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壓縮天然氣供應(yīng)城鎮(zhèn)方式探討
摘要：管道輸送是天然氣輸送的基本方式，如何滿足長輸管線周邊中小規(guī)模城鎮(zhèn)的天然氣需求，提出一種供應(yīng)方式。
1前言
天然氣是優(yōu)質(zhì)高效清潔的能源，是保護環(huán)境的最理想燃料。目前，天然氣產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段、逐步取代石油、煤炭成為世界首選能源之一。
管道輸送是天然氣輸送的基本方式。實踐證明，對于大規(guī)模輸送天燃氣采用管道輸送是最經(jīng)濟和有效的輸送方式。我國現(xiàn)有的天然氣長輸管線主要有海南崖13—1氣田干線、陜甘寧氣田至京津干線、渤西氣干線、東海平湖氣田至上海干線、川氣干線等區(qū)域性干線，但是由于輸氣干線的建設(shè)受城市氣化條件、經(jīng)濟實力、用戶氣價承受能力等綜合因素的限制，使得這種輸送方式尚未形成大范圍聯(lián)網(wǎng)，供應(yīng)范圍受到限制，并且只能向長輸管道沿線城鎮(zhèn)供氣。因此如何滿足長輸管線周邊中小規(guī)模城鎮(zhèn)的天然氣需求，將成為一個新的研究課題。
天然氣除管道輸送外，還可采用其他兩種非管道輸送方式。一種方式是液化天然氣(LNG)，是將天然氣液化后再進行貯運；另一種方式是壓縮天然氣(CNG)，將天然氣凈化壓縮后，裝在專門的容器內(nèi)用汽車運送。我國CNG應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，目前除了應(yīng)用于城市天然氣汽車之外，對城鎮(zhèn)的天然氣供應(yīng)也已陸續(xù)開始。1995年10月新疆鄯善首次在國內(nèi)將壓縮天然氣技術(shù)應(yīng)用到城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)，1999年12月北京懷柔壓縮天然氣儲運工程投產(chǎn)，2000年1月北京密云縣CNG工程投人運行，�？谑蠧NG站也處于施工階段。以下就CNG技術(shù)應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)進行控討。
2CNG系統(tǒng)供應(yīng)城鎮(zhèn)燃氣的工藝流程
CNG系統(tǒng)供應(yīng)城鎮(zhèn)方式源自天然氣汽車加氣的子母站系統(tǒng)。在高中壓取氣點建立加氣母站，將天然氣加壓至15—25MPa，然后裝入高壓鋼瓶拖車，通過公路運輸送至加氣子站供汽車加氣。由于子母站系統(tǒng)技術(shù)成熟、靈活方便，而且投資相對建獨立加氣站為少，因而提出借鑒于母站系統(tǒng)的運行方式采用CNG供應(yīng)城鎮(zhèn)燃氣。
CNG城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)系統(tǒng)主要由取氣點加壓站、CNG鋼瓶拖車、城鎮(zhèn)卸氣站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)組成，工藝流程框圖見圖1。
天然氣首先經(jīng)計量、調(diào)壓后進入凈化裝置，脫除超標的水、硫化氫、二氧化碳(CNG系統(tǒng)天然氣質(zhì)量見附錄)，凈化后的天然氣經(jīng)壓縮機加壓，加壓后的天然氣壓力范圍為15—25MPa，再通過加壓站的高壓膠管和快裝接頭向CNG鋼瓶拖車充氣，當拖車上的鋼瓶壓力達到設(shè)定值后，壓縮機自動停機停止充裝。CNG鋼瓶拖車通過公路運輸?shù)竭_城鎮(zhèn)卸氣站，通過卸氣站的高壓膠管和快裝接頭卸氣，CNG首先進人一級換熱器加熱(防止天然氣通過調(diào)壓器減壓時溫降過大，影響后續(xù)設(shè)備及管網(wǎng)的正常運行)，再進入一級調(diào)壓器減壓，之后依次經(jīng)過二級換熱器、二級調(diào)壓器、三級調(diào)壓器，將壓力調(diào)至城鎮(zhèn)管網(wǎng)運行壓力，經(jīng)計量、加臭后進入城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。
城鎮(zhèn)卸氣站卸氣裝置的換熱和調(diào)壓級數(shù)應(yīng)綜合鋼 瓶拖車最高工作壓力、調(diào)壓裝置卸氣能力、城鎮(zhèn)管網(wǎng) 設(shè)計壓力等因素確定。卸氣站的調(diào)峰可采用多種方式、如采用管束儲氣、儲罐儲氣、設(shè)調(diào)峰氣源以及利用鋼 瓶拖車等。由于每輛鋼瓶拖車的載氣能力為3000— 6000M3，具有一定的調(diào)峰能力，利用CNG鋼瓶拖車 調(diào)峰不失為一種經(jīng)濟、靈活的調(diào)峰手段，而且隨著科 技的進步以及CNG鋼瓶逐步國產(chǎn)化，材質(zhì)也在向非金 屬材料過渡，必將在提高載氣能力的同時進一步降低 CNG輸氣的工程造價。
3CNG系統(tǒng)供應(yīng)方式比較
由于受拖車數(shù)量、運輸條件、運距、氣候等因素限制。決定了CNG系統(tǒng)供氣規(guī)模不宜過大。現(xiàn)以供氣規(guī)模為2萬戶和5萬戶居民為例，分析CNG供應(yīng)和長輸管道供應(yīng)兩種方式的適用范圍。方案一為CNG系統(tǒng)供氣方案，包括取氣點加壓站、鋼瓶拖車、城鎮(zhèn)卸氣站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。方案二為長輸管道方案，包括長輸管道、城鎮(zhèn)門站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)。兩種方案均暫不考慮供應(yīng)沿線城鎮(zhèn)，從而得出不同輸送方式與供氣規(guī)模、運距(以10—500Km為限)、投資及成本等因素的相互關(guān)系。其中城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)方案相同，調(diào)峰儲氣設(shè)施根據(jù)不同方案分別考慮，長輸管道輸送方案的儲存容積根據(jù)用戶計算月平均日用氣量確定，CNG方案儲存容積由于目前尚無規(guī)范可依，考慮該供氣方式的特點，暫按2—3天計算月平均日用氣量考慮，對于規(guī)模、運距較小的情況可適當減少儲存天數(shù)。原料價格暫按天然氣0．55元／M3作比較。兩方案的對比條件見表1。
不同方案投資、成本與運距的關(guān)系見表2，相應(yīng)投資曲線、成本曲線見圖2、圖3。
通過方案比較分析如下：
(1)供氣規(guī)模相同的情況下，隨著運距的加大，CNG輸送和長輸管道輸送的投資及成本均成增長趨勢，其中長輸管道的增幅較大。
(2)隨著供氣規(guī)模的擴大，長輸管道的投資增加幅度相對較小，成本的下降趨勢較為明顯，而CNG輸送的投資增加幅度較大，成本降低趨勢不明顯，由此可見供氣規(guī)模對CNG輸送方式影響因素較大。
(3)以供氣規(guī)模2萬戶左右的中小城鎮(zhèn)為例，當成本控制在1．6元／米3以內(nèi)時(根據(jù)城市燃氣市場的經(jīng)濟比較和承受能力的分析，天然氣最終用戶銷售的平均氣價不宜超過1．8—1．9元／米3)，供氣范圍在80Km以內(nèi)采用長輸管道輸送較為合理；而在80—250Km,范圍內(nèi)采用CNG方案在用戶承受能力、投資和成本上較占優(yōu)勢。
(4)當供氣規(guī)模在5萬戶左右時、300Km以內(nèi)宜采用長輸管道輸送，300—400Km范圍內(nèi)可采用CNG輸送。但考慮到供氣規(guī)模較大，應(yīng)結(jié)合當?shù)貧庠礌顩r、運輸條件等具體情況，在確保能夠安全穩(wěn)定供應(yīng)CNG的前提下采用該方案。
(5)綜上所述、隨著供氣規(guī)模的擴大，CNG輸送方式的適用范圍逐步縮小、因此由于受拖車數(shù)量、運距等條件制約，CNG供應(yīng)方式的供氣規(guī)模不宜過大，宜控制在5萬戶以內(nèi)。
(6)通過定量分析兩種供應(yīng)方式，當城鎮(zhèn)供氣規(guī)模過大或供氣距離過長時，宜采用其它供氣方案。 (7)以上CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式是在將取氣點設(shè)在氣田附近(原料價格0．55元／米3)這一特定條件下進行比較的，如果考慮從長輸管道所連接的就近城市取氣，其原料價格將會增加(據(jù)初步估計到城市門站的天然氣價格為1．1—1．3元／米3)，如果銷售的平均氣價不變(1．8—1．9元／米3)，CNG供氣方式的供氣范圍將會縮小，因此建議CNG取氣點建在氣田附近以便能夠得到廉價的CNG，或者可以將這一供應(yīng)方式應(yīng)用于氣價承受能力較大的城鎮(zhèn)。
4結(jié)論
(1)CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式在國內(nèi)幾個城市相繼得到應(yīng)用，為缺能城鎮(zhèn)提供了一種新的供應(yīng)方式，同時也為天然氣在國內(nèi)市場的應(yīng)用開發(fā)出一片新的領(lǐng)域。
(2)CNG供應(yīng)城鎮(zhèn)系統(tǒng)具有工藝簡單、投資省、成本低、工期短、見效快的優(yōu)點，適于向距氣源較近的中小城鎮(zhèn)供應(yīng)燃氣。通過幾個城鎮(zhèn)實際應(yīng)用，證明CNG城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)方式具有一定的推廣價值。
(3)由于影響CNG城鎮(zhèn)供應(yīng)方式
的因素較多，對不同地區(qū)應(yīng)綜合考慮其供氣規(guī)模、用氣性質(zhì)、氣源位置及數(shù)量、原料價格、運距等因素，有針對性地確定供氣方案。
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