城市天然氣輸配方案的選擇

劉廷韋 李庭軻

摘要：城市天然氣輸配方案的選擇不僅關(guān)乎整個(gè)工程的運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且也對(duì)城市居民的日常用氣有著很大影響。在選擇天然氣輸配方案時(shí)，必須要明確項(xiàng)目的用氣量與氣化率，并結(jié)合城市在近、中、遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)來選擇具有最優(yōu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性的實(shí)施方案，以確保整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)能夠獲得應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：城市;天然氣;輸配方案

在對(duì)城市天然氣輸配方案進(jìn)行選擇時(shí)，需要從多個(gè)方面來對(duì)不同方案進(jìn)行技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的比較，包括管道走向、項(xiàng)目年用氣量、工藝流程、調(diào)峰儲(chǔ)氣方式以及壓力級(jí)制等，以此確保所選的城市天然氣輸配方案能夠具備理想的性能價(jià)格比，進(jìn)而為項(xiàng)目帶來更高的運(yùn)行效益。

1天然氣輸配方案的重要性

城市天然氣輸配方案是否合理，直接影響該輸配系統(tǒng)在建成之后的經(jīng)濟(jì)效益與運(yùn)行狀況。因此，制定并選擇符合城市發(fā)展特點(diǎn)及需要的輸配方案至關(guān)重要。主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素：各類天然氣用戶用氣量預(yù)測、壓力級(jí)制的確定、輸配系統(tǒng)規(guī)劃、儲(chǔ)氣調(diào)峰方式、應(yīng)急氣源設(shè)置等。應(yīng)優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)性較高的輸配方案，提高可行性，但也不能一味追求低成本，要在符合城市規(guī)劃理念及國家相關(guān)法規(guī)的范圍內(nèi)，盡量合理預(yù)測城市天然氣發(fā)展趨勢，充分利用資金，加強(qiáng)盈利，規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)。在具體的輸配方案制定中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮城市發(fā)展空間、上游能源供應(yīng)、下游市場空間、企業(yè)建設(shè)能力等綜合因素。從全局性、前瞻性和統(tǒng)籌性上對(duì)整個(gè)城市的天然氣行業(yè)的發(fā)展做出合理預(yù)測及部署，保障城市天然氣輸配系統(tǒng)安全、高效的運(yùn)行。

2燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)儲(chǔ)氣方案的選擇

2.1調(diào)配系統(tǒng)儲(chǔ)氣方案對(duì)比分析

當(dāng)前，位于上游的天然氣管道企業(yè)只能對(duì)其下游用氣城市的月與季節(jié)的調(diào)峰問題進(jìn)行解決，而對(duì)于用氣城市來說，要通過對(duì)儲(chǔ)氣設(shè)施進(jìn)行建設(shè)來實(shí)現(xiàn)日、時(shí)調(diào)峰。球缸儲(chǔ)氣與管道儲(chǔ)氣是主要的兩種儲(chǔ)氣方式，在對(duì)調(diào)峰儲(chǔ)氣方案進(jìn)行確定時(shí)，往往要選擇或組合這兩種儲(chǔ)氣方式。例如蕪湖、宜昌以及淮南這三個(gè)用氣城市，其均通過管道儲(chǔ)氣方式或是球罐和管道共同儲(chǔ)氣方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)峰儲(chǔ)氣。通過對(duì)管徑、容積及壓力條件有不同差異情況下的上述兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行論證，可以確定宜昌與淮南都是通過管道和球罐共同儲(chǔ)氣方案來實(shí)現(xiàn)日、時(shí)調(diào)峰的。而蕪湖的用氣量在一期較低，所以通過管道儲(chǔ)氣進(jìn)行調(diào)峰，但在二期則需由管道和球罐共同儲(chǔ)氣來進(jìn)行調(diào)峰，這樣可節(jié)省投資，并可保證功能完整，能夠較為容易的實(shí)施，可使前期投資壓力得到有效緩解。

2.2不同方案的投資影響分析

項(xiàng)目投資規(guī)模的大小在很大程度上受到所選調(diào)峰儲(chǔ)氣方案的影響。在歐美國家，通常是利用管道儲(chǔ)氣來作為儲(chǔ)氣調(diào)峰方案的，不過要想選擇管道儲(chǔ)氣調(diào)峰方案，則需有兩大前提條件得到滿足，其一是項(xiàng)目建設(shè)資金必須保證充足，其二是門站入口壓力需要超過3MPa，供氣壓力只有達(dá)到2.5MPa以上時(shí)，才能確保該方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性可行。對(duì)于上述兩個(gè)前提條件，我國城市還尚不能滿足，而且城市管網(wǎng)中長輸管道有著較低的進(jìn)氣供氣壓力，如果選擇管道儲(chǔ)氣調(diào)峰方案，則要應(yīng)用非常大的管徑，但這會(huì)使項(xiàng)目投資大幅增加，并且選線困難性極大。因此，在門站交氣壓力較低時(shí)，需要將球罐和管道共同儲(chǔ)氣調(diào)峰為最佳方案。

3燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)壓力級(jí)制方案的選擇

3.1確定輸配壓力

城市天然氣的供氣依賴于高壓管道，而且高壓管道具有儲(chǔ)氣和輸氣兩種功能，因此在選擇高壓管道時(shí)，必須要根據(jù)近期實(shí)際用氣量以及遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)來確定。當(dāng)前，門站交氣壓力只有1.6MPa，例如宜昌、蕪湖以及淮南這三個(gè)城市的天然氣高壓管道選取中，其近期輸氣壓力值設(shè)定為1.6MPa，而設(shè)計(jì)壓力則確定為2.5MPa，以確保后續(xù)發(fā)展有足夠空間。

3.2常用管網(wǎng)輸配壓力級(jí)制分析

輸氣配氣是中壓管網(wǎng)的重要功能之一，其在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中的占比較大，并且管徑大小以及輸配壓力級(jí)制會(huì)對(duì)輸配管網(wǎng)投資有直接影響。輸配壓力級(jí)制主要分為中-低壓兩級(jí)系統(tǒng)以及中壓一級(jí)系統(tǒng)。對(duì)于中-低壓兩級(jí)系統(tǒng)，其敷設(shè)較為容易，不過維護(hù)與管理難度較大，如果輸氣量相同，則其投資額要比中壓一級(jí)系統(tǒng)高。而中壓一級(jí)系統(tǒng)則有著較高的輸氣能力，其不需要較大管徑，可降低10%至20%的管道長度，因此能夠節(jié)約管材，有效節(jié)省投資，并且其可通過柜式或箱式裝置來進(jìn)行調(diào)壓供氣，可確保供氣壓力穩(wěn)定，這能夠使用具燃燒效率提高3%左右，因此可使一氧化碳的排放量有效減少。

例如在宜昌、淮南和蕪湖三個(gè)城市中，其既需要對(duì)天然氣輸配管網(wǎng)進(jìn)行新建，同時(shí)還要對(duì)現(xiàn)有的燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行改造，通過結(jié)合其供氣情況及近中遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃，在燃?xì)夤芫W(wǎng)新建部分，需要應(yīng)用中壓一級(jí)系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)壓供氣，而現(xiàn)有燃?xì)夤芫W(wǎng)則需通過中-低壓兩級(jí)系統(tǒng)來進(jìn)行供氣，等到報(bào)廢后對(duì)管道進(jìn)行新建時(shí)，再選擇中壓一級(jí)系統(tǒng)供氣方案。

在對(duì)輸配運(yùn)行壓力進(jìn)行確定時(shí)，需要結(jié)合蕪湖、宜昌兩城的遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)，以使天然氣壓力得到充分利用，將中壓管網(wǎng)的設(shè)計(jì)壓力值設(shè)定為0.4MPa，而在近期運(yùn)行中，管網(wǎng)壓力則應(yīng)設(shè)定為0.35MPa，在實(shí)施水力計(jì)算時(shí)則需以起點(diǎn)壓力0.35MPa來計(jì)算與校核。對(duì)于淮南來說，其中壓管網(wǎng)的設(shè)計(jì)壓力以及水力計(jì)算時(shí)的起點(diǎn)壓力則設(shè)定為0.25MPa，通過加大高中壓管道的壓差來最大限度地提升高壓管道儲(chǔ)氣能力。

4其他注意事項(xiàng)

第一，切勿輕易抬高門站壓力。抬高門站壓力應(yīng)慎重，這種行為往往會(huì)埋下較為復(fù)雜的技術(shù)隱患。假設(shè)門站現(xiàn)在的供氣壓力為1.6MPa，如果抬高到2.5MPa或許能夠相應(yīng)提高高壓輸氣管道的儲(chǔ)氣能力、輸氣水平，但這種行為缺乏技術(shù)保障，可行性不足，很可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。原因在于天然氣的輸送管道在提高壓力上，一般采取首站壓力的提升或通過設(shè)置中間加壓站的方式來實(shí)現(xiàn)，輸氣管的終端在供氣量增加的前提下較難同時(shí)具有對(duì)分配站增壓的能力。

第二，盡量選擇經(jīng)濟(jì)性輸配方案。在對(duì)城市進(jìn)行天然氣輸配系統(tǒng)的規(guī)劃過程中，應(yīng)綜合多方面因素來選擇輸配方案，尤其當(dāng)城市面臨較高的供氣壓力、輸配管道較長時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇以高壓管道為主要儲(chǔ)氣方式的輸配方案。因?yàn)榕c其他儲(chǔ)氣方式相比，高壓管道儲(chǔ)氣方式在維修檢測、日常巡檢方面的費(fèi)用消耗較低，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。只要能保障高壓管道的各項(xiàng)參數(shù)性能，勢必能夠提高城市天然氣的輸配方案的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

結(jié)束語：

城市天然氣輸配方案的選擇需要考慮多方面的因素，最重要的是要對(duì)該城市的各用戶用氣量、用氣特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)條件、消費(fèi)能力、氣化率做出合理的預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上，為城市定制最佳輸配方案，推動(dòng)天然氣行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

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