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壓縮天然氣輸配技術(shù)將成為燃?xì)忾L(zhǎng)輸系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段
自1999午12月，北京大地燃?xì)夤咀鳛閲?guó)內(nèi)第一家采剛壓縮天然氣輸配系統(tǒng)正式運(yùn)營(yíng)以來(lái)，壓縮天然氣輸配技術(shù)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成能滿足不同用戶需要的多種工藝形式。隨著我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)的不斷發(fā)展，天然氣將成為二十一世紀(jì)的主導(dǎo)能源。與之并生的壓縮天然氣技術(shù)必將同時(shí)得到大力發(fā)展，本文就壓縮天然氣輸配技術(shù)作為燃?xì)忾L(zhǎng)輸系統(tǒng)補(bǔ)充手段的可行性進(jìn)行如下幾個(gè)方面的闡述。
一、 壓縮天然氣輸配技術(shù)簡(jiǎn)介
壓縮天燃?xì)?CNG)輸配技術(shù)，是利用壓縮天然氣汽車加氣、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，同城市燃?xì)庹{(diào)壓、儲(chǔ)配技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它充分利用了壓縮天然氣汽車成熟的加壓工藝，經(jīng)減壓輸送到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，供給不同燃?xì)庥脩羰褂谩嚎s天然氣輸配技術(shù)由四個(gè)下藝部分組成；
1、 加壓工藝
利用多級(jí)壓縮機(jī)將天然氣由0．3～1兆帕加壓到20---25兆帕，壓入儲(chǔ)氣瓶組儲(chǔ)存。天然氣在加壓以前必需經(jīng)過(guò)脫油、深度脫水處理(露點(diǎn)達(dá)到-60℃)。
2、 儲(chǔ)運(yùn)工藝
將壓縮天然氣瓶組通過(guò)汽車、船舶運(yùn)輸?shù)绞勾ǖ亍Ｄ壳皠傆诖溯斔瓦^(guò)程的壓縮天然氣瓶組主要有兩種形式，管束式、集裝箱型。單體運(yùn)送能力為2800～5000標(biāo)準(zhǔn)立方米。
3、 減壓輸送
將瓶組內(nèi)的壓縮天然氣由20--25兆帕減樂(lè)到0．2～1．0兆帕，輸送到城市管網(wǎng)系統(tǒng)。在此過(guò)程中，由于壓縮天然氣減壓過(guò)程是一個(gè)絕熱膨脹過(guò)程，因此需要伴熱系統(tǒng)提供熱源。
4、減壓工藝流程
減壓輸送工藝是壓縮天然氣輸配技術(shù)的核心部分，根據(jù)用戶使用壓力、儲(chǔ)氣裝置的不同需要，減壓工藝略有不同。(見(jiàn)工藝流程圖)
二、燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線建設(shè)的制約條件
天然氣長(zhǎng)輸管線是輸送天然氣的主要手段，但是長(zhǎng)輸管線的建設(shè)受以下幾個(gè)方面的限止。
1、用氣量限止
[文獻(xiàn)1]指出，天然氣管道與用氣量的關(guān)系如下：
Y=2810.21X+74641
式中：Y=燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度(km)
X=年燃?xì)庥昧?109m3)
由于長(zhǎng)輸管線的長(zhǎng)度與用氣量存在正比關(guān)系，當(dāng)用氣量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益較差。目前我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)率較低，在達(dá)不到設(shè)計(jì)用氣量時(shí)，很難保證投資的有效回收。
2、地形復(fù)雜，施工技術(shù)裝備要求高。
長(zhǎng)輸管線經(jīng)常穿越復(fù)雜地形，如過(guò)河、沿橋鋪設(shè)、穿越高等級(jí)公路等等。這些工程項(xiàng)目需要的技術(shù)裝備先進(jìn)，工程人員素質(zhì)高。因此造成工程成本高，施工難度大，工期難以保證。
3、管線維護(hù)費(fèi)用大
為保證輸氣正常運(yùn)行，保證輸氣管線、設(shè)備的完好率，長(zhǎng)輸管線需要專業(yè)人員日常維護(hù)和定期維修。按照我國(guó)的現(xiàn)行下程成本，天然氣長(zhǎng)輸管線的年維護(hù)費(fèi)約占管線投資的5～8％。維護(hù)費(fèi)隨管線使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，逐漸加大。
4、長(zhǎng)輸管線建設(shè)受用戶分布的限制
如第一點(diǎn)所述，天然氣長(zhǎng)輸管線的鋪設(shè)，適合剛氣量大、用戶集中的地區(qū)。但是由于我國(guó)幅員遼闊，城市分散，人口密度相差很大，村鎮(zhèn)分布更加散亂。因此天然氣管線的建設(shè)初期必然以大中型城市為主，對(duì)于廣大的農(nóng)村用戶，只能做為遠(yuǎn)期發(fā)展用戶。目前我國(guó)農(nóng)村正在開(kāi)展“撤村并鎮(zhèn)”工程，長(zhǎng)輸管線對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)村電氣化建設(shè)，現(xiàn)實(shí)意義并不明顯。
三、 壓縮天然氣技術(shù)可以作為天然氣長(zhǎng)輸管線的有效補(bǔ)充手段
1、壓縮天然氣的主要服務(wù)對(duì)象
壓縮天然氣的主要服務(wù)對(duì)象是用氣量小、距離長(zhǎng)輸管線遠(yuǎn)、分布比較分散的用戶。如前所述，用氣量是制約長(zhǎng)輸管線鋪設(shè)的主要因素，由于壓縮天然氣具有供氣靈活，組合隨意的特點(diǎn)，可以滿足剛氣量小的用戶需要。根據(jù)目前我國(guó)天然氣價(jià)格情況，考慮用戶可承受能力，壓縮天然氣的供氣規(guī)�？梢栽�500～20000立方米／日范圍內(nèi)任意調(diào)整。
2、壓縮天然氣的有效輸送范圍
由于壓縮天然氣輸送方式是采用汽車(或船)為運(yùn)輸工具，運(yùn)輸距離直接影響壓縮天然氣供氣的經(jīng)濟(jì)效益和安全性。壓縮天然氣的有效輸送范圍(R)，主要受用氣量(Q)、加氣站位置(S)、操作時(shí)間(T)的制約。約束關(guān)系如下式所示
R=1/SmQnTk
式中：m、n、k為修正指數(shù)(技術(shù)因素指數(shù))，考慮壓縮天然氣儲(chǔ)存量、設(shè)備特性、道路狀況、人員技術(shù)水平等因素的影響。
同時(shí)經(jīng)濟(jì)性條件對(duì)有效輸送范圍同樣有制約性，考慮工程投資的可比性(與長(zhǎng)輸管線的投資比較)、運(yùn)營(yíng)成本的可比性(與長(zhǎng)輸管線的管輸費(fèi)比較)、銷售價(jià)格的可比性(液化石油氣價(jià)格、用戶承受能力)。壓縮天然氣的有效輸送范圍在150公里左右。
3、與長(zhǎng)輸管線比較，壓縮天然氣建設(shè)成本小
從工程建設(shè)成本分析，壓縮天然氣的建設(shè)成本約為900元／m3(包括加氣站、儲(chǔ)運(yùn)瓶組、減壓供氣設(shè)備)。日用氣量小于10000立方米，管線超過(guò)30公里，采用長(zhǎng)輸管線在經(jīng)濟(jì)上是不合適的。以日用氣量10000立方米計(jì)算，壓縮天然氣建設(shè)投資為900萬(wàn)元。同等規(guī)模長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用按40萬(wàn)元／公里計(jì)算，可以鋪設(shè)長(zhǎng)輸管線22．5公里。仍以長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用按40萬(wàn)元／公里計(jì)算，150公里長(zhǎng)輸管線的建設(shè)費(fèi)用為6000萬(wàn)元，以此投資可以提供壓縮天然氣6．7萬(wàn)立方米／日。即長(zhǎng)輸管線的日輸氣能力必需超過(guò)70000立方米，建設(shè)投資上才能與壓縮天然氣持平。
4、技術(shù)設(shè)備已經(jīng)成熟
到目前為乒，京津地區(qū)已經(jīng)投入使用的壓縮禾然氣小區(qū)供氣站超過(guò)10座。供氣人口超過(guò)30000戶：國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口設(shè)備均有適用。從北京大地燃?xì)夤緣嚎s天然氣氣源廠，一年半實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，國(guó)產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定可靠。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的各種規(guī)模的壓縮天然氣供氣工藝，都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)北京燃?xì)夤芾聿块T正在制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為壓縮天然氣輸配工藝提供相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。大地燃?xì)夤鹃_(kāi)發(fā)的壓縮天然氣調(diào)壓系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)國(guó)內(nèi)有關(guān)部門的技術(shù)評(píng)估，正在被多數(shù)壓縮天然氣供氣站使用。
四、 壓縮天然氣供氣需要解決的問(wèn)題
1、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
壓縮天然氣供氣工藝，作為城市氣源沒(méi)有相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)已有的燃?xì)庖?guī)范(城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范GB 50028-93、汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范CJJ 84-2000)均沒(méi)有涉及相關(guān)內(nèi)容。因此，在建設(shè)壓縮天然氣供氣站時(shí)，只能參照液化石油氣氣化站、混氣站、瓶組站標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。以此標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)防火間距較大，小區(qū)開(kāi)發(fā)商難于提供合適的站場(chǎng)用地。北京燃?xì)狻⑾�、勞�?dòng)等管理部門采用專家論證方式，進(jìn)行壓縮天然氣供氣站建設(shè)論證，取得了顯著效果。
筆者認(rèn)為，完善壓縮天然氣供氣站設(shè)計(jì)、施工規(guī)范是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)壓
縮天然氣的物化特性、熱力燃燒特性，壓縮天然氣的危險(xiǎn)性不高于液化石油氣。將壓縮天然氣供氣站與汽車用壓縮天然氣加氣站相比，供氣站操作的危險(xiǎn)性不高于加氣站(除減壓設(shè)施外，供氣站設(shè)備與加氣站設(shè)備相同)。參照美國(guó)壓縮天然氣加氣站標(biāo)準(zhǔn)，加氣站可以建在住宅區(qū)內(nèi)。
對(duì)于供氣站儲(chǔ)氣使用的瓶組應(yīng)有明確的界定(屬于瓶組、儲(chǔ)罐、其他)。
規(guī)范需明確瓶組儲(chǔ)氣設(shè)備的制造標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)、裝卸標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
2、用戶選擇
壓縮天然氣可以滿足大多數(shù)燃?xì)庥脩舻男枰�。最為理想用戶是民用�?不含燃?xì)獠膳?；用氣量不大的工業(yè)用戶(日用氣量小于20000立方米)。燃?xì)獠膳脩魬?yīng)慎重考慮。
壓縮天然氣的單站供氣規(guī)模受供氣范圍、運(yùn)營(yíng)成本、銷售價(jià)格的影響。對(duì)于民用戶由于用氣量小，冬夏兩季用氣量相差不大，適合壓縮天然氣供氣特點(diǎn)。對(duì)于工業(yè)用戶用氣量大，但十分穩(wěn)定，小時(shí)流量均衡，也利于壓縮天然氣供氣。
3、氣價(jià)政策
壓縮天然氣多數(shù)是在管網(wǎng)氣基礎(chǔ)上，凈化處理后加壓供應(yīng)。因此，其成本高于管網(wǎng)氣。因此，制定銷售價(jià)格時(shí)，壓縮天然氣的供氣價(jià)格應(yīng)同液化石油氣價(jià)格相比較，這樣有利于用戶接受。
兩年來(lái)，北京壓縮天然氣市場(chǎng)接受價(jià)：民用戶Z.5元/標(biāo)準(zhǔn)立方米；工業(yè)用戶2.0元/標(biāo)準(zhǔn)立方米；采暖用戶2．1元/標(biāo)準(zhǔn)立方米。
綜上所述，壓縮天然氣供氣技術(shù)可以滿足用氣量小、距離主管網(wǎng)遠(yuǎn)、地形復(fù)雜的用戶。因此，壓縮天然氣供氣技術(shù)作為長(zhǎng)輸管線的補(bǔ)充手段是可行的。
參考文獻(xiàn)：
1、李猷嘉 燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度與用氣量關(guān)系的分析研究《城市煤氣》2001／2(VOL．312)
2、NFPA70，National fuel Gas Code，1996 edition
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