關于城市燃氣工程規劃設計幾點體會

【摘 要】從城市燃氣規劃設計的角度出發，為了既滿足安全穩定供氣，又平衡各地區用廠的正常運行工況，并滿足各類事故工況。本文主要基于筆者從事多年燃氣工程方面的工作經驗，談幾點燃氣規劃心得，僅供參考！

【關鍵詞】燃氣；規劃；氣源

隨著沿海城市工業經濟發展及城市快速拓展，特別是深圳和東莞進實施LNG（Lique-fied Natural Gas，液化天然氣）項目以來，城市燃氣的經營規模日益壯大。為此，筆者作為燃氣城市規劃設計員，針對本區域城鎮管道燃氣規劃，查找存在的問題，并在此基礎上提出若干建議。

1 燃氣利用現狀

城市化進程的快速發展，而燃氣市場由幾家企業獨立經營，各自為政、自成系統，不能進行集中的統一調度管理。并且有的公司退出后，地下管網狀況不明，運行中矛盾多，浪費嚴重，輸配系統整體布局不科學，配置不合理。

城市的燃料供應結構中，煤炭在一次性消費能源中仍處于主導地位。而這樣一個能源消費結構和以之帶來的環境污染問題，破壞城市的生態環境，對城市的居住環境產生重要的影響，直接影響到經濟、能源、環境的可持續發展。在東莞市天然氣占一次能源消費比重為4.3%，低于國內中心城市天然氣占一次能源消費中的比重?？梢钥闯?，一方面天然氣占一次能源比例過低，沒有得到合理、高效利用，使能源結構調整的任務加大。另一方面天然氣資源得不到充分保證，導致其市場開發和應用的困難。

城市作為能源輸人型積聚地，要合理優化能源結構，逐步降低煤炭消費比重，大力發展天然氣。在積極爭取氣源的基礎上，充分利用優質、高能、低污染的天然氣資源，擴大天然氣應用領域，努力提高天然氣在城市能源中所占的比重。

2 氣源

目前國內城市燃氣常采用的氣源有煤制氣、重油制氣、液化石油氣、天然氣四種。煤制氣包括焦爐氣、直立爐氣、水煤氣、發生爐氣以及二段爐氣，從目前各煤制氣公司運營狀況看，普遍存在投資大，生產工藝復雜，管理環節多，生產成本高，虧損嚴重的問題，而且對于煤源以外供為主的城市，在落實煤源及運輸等方面都存在一定的困難。

重油制氣大致可分為熱裂解法、催化裂解法、商分氧化法及加氫裂解法等，目前國內使用的制氣方法以前兩種為主，其中熱裂解法產生的煤氣熱值較高，一般采用與低熱值煤氣混合供應的方式，但氣化效率較低。催化裂解制氣則存在隨著產氣量增大，副產品焦油難于處理的問題，從最近情況看，我國油品價格放開后，重油供應渠道增多，但因重油中硫含量較高，對環境有一定污染。

天然氣作為世界公認的優質能源具有氣質好，熱值高，無污染等特點，是城市燃氣的首選氣源，而且從經濟性分析，利用天然氣作燃料只有水電平均投資的25%，石油投資的8.7% ，煤炭投資的41% ，城市煤制氣投資的62%，而且從日前中國石油天然氣集團公司對中西部地區“四大氣田”西氣東輸以及利用進口天然規劃方案分析，2010年國產天然氣西氣東輸供應量達240億米3/年，而且隨著能源市場的進一步開放，屆時如能從俄羅斯或中東地區進口天然氣，并在東南沿海地區進口的LNG，再加上國產近海氣以及煤層氣的利用，到2010年我國天然氣產量將接近1000億米3/年，所有這些都將為今后天然氣作為城市燃氣的氣源創造有利的條件。

液化石油氣目前在我國城市氣供應中占第一位，占全國供應總氣量的60%以上。液化石油氣供應方式主要是瓶裝供應，近年來，隨著城市經濟的發展，人民生活水平不斷提高，許多城市和經濟開發區逐步改為管道供應方式。液化石油氣最大的優點是投資省、上馬快、工藝流程簡單、燃氣質量高、穩定、無環境污染等。根據調查，液化石油的供應前景是好的，國內有煉油廠、石化廠、油田等生產的液化石油氣約600萬噸/年，用于城市燃料的204萬噸/年，其他300 - 400萬噸/年為各生產廠自用燃料或其他工業用燃料或原料，近年來各生產廠把自用部分調濟出廠并投放市場。同時國外進口液化石油氣約340萬噸/年，大部分也作為民用燃料，所以液化石油氣可畝國內、國外兩個市場供給，液化石油氣氣源是非常充足的。

目前，國內燃氣行業因受成本及環保等因素限制，許多原采用煤制氣為氣源的城市都在進行氣源轉換，逐步向成本較低、環保效益好的液化石油氣及天然氣過渡。因此，從規劃角度看，在天然氣到來之前，因地制宜地發展多種形式的液化石油氣供應，即實現了遠期以天燃氣為主的目標，又不妨礙近期燃氣用戶的發展，各個城市也比較容易接受。

3 關于輸配系統壓力級制及供氣方式的確定

燃氣輸配系統的壓力級制是輸配系統的關鍵，與城市的供氣規模、供應方式、儲氣調峰設施密切相關，而且受到現狀輸配系統壓力級制以及城市發展狀況的制約，其中現狀輸配系統壓力級制主要涉及到現狀系統的置換改造問題，而供氣規模、儲氣調峰設施的設置則直接影響壓力級制的確定。作為城市輸氣干線，在確定其負荷水平時應考慮的長遠一些，在管網壓力級制上要留有一定余地，以便輸氣能力能適應遠期負荷發展的需要；對于中壓管網壓力級制的確定，涉及因素較多，一方面受上一級高壓管網工作壓力制約，反過來又影響高壓管網的輸送能力，另一方面又影響到儲氣容積的確定，因此確定中壓管網壓力級制的基本原則應是在滿足各類用戶供氣壓力和管網經濟性的前提下，合理確定中壓管網的起點壓力。

城市燃氣的供氣方式應根據城市的人口規模、供氣規模、用氣負荷的氣化條件及其分布等諸多因素確定。

目前深圳和東莞城市輸配系統主要供氣方式應該是高中壓兩級系統，高中壓管道在輸配系統中的使用，既要充分利用上游供氣壓力，又要結合城市的實際情況，合理確定壓力級制，保證系統經濟、合理，滿足城市發展的要求。城鎮燃氣輸配系統中高等級壓力的應用，不僅對場站內設備及運行影響較大，更重要的是高等級壓力的燃氣管道在輸配系統中如何應用。

目前國內各城市高壓儲氣設施以球罐為主，從高壓管道和球罐的單位儲氣量投資上看，高壓管道儲氣的費用高于球罐儲氣。但高壓管道在輸配系統中用于儲氣，在優化系統方案的同時，還可以減少以下幾方面的投資：

3.1 輸配系統設置高壓管道后，對中壓管網形成兩點或兩點以上的供氣點，中壓管網的平均管徑比單點供氣會相應減小，可降低中壓管道投資；

3.2 輸配系統中使用高壓管道進行配氣和儲氣，將不再設球罐及相應附屬設施；

3.3 儲氣不采用球罐，儲罐的開罐檢查及運行維護等費用也能避免。

高壓燃氣管道應用在城鎮燃氣輸配系統中，作為輸、配氣及儲氣設施的影響條件體現在以下4方面：

（1）上游供氣壓力能否達到高等級壓力。

（2）不考慮儲氣，只考慮輸、配氣，輸配系統是否需要高壓管道，如系統中考慮多點供氣，可采用高壓配氣。

（3）考慮高壓管道用作儲氣時，儲氣量的大小是選擇儲氣方式的主要因素。

（4）高壓管道沿線敷設條件。如為了儲氣，將原來低壓力等級提到高壓力等級，就需要確定有無敷設條件。

中低壓兩級系統由中壓管道、調壓設施、低壓管道、庭院及戶內管組成，其調壓設施通過能力較大，可供應2000-3000戶居民用氣，供氣半徑0.6-0.8公里，這種方式調壓設施數量少，維修管理方便，但低壓管道管徑大，用戶灶前壓力波動大。中壓一級系統由中壓干管、中壓支管、調壓設施、庭院及戶內組成，分柜式、箱式和用戶調壓三種形式，這三種形式都是中壓支管直接進入小區內或到樓前，其中柜式調壓方式于以往各城市普遍應用的調壓站，不需建房，可在小區風露天設置，體積小，不需征地，一般供應居民在1500戶左右，不跨小區供應，這種調壓方式適用于用戶較為集中的多層住宅小區，低壓管道與庭院管道合并，可降低投資且維護管理較方便；箱式調壓方式是將調壓箱設于住宅樓外墻，這種因減少了低壓管道，投資較省，但調壓箱口徑小，只能供應100戶左右，調壓箱數量較多，管理不便，這種方式，適用于向比較零散的多層住宅和平房供氣。

此外還有中壓直接入戶的中壓一級系統，燃氣經中壓支管、中壓庭院管后，直接入戶，在戶內調壓后向用戶供氣，這種供氣方式的最大優點在于調壓裝置各戶分開，用戶之間影響較小，用氣高峰所表現出來的波動不明顯，燃具基本處在額定壓力下工作，運行工況較好，此種方式適用于向別墅區、高層和零星用戶供氣。

綜上所述，一個城市燃氣規劃、設計應充分考慮到多氣源互補、各管網系統設置合理，與城市總體規劃、環境規劃相結合，選用優質氣源，確保城市燃氣用戶安全、穩定、高效地使用燃氣，減少大氣污染，還城市一片藍天。

參考文獻：

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