摘要：本文就壓縮天然氣輸配技術作為燃氣長輸系統(tǒng)補充手段的可行性進行如下幾個方面的闡述：加壓工藝；儲運工藝；減壓輸送；減壓工藝流程；燃氣長輸管線建設的制約條件；壓縮天然氣的主要服務對象；壓縮天然氣的有效輸送范圍；壓縮天然氣供氣需要解決的問題等。
關鍵詞：供氣站 長輸管線 瓶組儲氣設備
自1999午12月，北京大地燃氣公司作為國內(nèi)第一家采剛壓縮天然氣輸配系統(tǒng)正式運營以來，壓縮天然氣輸配技術得到迅速發(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。隨著我國燃氣事業(yè)的不斷發(fā)展，天然氣將成為二十一世紀的主導能源。與之并生的壓縮天然氣技術必將同時得到大力發(fā)展，本文就壓縮天然氣輸配技術作為燃氣長輸系統(tǒng)補充手段的可行性進行如下幾個方面的闡述。
一、壓縮天然氣輸配技術簡介
壓縮天燃氣(CNG)輸配技術，是利用壓縮天然氣汽車加氣、儲運技術，同城市燃氣調(diào)壓、儲配技術相結合的產(chǎn)物。它充分利用了壓縮天然氣汽車成熟的加壓工藝，經(jīng)減壓輸送到城市燃氣管網(wǎng)，供給不同燃氣用戶使用。壓縮天然氣輸配技術由四個下藝部分組成；
1、加壓工藝
利用多級壓縮機將天然氣由0．3～1兆帕加壓到20---25兆帕，壓入儲氣瓶組儲存。天然氣在加壓以前必需經(jīng)過脫油、深度脫水處理(露點達到-60℃)。
2、儲運工藝
將壓縮天然氣瓶組通過汽車、船舶運輸?shù)绞勾ǖ亍Ｄ壳皠傆诖溯斔瓦^程的壓縮天然氣瓶組主要有兩種形式，管束式、集裝箱型。單體運送能力為2800～5000標準立方米。
3、減壓輸送
將瓶組內(nèi)的壓縮天然氣由20--25兆帕減樂到0．2～1．0兆帕，輸送到城市管網(wǎng)系統(tǒng)。在此過程中，由于壓縮天然氣減壓過程是一個絕熱膨脹過程，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的核心部分，根據(jù)用戶使用壓力、儲氣裝置的不同需要，減壓工藝略有不同。(見工藝流程圖)
二、燃氣長輸管線建設的制約條件
天然氣長輸管線是輸送天然氣的主要手段，但是長輸管線的建設受以下幾個方面的限止。
1、用氣量限止
[文獻1]指出，天然氣管道與用氣量的關系如下：
Y=2810.21X+74641
式中：Y=燃氣管道長度(km)
X=年燃氣用量(109m3)
由于長輸管線的長度與用氣量存在正比關系，當用氣量沒有達到設計規(guī)模時，經(jīng)濟效益較差。目前我國天然氣產(chǎn)業(yè)的利潤率較低，在達不到設計用氣量時，很難保證投資的有效回收。
2、地形復雜，施工技術裝備要求高
長輸管線經(jīng)常穿越復雜地形，如過河、沿橋鋪設、穿越高等級公路等等。這些工程項目需要的技術裝備先進，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、管線維護費用大
為保證輸氣正常運行，保證輸氣管線、設備的完好率，長輸管線需要專業(yè)人員日常維護和定期維修。按照我國的現(xiàn)行下程成本，天然氣長輸管線的年維護費約占管線投資的5～8％。維護費隨管線使用時間的不斷延長，逐漸加大。
4、長輸管線建設受用戶分布的限制
如第一點所述，天然氣長輸管線的鋪設，適合剛氣量大、用戶集中的地區(qū)。但是由于我國幅員遼闊，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初期必然以大中型城市為主，對于廣大的農(nóng)村用戶，只能做為遠期發(fā)展用戶。目前我國農(nóng)村正在開展'撤村并鎮(zhèn)'工程，長輸管線對于實現(xiàn)農(nóng)村電氣化建設，現(xiàn)實意義并不明顯。
三、壓縮天然氣技術可以作為天然氣長輸管線的有效補充手段
1、壓縮天然氣的主要服務對象
壓縮天然氣的主要服務對象是用氣量小、距離長輸管線遠、分布比較分散的用戶。如前所述，用氣量是制約長輸管線鋪設的主要因素，由于壓縮天然氣具有供氣靈活，組合隨意的特點，可以滿足剛氣量小的用戶需要。根據(jù)目前我國天然氣價格情況，考慮用戶可承受能力，壓縮天然氣的供氣規(guī)模可以在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)為運輸工具，運輸距離直接影響壓縮天然氣供氣的經(jīng)濟效益和安全性。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)、*作時間(T)的制約。約束關系如下式所示
R=1/SmQnTk
式中：m、n、k為修正指數(shù)(技術因素指數(shù))，考慮壓縮天然氣儲存量、設備特性、道路狀況、人員技術水平等因素的影響。
同時經(jīng)濟性條件對有效輸送范圍同樣有制約性，考慮工程投資的可比性(與長輸管線的投資比較)、運營成本的可比性(與長輸管線的管輸費比較)、銷售價格的可比性(液化石油氣價格、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、與長輸管線比較，壓縮天然氣建設成本小
從工程建設成本分析，壓縮天然氣的建設成本約為900元／m3(包括加氣站、儲運瓶組、減壓供氣設備)。日用氣量小于10000立方米，管線超過30公里，采用長輸管線在經(jīng)濟上是不合適的。以日用氣量10000立方米計算，壓縮天然氣建設投資為900萬元。同等規(guī)模長輸管線的建設費用按40萬元／公里計算，可以鋪設長輸管線22．5公里。仍以長輸管線的建設費用按40萬元／公里計算，150公里長輸管線的建設費用為6000萬元，以此投資可以提供壓縮天然氣6．7萬立方米／日。即長輸管線的日輸氣能力必需超過70000立方米，建設投資上才能與壓縮天然氣持平。
4、技術設備已經(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10座。供氣人口超過30000戶：國產(chǎn)、進口設備均有適用。從北京大地燃氣公司壓縮天然氣氣源廠，一年半實際運行情況來看，國產(chǎn)設備穩(wěn)定可*。在此基礎上開發(fā)的各種規(guī)模的壓縮天然氣供氣工藝，都能達到設計要求，安全穩(wěn)定運行。同時北京燃氣管理部門正在制定相應的行業(yè)標準，為壓縮天然氣輸配工藝提供相應的技術規(guī)程。大地燃氣公司開發(fā)的壓縮天然氣調(diào)壓系統(tǒng)已經(jīng)通過國內(nèi)有關部門的技術評估，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題
1、規(guī)范標準
壓縮天然氣供氣工藝，作為城市氣源沒有相關的設計、施工標準。目前國內(nèi)已有的燃氣規(guī)范(城市燃氣設計規(guī)范GB 50028-93、汽車用燃氣加氣站技術規(guī)范CJJ 84-2000)均沒有涉及相關內(nèi)容。因此，在建設壓縮天然氣供氣站時，只能參照液化石油氣氣化站、混氣站、瓶組站標準執(zhí)行。以此標準建設防火間距較大，小區(qū)開發(fā)商難于提供合適的站場用地。北京燃氣、消防、勞動等管理部門采用專家論證方式，進行壓縮天然氣供氣站建設論證，取得了顯著效果。
筆者認為，完善壓縮天然氣供氣站設計、施工規(guī)范是當務之急。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*作的危險性不高于加氣站(除減壓設施外，供氣站設備與加氣站設備相同)。參照美國壓縮天然氣加氣站標準，加氣站可以建在住宅區(qū)內(nèi)。
對于供氣站儲氣使用的瓶組應有明確的界定(屬于瓶組、儲罐、其他)。
規(guī)范需明確瓶組儲氣設備的制造標準、聯(lián)接標準、裝卸標準、驗收標準。
2、用戶選擇
壓縮天然氣可以滿足大多數(shù)燃氣用戶的需要。最為理想用戶是民用戶(不含燃氣采暖)；用氣量不大的工業(yè)用戶(日用氣量小于20000立方米)。燃氣采暖用戶應慎重考慮。
壓縮天然氣的單站供氣規(guī)模受供氣范圍、運營成本、銷售價格的影響。對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。對于工業(yè)用戶用氣量大，但十分穩(wěn)定，小時流量均衡，也利于壓縮天然氣供氣。
3、氣價政策
壓縮天然氣多數(shù)是在管網(wǎng)氣基礎上，凈化處理后加壓供應。因此，其成本高于管網(wǎng)氣。因此，制定銷售價格時，壓縮天然氣的供氣價格應同液化石油氣價格相比較，這樣有利于用戶接受。
兩年來，北京壓縮天然氣市場接受價：民用戶Z.5元/標準立方米；工業(yè)用戶2.0元/標準立方米；采暖用戶2．1元/標準立方米。
綜上所述，壓縮天然氣供氣技術可以滿足用氣量小、距離主管網(wǎng)遠、地形復雜的用戶。因此，壓縮天然氣供氣技術作為長輸管線的補充手段是可行的。
參考文獻
1、李猷嘉 燃氣管道長度與用氣量關系的分析研究《城市煤氣》2001／2(VOL．312)
2、NFPA70，National fuel Gas Code，1996 edition
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