化天然氣;天津有陜北天然對于氣源廠(chǎng)的再利用要著(zhù)重考慮環(huán)境保護和衛生氣西氣東輸天然氣、大港油田天然氣渤西海上天等問(wèn)題。然氣等。5.2輸配系統的轉換有些靠近煤礦的地區或城市,可經(jīng)過(guò)分析論證52.1燃氣管道仍釆用人工煤氣;偏遠的較分散的地區,可選用由于城市燃氣源比較復雜燃氣管道的管材LPG、CNG或LNG;二甲醚作為一種新的燃料用于嬡有鑄鐵管、鋼管、塑料管、復合管等。每種管材在天市燃氣的補充;農村的沼氣也是近幾年發(fā)展的對象;然氣轉換時(shí)都有不同的要求,特別是管道的接口,例如鑄鐵管有剛性接口、柔性接口,其密封材料性能不其他生物制氣也在研究開(kāi)發(fā)之中。同轉換時(shí)應注意的問(wèn)題也不同。在某種情況下管4.2政策依據道壓力需要升高時(shí),要注意管道的承壓能力①能源的種類(lèi)能源分為一次能源和二次能源。一次能源可以522輸配設備①調壓器:壓力級制不同,切斷和放散壓力也進(jìn)一步分為可再生能源和非再生能源兩大類(lèi)?？稍俨煌?。此外在轉換過(guò)程中管道的雜質(zhì)對結構形式生能源包括太陽(yáng)能水力風(fēng)力、生物質(zhì)能潮汐能的影響需要特別注意橡膠膜和密封材料是否適應等非再生能源包括煤炭石油和天然氣等能源。由也要重視。次能源經(jīng)過(guò)加工轉換以后得到的能源產(chǎn)品,稱(chēng)為②閥門(mén)及管道附件閥門(mén)及管道附件的轉換二次能源例如電力蒸汽、人工煤氣、汽油、柴油、重也要注意密封材料的問(wèn)題,防止燃氣泄漏是轉換工油液化石油氣酒精沼氣、氫氣和焦炭等。因地制作的重要議題。宜地選擇合適的能源產(chǎn)品,對于城市和地區的發(fā)展③戶(hù)內管道:戶(hù)內管道有金屬管和非金屬管和繁榮具有特殊意義。金屬管有鍍鋅鋼管、銅管、不銹鋼管等,非金屬管有②環(huán)保因素鋁塑復合管橡膠軟管等。在轉換時(shí)要注意管材的天然氣屬于清潔能源燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和老化情況,也要注意接口的密封材料問(wèn)題。水。大力發(fā)展以天然氣為主的城市燃氣,對于改善④燃氣表:要注意燃氣表所用的材料特別是能源結構、保護環(huán)境具有重要作用。橡膠膜的材質(zhì)是否符合轉換的需要。還要考慮燃氣③領(lǐng)導的決策熱值的增高引起燃氣表的量程范圍的變化問(wèn)題,量發(fā)展適合本地區情況的燃氣能源在符合技術(shù)程太計量精度性和經(jīng)濟性的前提下,領(lǐng)導的決策至關(guān)重要。5.3中國煤化工④理論依據5.3.CNMHG目前有不同的燃氣轉換理論,主要有美國A居民用戶(hù)的轉換工作是整個(gè)轉換工作的重點(diǎn)和B56www.watergasheat.com王啟,等:中國城市天然氣轉換綜述第28卷第4期難點(diǎn):涉及面廣,每家每戶(hù)都要參與天然氣的轉換表4家用燃氣灶具測試內容與要求工作;用戶(hù)的認識參差不齊,有一些用戶(hù)不愿意配合檢驗項目壓力條件國家標準要求轉換工作給轉換工作帶來(lái)麻煩;用具的品種型號太隊燃氣入口到燃燒42kPa漏氣量<0.07L/h多,在一個(gè)城市有數十種甚至上百種品牌產(chǎn)品的型號更是不計其數,轉換時(shí)的用具改造難度很大;用密匚自動(dòng)控制閱門(mén)42k漏氣量<5Lh性5倍額定戶(hù)使用的情況不同,用具的狀況差別較大。從燃氣入口到火乳壓力不向外泄漏居民用戶(hù)的燃氣用具包括燃氣灶具、燃氣熱水器燃氣采吸器等。一種燃氣用具可以適應一種氣點(diǎn)火裝置性能最高壓力/點(diǎn)10次有8次以最低壓力上點(diǎn)燃,不得連續2質(zhì)的燃氣,當進(jìn)行轉換時(shí),燃氣的燃燒特性發(fā)生改次失效,無(wú)爆燃變燃具運行點(diǎn)在燃燒特性曲線(xiàn)上發(fā)生偏離。在新熄火保護匚開(kāi)閥時(shí)間最低壓力的氣源條件下運行,需要對燃氣用具進(jìn)行改造、更換裝置性能「閉閥時(shí)間最高壓力離焰最高壓力等工作,這是燃氣轉換工作的基礎和前提;要組織研究轉換方案,進(jìn)行經(jīng)濟性比較,選擇合理的轉換技術(shù)定/恕火/最高壓力最低壓力無(wú)無(wú)無(wú)流程;刈于不同用具可采用不同的方法;對于改造后的燃具要進(jìn)行必要的測試,使燃具的基本安全性能工況火焰均勻性額定壓力火始分布應均與黑煙最高壓力無(wú)得到保證。①燃氣灶具黃焰最高壓力電極不應經(jīng)常接觸黃焰近年來(lái)燃氣灶具的價(jià)格比較低對于已使用較圈氣中一氧化碳體積分數<0.05%長(cháng)時(shí)間的灶具(每個(gè)城市根據各自情況而定),在進(jìn)(空氣系數為1時(shí))額定壓力行天然氣轉換時(shí)盡量采取更換的辦法,這樣就不存額定熱流量準確度額定壓力所算熱流量與額定在改造的問(wèn)題避免了許多轉換后的遺留問(wèn)題流量偏差<±10%對于一些價(jià)格較高或者一些特殊用戶(hù)需要改造b.家用燃氣快速熱水器的灶具要按照一定的要求進(jìn)行改造。一般要求檢執行標準為GB6932-2001《家用燃氣快速熱查灶具是否漏氣,其他部件是否完好,在此前提下可水器》。試驗壓力見(jiàn)該標準有關(guān)條款。測試內容與更換火蓋噴嘴點(diǎn)火器等。改造完的灶具要按一定要求見(jiàn)表51的標準進(jìn)行驗收,確保轉換的安全。表5家用燃氣快速熱水鋸測試內容與要求②燃氣熱水器燃氣熱水器與灶具具有相同之處能更換的盡匚檢驗項目壓力條件」國家標準要求道閥門(mén)4.2P4<07量更換,確保安全。燃氣系統其他閥門(mén)4.2kPa<0.55L/h對于需要改造的熱水器要按照一定的要求改氣密性燃氣進(jìn)氣口至燃燒器燃氣通路最高壓力造,一般要求檢查熱水器是否漏氣,其他部件是否完火孔應無(wú)漏氣現象好,確保沒(méi)有問(wèn)題后,方可進(jìn)行改造。熱水器一般需連續啟動(dòng)10次,著(zhù)火要對以下零部件進(jìn)行改造:燃燒器噴嘴、燃燒器火點(diǎn)火裝置性能最高壓力、次數應不少于8次失最低壓力效點(diǎn)火不應連續發(fā)生排點(diǎn)火裝置要檢查熱交換器是否有堵塞情況如2次無(wú)爆燃現象有堵塞應及時(shí)清理。與灶具不同之處是熱水器改造熄火保護開(kāi)閥時(shí)間最低壓力的難度較大,安全風(fēng)險更大。裝置性能閉閥時(shí)間最高壓力③基本測試項目火焰狀態(tài)額定壓力火焰應清晰均勻黑煙最高壓力火焰應不產(chǎn)生黑煙a.燃氣灶具執行標準為GB16410-1996《家用燃氣灶具》。燃燒中國煤化發(fā)生回火、熄火及使用的離焰現象試驗壓力見(jiàn)該標準有關(guān)條款。測試內容與要求見(jiàn)表HCNMHG使用時(shí)電極與熱[23換器部位不得接觸黃焰·B57·第28卷第4期煤氣與熱力www.watergasheat.com續衰5④開(kāi)展大規模的宣傳工作檢驗項目壓力條件國家標準要求充分發(fā)揮報社、電臺、電視臺、居民社區、物業(yè)管煙氣中一氧化碳體煙道式和強排式無(wú)理公司的積極作用采用多種形式廣泛進(jìn)行宣傳使積分數(空氣|額定壓力|盛制平衡式無(wú)風(fēng)狀廣大市民和工業(yè)商業(yè)用戶(hù)理解支持天然氣轉換工態(tài):≤0.10%作;掌握天然氣的正確使用方法;了解哪些燃具可以煙道堵塞時(shí)煙氣中改造后繼續使用,哪些燃具不可以改造后繼續使用一氧化碳體積分數額定壓力煙道式:≤0.06%(空氣系數為1時(shí))哪些燃具必須強制淘汰;知道戶(hù)內有哪些用氣隱患,熱負荷準確度額定壓力折算熱負荷與額定熱應如何正確處理;理解轉換工作的必要性和重要性,負荷偏差≤10%知曉如何做好配合工作,以形成良好的社會(huì )氛圍,確熱水產(chǎn)率額定壓力不小于額定產(chǎn)熱水能力的90%保安全、平穩完成天然氣的轉換工作對于以上指標,各個(gè)城市可以根據自己的實(shí)際⑤分期、分批分區實(shí)施轉換情況制定具體的標準,并且應得到地方標準管理部天然氣轉換工作是一項龐大的系統工程,需要的人力物力巨大,合理地分期、分批、分區實(shí)施,對門(mén)的認可備案,以取得合法性。532工業(yè)及商業(yè)用戶(hù)的轉換確保天然氣轉換工作的順利進(jìn)行至關(guān)重要。相對于居民用戶(hù),工業(yè)和商業(yè)用戶(hù)的轉換要簡(jiǎn)⑥對轉換效果進(jìn)行檢驗分析和評價(jià)單一些,用戶(hù)一般比較配合,而且涉及的范圍相對較目前在國內,天然氣的轉換工作正在大規模地小。需要有一支專(zhuān)門(mén)的工作人員隊伍來(lái)完成。進(jìn)行之中,有很多城市已經(jīng)完成。根據已完成天然對于改造后的用具同樣要按照相應的標準進(jìn)行氣轉換的城市的實(shí)際效果調查從總體來(lái)看比較成測試商業(yè)用戶(hù)灶具執行以下標準:《中餐燃氣炒菜功。但存在的問(wèn)題也不少缺少具體的檢驗和評價(jià)灶》(cT28-2093)、《炊用燃氣大鍋灶》(CJT標準,使許多問(wèn)題無(wú)法顯現3030-1995)、《燃氣蒸箱》(0JT187-2003),或者⑦轉換后的運行管理和安全監督參照有關(guān)的企業(yè)標準。天然氣轉換后燃氣的性質(zhì)有較大的變化,在短對于工業(yè)爐窯要按照其工藝要求或產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)時(shí)間內很多問(wèn)題可能無(wú)法發(fā)現,但經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的所規定的技術(shù)參數進(jìn)行檢測。運行后會(huì )逐步暴露出來(lái),因此轉換后的運行管理和6轉換的流程安全監督是非常重要的工作。①前期準備值得強調的是,在整個(gè)天然氣轉換工作中,要得在天然氣到來(lái)之前要對即將進(jìn)行的天然氣轉到政府的支持使其成為政府造福于民的工程。實(shí)換工作做好思想上、政策上、經(jīng)費上的準備。踐證明,哪個(gè)城市政府支持力度大,哪個(gè)城市轉換順②轉換的可行性研究利對現有設施進(jìn)行調查摸底提前組織專(zhuān)門(mén)力量到每個(gè)用戶(hù)家中進(jìn)行安全檢查,以消除用氣隱患整參考文款:改違章,更新老舊閥門(mén)和老化的軟管,規范安裝熱水[1]GBT13611206.城鎮燃氣分類(lèi)和基本特性S器的煙道,同時(shí)收集用戶(hù)的燃具品牌、型號等信息[2]GB16410-1996,家用燃氣灶具[S][3]GBT16411-1996,家用燃氣用具的通用試驗方法宣傳天然氣轉換知識、需要用戶(hù)配合的有關(guān)要求、安全注意事項等提高用戶(hù)的安全意識使用戶(hù)掌握正[4]GB69322001,家用燃氣快速熱水器[S]確的使用方法。③制定轉換方案作者簡(jiǎn)介:王啟(1959男,陜西禮泉人,教每個(gè)城市在制定轉換方案時(shí),可以參照其他城授級高級工程師,學(xué)土,從事城市燃氣燃市的經(jīng)驗吸取其教訓,結合自己的實(shí)際情況制定合中國煤化工寫(xiě)開(kāi)發(fā)工作。理的改造方案,對制定的改造方案要進(jìn)行充分的論CNMH Gn證,確保其在政策、技術(shù)、經(jīng)濟等方面的可操作性。收稿日期:2007-06-05;修回日期:2007-07-04B58