許臣君(鐵嶺港華燃?xì)庥邢薰荆|寧 鐵嶺 112000)

0 引言

我國的天然氣輸送主要采取長輸管線為主，主要城市都是多氣源的管輸氣供氣，有條件的地區(qū)采用液化天然氣氣化或壓縮天然氣進(jìn)行天然氣的輸送或補(bǔ)充，個別地區(qū)利用液化石油氣混空代替天然氣作為天然氣調(diào)峰氣源，下面介紹幾種常見的調(diào)峰供氣模式進(jìn)行分析對比。

1 壓縮天然氣供氣方式

利用CNG 瓶組或CNG 撬車將 CNG 鋼瓶內(nèi)的壓縮天然氣加熱、過濾、調(diào)壓、計量后進(jìn)入中壓管網(wǎng)，然后經(jīng)調(diào)壓設(shè)備調(diào)壓至低壓后供居民、商業(yè)用戶用氣，其具體工藝流程如圖1所示。

圖1 壓縮天然氣(CNG)供氣工藝流程框圖

壓縮天然氣(CNG)供氣方式優(yōu)點：在大部分地區(qū)獲取CNG比較方便，CNG減壓裝置非常成熟，運行成本相對于LNG或者LPG而言不高；其缺點主要是CNG運輸撬車或瓶組儲氣撬一次性投資大，用氣地點需要靠近上游CNG母站盡量不超過100km，CNG減壓設(shè)備需要熱水、電等外圍條件，運行回車半徑大需要較大的場地。

2 液化天然氣供氣方式

利用LNG 儲罐或者瓶組將 LNG 儲罐或鋼瓶內(nèi)的 LNG 經(jīng)氣化、調(diào)壓、計量、加臭后進(jìn)入中壓管網(wǎng)，然后經(jīng)調(diào)壓設(shè)備調(diào)壓至低壓后供居民、商業(yè)用戶用氣，其具體流程如圖2所示。

圖2 液化天然氣(LNG)供氣工藝流程框圖

液化天然氣(LNG)供氣方式優(yōu)點：LNG的氣液比為600/1，具有較大的存儲和運輸優(yōu)勢，供氣技術(shù)成熟；其缺點主要是冬季LNG在部分地區(qū)獲取較難，常用LNG調(diào)峰站投資巨大而建設(shè)周期長，調(diào)峰站選用的氣化產(chǎn)品空溫式汽化器+復(fù)熱，就是鍋爐+強(qiáng)制汽化器，占地附屬設(shè)備較多，工程建設(shè)較復(fù)雜，對于氣溫較低的東北地區(qū)、電網(wǎng)不完善的地區(qū)采用 LNG設(shè)備在冬季用氣時會造成設(shè)備周邊結(jié)冰嚴(yán)重，且用電負(fù)荷較大，具有很大的局限性。

近些年隨著市場需求一種新型LNG供氣模式應(yīng)運而生，HSCV防爆型整體加熱氣化器就是專門為大型調(diào)峰供氣站和城市應(yīng)急保供而研發(fā)的新技術(shù)產(chǎn)品，LNG 速供裝置是基于浸沒燃燒式LNG氣化器為核心的氣化裝置，浸沒燃燒式LNG氣化器熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，用電負(fù)荷小，設(shè)備緊湊，可以無縫模塊并聯(lián)使用，同時可以搭配LNG集裝箱，缺點是運行時需要一定比例天然氣的能耗(約1.6%～1.8%)，是一種值得關(guān)注的供氣方式。其快速供氣系統(tǒng)的供氣方法(圖3)：LNG槽車與快速供氣系統(tǒng)(撬裝)采用三根金屬軟管相連接，打開供氣系統(tǒng)的增壓液相口，使LNG槽車內(nèi)LNG流入氣化器(氣化模塊)，經(jīng)氣化后的氣體再經(jīng)過燃燒器調(diào)壓組進(jìn)入到燃燒器及防爆箱組件內(nèi)(燃燒供氣模塊)，此時按下設(shè)備啟動按鈕，燃燒器開始進(jìn)行工作，燃燒過程產(chǎn)生的煙氣通過煙道管進(jìn)入到煙囪內(nèi)，通過煙道內(nèi)的煙管將浸沒燃燒氣化器水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱，并保持水溫控制在65±5℃。隨著LNG槽車增壓，當(dāng)水溫達(dá)到預(yù)定溫度后開啟增壓液相口主閥門，并同時打開增壓氣相口閥門，將LNG槽車內(nèi)的壓力增加到0.5～0.6MPa，打開LNG進(jìn)口閥，LNG經(jīng)過浸沒燃燒氣化器內(nèi)的LNG盤管進(jìn)行加熱(燃燒模塊)，通過數(shù)據(jù)采集保證浸沒燃燒氣化器出口的天然氣溫度為設(shè)定溫度。在氣化過程燃燒器會根據(jù)氣化器出口溫度，水溫進(jìn)行自動啟停工作，通過調(diào)壓計量模塊控制LNG出口壓力，進(jìn)行供氣，當(dāng)速供系統(tǒng)正常后關(guān)閉燃燒器調(diào)壓組進(jìn)口氣化管道的氣化閥門，直接采用氣化后的燃?xì)馓峁┤紵龤庠础?/p>

圖3 LNG速供系工藝流程框圖

3 天然氣混空供氣方式

利用高熱值天然氣采用隨動流量摻混法，向高熱值天然氣中摻混少量的空氣(由空壓機(jī)提供)以降低熱值，來獲取更多的混合燃?xì)?，天然氣流量隨動摻混裝置是以參與混合的天然氣流量為基準(zhǔn)[1]，通過調(diào)壓器和調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣的壓力和流量，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合處理后，輸送到下游燃?xì)夤芫W(wǎng)，使混合氣中兩種氣體的體積比、混合氣的氧含量值或混合氣的熱值達(dá)到設(shè)定的要求。當(dāng)通過靜態(tài)混合器后的混合燃?xì)獠环显O(shè)計要求時，需通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，必要時切斷氣源，避免不合格的混合燃?xì)膺M(jìn)入下游燃?xì)庵袎汗芫W(wǎng)，常見的工藝如圖4所示。

圖4 天然氣流量隨動摻混工藝流程框圖

天然氣混空供氣方式優(yōu)點可以有效降低管輸氣運行成本，缺點是摻混工藝復(fù)雜，需要配套的空壓機(jī)、冷干機(jī)、過濾設(shè)備等，耗電較大，同時需要上游提供高熱值的天然氣例如液化天然氣等，僅適合民用戶調(diào)峰使用，不可作為工業(yè)用戶調(diào)峰使用。

4 液化石油氣混空供氣方式

利用液化石油氣與空氣按一定的比例混合，通過管道輸送給用戶，常見的液化石油氣和空氣混合方式：引射器混合、面積開口比例式和流量比例式等，一般規(guī)模較大的采用比例流量調(diào)節(jié)供氣方式，混氣系統(tǒng)主要由LPG儲罐及裝卸系統(tǒng)、LPG氣化系統(tǒng)、流量比例式混合器、空氣加壓、過濾、干燥、緩沖系統(tǒng)、LPG-AIR混氣調(diào)壓計量、熱值檢測等系統(tǒng)組成[2]部分工藝如圖5所示。

圖5 液化石油氣流量比例混空工藝流程框圖

液化石油氣混空供氣優(yōu)點液化石油氣氣源穩(wěn)定，全國各地都能采購到，LPG摻混技術(shù)成熟，占地面積相對較小，設(shè)備造價優(yōu)勢明顯，缺點是LPG氣價格較高，儲存較危險，操作運行及設(shè)備維護(hù)復(fù)雜。

5 多氣源管輸氣供氣方式

利用上游不同的管輸氣供應(yīng)商，因地制宜的形成多氣源的互通互補(bǔ)格局，必要時還可以利用高壓管道形成環(huán)線，大大提高該區(qū)域安全供氣保障能力，以鐵嶺地區(qū)天然氣未來規(guī)劃為例(圖6)。

圖6 鐵嶺管輸氣雙氣源框圖

多氣源管輸氣供氣方式更加有效為沿線地區(qū)增加天然氣供應(yīng)，有助于降低天然氣成本，同時還將實現(xiàn)該區(qū)域天然氣管道互聯(lián)互通，資源調(diào)度更加靈活高效，能源保障更加安全，但是一次性投資較大，需長遠(yuǎn)規(guī)劃綜合考慮。

6 地下儲氣庫供氣方式

天然氣的地下儲存通常有下列幾種方式：利用枯竭的油氣田儲氣；利用巖穴儲氣；利用含水多孔地儲氣；利用鹽礦層建造儲氣庫儲氣。其中利用枯竭的油氣田儲氣較為經(jīng)濟(jì)，利用巖穴儲氣造價較高。目前，中國已建成地下儲氣庫27座，其中中國石油23座，中國石化3座，港華燃?xì)?座。地下儲氣庫具有容積大、經(jīng)濟(jì)、不受氣候影響、安全可靠、能夠合理調(diào)節(jié)用氣不平衡等特點，可緩解因各類用戶對天然氣需求量的不同和負(fù)荷變化而帶來的供氣不均衡性，其特點在時間上表現(xiàn)為季節(jié)(夏、冬季)、月、晝夜和小時的不均衡性。地下儲氣庫在解決這一問題時發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前市場需求低于天然氣供氣量時，可以利用地下儲氣庫把多余的天然氣資源儲存起來，當(dāng)市場需求量大于天然氣供氣量時，之前被儲存在儲氣庫中的天然氣就可以補(bǔ)足管道供氣量。這樣就能很好地滿足市場需求，不浪費天然氣。

7 城鎮(zhèn)燃?xì)夤咎烊粴庹{(diào)峰面臨的障礙

雖然液化天然氣作為天然氣供應(yīng)主要的調(diào)峰來源，具有供應(yīng)靈活的優(yōu)勢，容易發(fā)揮調(diào)峰作用，但在目前的市場體制下，由于受到天然氣價格管制等因素限制，要實施天然氣在地區(qū)之間的自由流動，充分發(fā)揮液化天然氣的調(diào)峰作用，還需要克服體制上的障礙，在制度、政策上進(jìn)行突破和創(chuàng)新。

東北天然氣消費季節(jié)性特征明顯，冬季用氣需求大且十分集中。在用氣區(qū)域和規(guī)模不斷擴(kuò)大，消費需求快速增加的情況下，冬季高峰時段的天然氣平穩(wěn)供應(yīng)面臨著越來越大的壓力，尤其是當(dāng)遇到持續(xù)低溫天氣時，保供難度將進(jìn)一步增加。

城鎮(zhèn)燃?xì)夤緝饽芰唾Y金投入有限，還需要國家統(tǒng)一規(guī)劃大力推進(jìn)大型儲氣項目的建設(shè)，積極開展代輸儲氣庫調(diào)峰氣業(yè)務(wù)，開辟新的商業(yè)模式，提倡調(diào)峰設(shè)施主體建設(shè)的多元化，允許和鼓勵各類企業(yè)投資建設(shè)天然氣調(diào)峰儲備設(shè)施，儲氣公司可以利用峰谷氣價差獲取穩(wěn)定的投資回報，既解決了各類調(diào)峰需求，又使天然氣的安全供氣得到進(jìn)一步地保障[3]。

8 結(jié)語

根據(jù)以上所述，各個供氣模式各有優(yōu)缺點，城鎮(zhèn)燃?xì)夤拘韪鶕?jù)自身的實際用氣情況選擇適合的供氣方式，實現(xiàn)中遠(yuǎn)期規(guī)劃，其中LNG速供供氣方式創(chuàng)新，與目前天然氣市場常用的LNG供氣模式相比優(yōu)勢明顯，靈活機(jī)動，大大降低了調(diào)峰應(yīng)急人力和物力，適用于大型調(diào)峰站和應(yīng)急供氣場合。