常州新奧燃氣有限公司天然氣供氣調峰設施

袁 軒

（江蘇省鹽城新奧燃氣有限公司，江蘇 鹽城 224000）

1 前言

天然氣和水以及電一樣，有一個高峰使用時段和低谷使用時段。 從一年來看，由于冬天通常用天然氣取暖，造成冬季天然氣使用量甚至能達到夏季的幾倍；而一天中，白天的用氣量通常比夜晚要高。如果天然氣使用高峰與低谷偏差過大，會造成天然氣存儲和運輸等一系列問題，而采取主動和被動手段，例如增加夏季用氣客戶等，將天然氣峰谷比降低，就是天然氣調峰。

常州新奧燃氣有限公司成立于2003年5月， 擁有武進區燃氣獨家經營權。 截止到目前，已鋪設高壓管網95.62Km，中、低壓燃氣管道554.82Km，管網覆蓋用戶達50 萬余戶，已經有26 012 戶居民用戶和302 戶工商業用戶用上了清潔、 便利的天然氣。日用氣量達100 萬Nm3。 根據當前發展速度和未來規劃，到十二五規劃期末，日高峰用氣量將達到200 萬Nm3。

經統計，常州武進當前時調峰量為日用量的15%，即15 萬Nm3，到十二五規劃期末，調峰量約為30 萬Nm3。

由于當前常州新奧還沒有一個有效的調峰措施，導致每日高峰時段用氣不足，低峰時，氣量又過剩，造成很大的運營風險和經濟損失。 因此，制定有效的調峰措施迫在眉睫。

2 調峰措施

2.1 調峰措施類別

調峰措施可以從供氣與用氣這兩個方面來考慮。 供氣方面可采取的調峰措施主要有：調整產氣井數，調整干線輸氣管道的運行方案，利用長輸管道末段儲氣，采用地下儲氣庫，建立調峰型LNG 廠，利用LNG、LPG 及其他輔助氣源，高壓管道儲氣，高壓管束儲氣，高壓儲罐儲氣等等。用氣方面可采取的調峰措施主要有：選擇一些可切換多種燃料的工業企業（如發電廠）作為緩沖用戶，要求居民配備相應加熱裝置（如電炊具）。

根據常州新奧的具體情況，可采用的調峰方案有：建立調峰型LNG 廠、利用LNG 作為輔助氣源、高壓管道儲氣、高壓管束儲氣、高壓儲罐儲氣。

2.1.1 高壓儲罐儲氣

儲氣罐通常為建在地面上的鋼罐。 根據儲氣壓力的大小，儲氣罐分為低壓罐和高壓罐。 低壓儲氣罐又叫氣柜，其儲氣壓力恒定并接近大氣壓，罐內的儲氣壓力一般為l～4KPa，最高不超過6KPa。氣柜的儲氣空間是可變的，因而可通過儲氣空間容積的變化改變儲氣量。 高壓儲氣罐的儲氣壓力一般在0.8～2MPa 之間，其儲氣空間是固定的，可通過罐內壓力的變化改變儲氣量。 大型高壓儲氣罐一般為球罐。

2.1.2 高壓管束

高壓管束是一種高壓管式儲氣罐，因其直徑小，能承受更高的壓力。 對管內所存儲的天然氣施以高壓，利用氣體的可壓縮性及其高壓下和理想氣體的偏差進行儲氣，使儲氣量大大增加。

2.1.3 高壓管道儲氣

用高壓管道進行儲氣也是城市天然氣進行儲存的一種重要方式，一般為利用繞城高壓環網進行儲氣。 通過對城市形成包圍，既可以進行儲氣，又可以向城市供應天然氣，有效地優化供氣工程。

2.1.4 將LNG 作為輔助氣源調峰

該種方式是從供氣管網以外將LNG 運到靠近干線輸氣管道末端的LNG 儲庫，當干線輸氣管道的輸氣流量不能滿足用戶需求時， 將作為輔助氣源的LNG 再氣化并輸入到供氣管網中去。

2.1.5 建立調峰型LNG 廠

在干線輸氣管道末端附近建一個與該管線相連的調峰型LNG 廠，它同時具有天然氣液化和再氣化裝置，還具有足夠容量的LNG 儲罐。 當管道輸氣流量大于用氣流量且靠管道本身不能容納多余的氣體時， 多余的氣體可以在LNG 廠液化并儲存起來； 當管道輸氣流量小于用氣流量且其本身不能彌補這個差異時，可以將LNG 廠儲存的LNG 再氣化，然后將其補充到供氣管網中去。

2.2 調峰措施的確定

常州新奧的綜合情況如下：一般來說，高壓儲氣罐比氣柜經濟，地下儲氣管束比高壓儲氣罐經濟，而干線管道儲氣又比地下儲氣管束經濟，因此，近二十年來國外很少建造天然氣地面儲罐（包括氣柜）和地下儲氣管束。 而當前，常州新奧已建成投產一座LNG 儲存氣化站，配置了6 座150m3 水容積的LNG 儲罐。 常州新奧正大力興建LNG 汽車加氣站，需要大量LNG 氣源。

本著合理利用已有資源、減少投資的原則，綜合考慮生產和利用效果，確定常州新奧采用高壓管道儲氣、LNG 儲存氣化站作為補充氣源、建立調峰型LNG 工廠相結合的調峰方式。

3 調峰設施

3.1 現有設施調峰能力

3.1.1 LNG 儲存氣化站

設有6個150m3LNG 儲罐， 每小時氣化量10 000Nm3/h。LNG 儲存量約為51.3 萬Nm3，若每天補氣6 小時，則日調峰量可達60 000Nm3。

3.1.2 高壓管道儲氣能力

門站出站壓力按2.45MPa 考慮，管網滿負荷運轉，末端壓力僅為0.356MPa，末端壓力太低，不能滿足正常用氣，故該高壓管道僅能起到天然氣輸配作用，不能起到儲氣調峰的作用。 只有川氣門站前一段13Km，管徑為DN500 的高壓管道能夠儲氣，該段管道最高壓力按3.6MPa 考慮，最低壓力按2.5MPa 考慮。

儲氣起始壓力為3.6MPa， 儲氣結束壓力分別按2.45MPa、1.8MPa、1.0MPa，長度為13Km、管徑為DN500 管道儲氣能力分別為28 858Nm3、47 970Nm3、68 221Nm3。本方案按儲氣結束壓力1.8MPa 考慮，即儲氣量為47 970Nm3。

3.2 需增設的調峰設施

3.2.1 調峰型LNG 工廠

液化天然氣工廠是將氣態天然氣用壓縮、凈化處理、低溫液化等工藝過程處理加工成液態天然氣的加工工廠。 生產原料為氣態天然氣，由天然氣管道引入，成品為液化天然氣（LNG）。液化天然氣工廠主要分為基本負荷型、調峰型兩大類。 基本負荷型液化天然氣工廠是指生產供當地使用或外運的液化天然氣加工工廠；調峰型液化天然氣工廠是指為調峰負荷，將低峰負荷時過剩的天然氣液化儲存， 在高峰時或緊急情況下再氣化使用的加工工廠，是小流量的液化天然氣裝置，非常年連續運行，生產規模較小，其液化能力一般為高峰符合量的1/10。

液化天然氣的生產工藝主要包括原料天然氣的凈化處理、天然氣液化和天然氣儲存三個單元。 工藝流程如下圖所示。

根據制冷方式，天然氣液化流程可以分為：（1）級聯式液化流程；（2）混合制冷劑液化流程；（3）帶膨脹機的液化流程。

從上面的對比可看出級聯式制冷循環能耗最低， 效率最高，但是系統的復雜程度最高，所以級聯式制冷循環逐漸被混合制冷劑制冷循環代替。 帶膨脹機的制冷循環雖然復雜程度最低，但是功耗最高，運行成本最高，經濟性不好，而且使用了較多高速轉動機械，降低了可靠性，和其他制冷循環相比不具有優勢。而混合制冷劑制冷循環具有流程簡單、適應性強、操作運行比較容易的優點，且功耗相對較低，目前被廣泛采用。 因此工程中常推薦采用混合制冷劑制冷循環工藝。

常州新奧采取的LNG 調峰廠的制冷方式， 主要看上游氣源。

若LNG 調峰廠每天開機12 小時，上游氣源方均勻供氣，供氣量約100 萬Nm3，按液化效率10%計算，則每天可生產液化天然氣10 萬Nm3。

3.2.2 高壓管道儲氣

常州新奧計劃在武進大道建設高壓天然氣管道，在儲氣最低壓力1.8MPa 的情況下， 不同管徑對應的儲氣量如下表所示（儲氣量單位：Nm3）。

管徑（mm）儲氣能力（9MPa）儲氣能力（5.6MPa）儲氣能力（3.6MPa）600 201889 106553 50472 800 358914 189427 89729 1000 560804 295980 140201

3.2.3 LNG 儲存氣化站

常州新奧在現有LNG 儲存氣化站旁邊增設4個150 m3LNG 儲罐，并增加10 000Nm3/h 的氣化裝置1 組。 按每天6 小時補氣考慮，每天可增加調峰能力60 000Nm3。

4 結論

根據常州新奧的具體情況及操作可行性，采取的調峰措施如下：

（1）高壓管道儲氣：新建10Km 高壓管道DN800，運行壓力3.6MPa， 已建13Km 高壓管道， 運行壓力3.6MPa， 按最低壓力1.8MPa 計算，總儲氣量為13.75 萬Nm3。

（2）LNG 儲存氣化站：共建10 座150m3LNG 儲罐，小時 氣化量20 000Nm3。 按每天補氣6 小時計算， 每天調峰能力12 萬Nm3。

（3）調峰LNG 工廠：建立1 座調峰LNG 工廠，每日生產液化天然氣10 萬Nm3，小時氣化量10 000Nm3。 按每天補氣10 小時計算， 每天調峰能力10 萬Nm3； 合計總調峰能力為35.75 萬Nm3，能滿足所需的30 萬Nm3，能夠滿足常州新奧天然氣調峰量的要求。

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