中国城市天然气转换综述

第28卷第4期煤气与热力Vol. 28 No.42008年4月GAS & HEATApr.2008燃气工程建设与发展中国城市天然气转换综述王启，高文学(中国市政工程华北设计研究院煤 气设计研究所，天津300384)摘要:分析了我国城市天然气的现状和发展趋势,阐述了城市燃气转换的方向及转换工作的基本内容和流程。总结了适合我国国情的天然气转换经验,提出了天然气转换时应注意的问题。关键词:城市燃气; 天然气转换; 转换方法中图分类号: TU996文献标识码: A文靖 编号: 1000 - 4416(2008)04 -0B54 -05Overview on City Natural Gas Conversion in ChinaWANG Qi，GAO Wen-xueAbstract: The present status and development tendency of city natural gas in China are analyzed,and the direction, basic content and process of city gas conversion are expatiated. The natural gas conver-sion experiences suitable for Chinese situation are summarized, and the problems to which attentionshould be paid in natural gas conversion are put forward.Key words: ceity gas; natural gas conversion; conversion method1天然气时代的到来我国随着西气东输工程的全面竣工和投入使20世纪50年代以后,一些发达国家已在开发用,海上天然气登陆,川气东输,油田伴生气就近供或进口天然气,进行人工煤气或液化石油气向天然应,LNG引进，以及俄气南下等项目的加速建设和气的转换。到20世纪80年代转换工作基本结束，筹备,一幅横跨大陆东西,连接沿海,纵贯南北的天基本进入了使用天然气的时代。表1是部分国家实然气框架蓝图已经呈现出来,这必然为我国城市燃现天然气转换时间。气的发展提供可靠的保障和难得的机遇。表1部分国家天然气转换时间1999年我国天然气产量达234.37 x 10* m'/a,国家实现天然气转换时间气源2000年产量达264. 60x 10* m'/a,2001年产量达美国1945年一1958年管道天然气为主303.02 x10* m'/a, 2002年继续高速增长,产量达前苏联1948年一1960年328.14 x10* m'/a 2003年产量约341. 28x 10* m'/英国1964年-1977年前期用LNG后期a,2004年产量达356x 10* m/ao 2005 年产量约用管道天然气法国1962年- -1982 年LNG与管道天然气499. 50 x 10* m'/a ,2006年产量达585. 50 x 10*m'/a。德国1960年- -1970 年以管道天然气为主，截至2005年底,全国天然气管道总长度约2.8少量LNGx10* km,其中管径大于426 mm的管道总长度为| 澳大利亚1976年一-1986 年管道天然气1.7 x 10* km。日本1969年-1998年LNG .未来20年天然气需求增长速度将明显超过煤基金项目:“+-五”国家科技支撑计划课题(2006BAJ03B02)●B54.www. watengaeheat. com王启,等:中国城市天然气转换综迷第28春第4期炭和石油。到2010年，天然气在能源需求总量中所我国城市燃气分类的原则和依据是以燃气的华占比例将从1998年的2.1%增加到6.0%,到2020白数为主,兼顾燃气的燃烧势,基本体现了同类燃气年将进-步增至10.0%。届时天然气需求量估计的互换性原则。将分别达到938 x 10* m'/a和2 037 x 10* m'/a。我国城市燃气的分类和技术要求详见《城镇燃2我国城市燃气的现状气分类和基本特性》标准"。我国的天然气气源也①城市燃气分类及气源的性能参数非常复杂,表2是我国各地的天然气参数。表2我国各地的天然气参数体积分数/%高热值低热值华白数气源/(MJ. Y (MJ.(MJ●燃烧势相对甲烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷烷氮气三氧化碳m2)|m2)|m)密度陕甘宁天然气94.70 0.550.08 | 1.00 0.01 0.00 3.6638.20 34.47 50.26 37.89 0.578塔里木天然气96.27 1.77 0.300.06 0.08 0.13 1.3940.27 36.36 52.99 | 39.85 I 0.578广西北海天然气80.38 12.481.80 0.08 0.11 0.06 5.0943.16 39.21 46.85 32.03 0.849成都天然气96.15 0.250.01 0.00 0.00[ 0.00 3.5938.47 34.70 50.96 38.42 0.570忠武线输送天然气97.00 1.500.50 0.00 0.00 0.001.0040.18 36.27 53.16 | 40.09 0.571东海天然气88.48 6.680.35 0.00 0.00 I 0.00 4.4940.28 36.40 I 51.58 39.39 0.610青岛天然气96.56 1.34 0.300.20 0.00 1.6039.89 36.68 52.77 39.74 0.742昌邑天然气98.06 0.220.10.13 0.00 1.4739.47 35.61 52.58 39.56 0.729渤海大然气83.57 8.08 | 0.084.14 4.13 37.02 | 33.29南海东方1-177.52 1.50 0.29| 0.07 0.03一20.5931.70 28.60 34.20一0. 862天然气②各种燃气的比例率为82.2% ,比上年增加了0.7个百分点。当前城建设部<2005年城市建设统计公报》显示:到市燃气行业正处在一个大发展时期,人工煤气和液2005年末，我国设市城市共661个,城市人口为化石油气作为城市燃气主要气源的局面,将随着天35 894x10*人。2005 年，在城市用气总量中,人工然气在城市燃气中的迅速增长发生根本性转变。煤气供应总量为255.8x 10* m/a,天然气供应总量③各种燃气的发展趋势为210.5x 10* m/a,液化石油气供应总量为1222x10* kg/a。各种燃气所占比例(按热量计)大致根据有关部门的统计，我国近年来的城市燃气为:人工煤气为25% ,液化石油气为32% ,天然气为发展的历史数据表明,天然气的应用增长速度比较43%。城市用气人口为29 488x10*人，燃气普及快。近年来的城市燃气用气量见表3。衰3我国近年来的城市燃气用气 t1995年1996年1997年1998年1999年2000年人工煤气用气量/(m’●al)127 x 10*135 x 10*126 x 10*167 x 10*132 x10152 x10*天然气用气量(m'●aI .67x10*64x10*66x10*69 x 10*80x 10*82 x10液化石油气用气量/(L.a")489 xI0576x 10*579 x10797 x10761 x 10*I054x10.年份2001年2002年2003年_2004年2005年人工煤气用气量/(m'a)137 x 10"199x 10*202 x10214x10* 256 x 10*天然气用气量/(m'.a")99x10*126 x10142 x10*169x10 210 x 10*液化石油气用气量(.a-)982x10 1 136x10*| 1 126x10 I 1 127x10* 1 222 x10*3转换的方向同类之间燃气的转换。各种转换有不同的技术要现有城市燃气气源是以液化石油气、人工煤气、求、工程标准和质量控制体系。而目前,转换的可能天然气为主,铺以LPG掺混气、沼气、生物气等气方向就是由上述不同气源分别转换为10T和12T天源。按照互换性理论进行转换和改造是可行的方向然气。和途径。转换既包括同一类的燃气转换,也包括不一个需要关注的现象是:经过以上转换后的.B 55.第28誊第4期煤气与热力www. watergasheat. com10T、12T气源可能同时在-一个城市存在,它们之间G. A.燃气互换性判别法、韦弗指数法，法国德尔布仍存在着能否互换的问题,况且我们的气源还不能互换性判别法,英国燃气互换性判别法等不同体系。达到标准的I0T ,12T。如来自不同产地的LNC,与目前,我国采用的是以法国德尔布互换性判别法为管输天然气相比,其组成和热值也有很大差别,C2、基础的转换理论，以华白数和燃烧势两个主要控制C; .C,的含量不同,与管输天然气的互换性问题是指标来进行燃气互换的定义和分类,即华白数、燃烧值得我们今后研究的内容。势两个指标分别相等的原则。对于特殊的气源需结4转换的依据合实际情况进行试验验证。4.1资源条件5转换的基本内容我国是一个能源较缺乏的国家,燃气气源的复5.1气源及储存设 施的转换杂性决定了转换工作的复杂性。各个地方的气源不气源厂的制气设施-一般都要废除,如有特殊需同,尽量就地取材,就近取气。即使是同一个地区或要仍可以保留(例如用作备用调峰气源)。气源厂城市,也要根据实际情况，选择多种气源。例如北的储气设备,可以用来储存天然气,由于天然气的压京,有陕北天然气、西气东输天然气、华北油田天然力较高,储存设备的利用要考虑经济性和技术性。气,同时还要准备进口液化天然气;天津有陕北天然对于气源厂的再利用，要着重考虑环境保护和卫生气、西气东输天然气、大港油田天然气、渤西海上天5.2输配系统的转换等问题。然气等。有些靠近煤矿的地区或城市,可经过分析论证5.2.1燃气(管道由于城市燃气气源比较复杂,燃气管道的管材仍采用人工煤气;偏远的较分散的地区,可选用有铸铁管、钢管、塑料管、复合管等。每种管材在天LPG、CNG或LNG;二甲醚作为一种新的燃料用于城然气转换时都有不同的要求,特别是管道的接口,例市燃气的补充;农村的沼气也是近几年发展的对象;如铸铁管有刚性接口、柔性接口,其密封材料性能不其他生物制气也在研究开发之中。同,转换时应注意的问题也不同。在某种情况下管4.2 政策依据;道压力需要升高时,要注意管道的承压能力。①能源的种类5.2.2输配设备能源分为一次能源和二次能源。- -次能源可以①调压器:压力级制不同 ,切断和放散压力也进一步分为叮再生能源和非再生能源两大类。可再不同。此外,在转换过程中,管道的杂质对结构形式生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、潮汐能的影响需要特别注意,橡胶膜和密封材料是否适应等,非冉生能源包括煤炭、石油和天然(等能源。由也要重视。一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为②阀门及管道附件:阀门及管道附件的转换二次能源，例如电力、蒸汽、人工煤气汽油、柴油、重也要注意密封材料的问题,防止燃气泄漏是转换工油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。因地制作的重要议题。宜地选择合适的能源产品，对于城市和地区的发展③户内管道:户内管道 有金属管和非金属管，和繁荣具有特殊意义。金属管有镀锌钢管、铜管.不锈钢管等,非金属管有②环保因素铝塑复合管、橡胶软管等。在转换时要注意管材的天然气属于清洁能源,燃烧产物为二氧化碳和老化情况,也要注意接口的密封材料问题。水。大力发展以天然气为主的城市燃气,对于改善④燃气表:要注意燃气表所用的材料 ,特别是能源结构、保护环境具有重要作用。橡胶膜的材质是否符合转换的需要。还要考虑燃气③领导的决策热值的增高引起燃气表的量程范围的变化问题,量发展适合本地区情况的燃气能源,在符合技术程太大将影响计量精度。性和经济性的前提下,领导的决策至关重要。5.3燃气用具及燃烧设备的转换④理论依据5.3.1居民用户的转换目前有不同的燃气转换理论,主要有美国A.居民用户的转换工作是整个转换工作的重点和. B56.www. watergasheat. com王启,等:中园城市天端气转换综述第28卷第4期难点:涉及面广,每家每户都要参与天然气的转换表4家用燃气灶具测试内容与要求工作;用户的认识参差不齐,有一些用户不愿意配合检验项目压力条件国家标准要求转换工作,给转换工作带来麻烦;用具的品种型号太从燃气人口到燃烧器4.2kPa|谰气量 <0.07 L/h多,在一个城市有数十种甚至上百种品牌,产品的型气阀门密I自动控制阀门4.2kPa漏气量 <0.55 Lh号更是不计其数，转换时的用具改造难度很大;用户使用的情况不同,用具的状况差别较大。性从燃气人口到火孔1.5倍额定不向外泄漏压力居民用户的燃气用具包括燃气灶具燃气热水点火装置性能最高压力、点10次有8次以器燃气采暖器等。一种燃气用具可以适应-种气上点燃,不得连续2质的燃气,当进行转换时,燃气的燃烧特性发生改熄火保护开阀时间 最低压力最低压力次失效,无爆燃<458变燃具运行点在燃烧特性曲线上发生偏离。在新的气源条件下运行，需要对燃气用具进行改造、更换装置性能闭阀时间最高压力<608离焰最高压力无等工作,这是燃气转换工作的基础和前提;要组织研火焰稳熄火究转换方案,进行经济性比较,选择合理的转换技术定性流程;对于不同用具可采用不同的方法;对于改造后燃烧工况火焰均匀性额定压力火焰分布应 均匀回火 |最低压力的燃具要进行必要的测试，使燃具的基本安全性能黑烟得到保证。①燃气灶具黄焰电极不应经常接触近年来燃气灶具的价格比较低,对于已使用较烟气中一氧化碳体积分数长时间的灶具(每个城市根据各自情况而定) ,在进(空气系数为1时)额定压力<0.05%行天然气转换时尽量采取更换的办法,这样就不存折算热流量与额定热在改造的问题，避免了许多转换后的遗留问题。额定热流量准确度流量偏差<土10%对于-些价格较高或者-些特殊用户需 要改造b.家用燃气快速热水器的灶具,要按照一定的要求进行改造。一般要求检执行标准为CB 6932- -2001 《家用燃气快速热查灶具是否漏气,其他部件是否完好,在此前提下可水器》。 试验压力见该标准有关条款。测试内容与更换火盖、喷嘴、点火器等。改造完的灶具要按-一定要求见表5[41。的标准进行验收,确保转换的安全。褒5家用燃气快速热水嚣测试内容与要求②燃气热水器燃气热水器与灶具具有相同之处,能更换的尽第一道阀门4.2 kPa<0.07 L/h量更换，确保安全。燃气系统其他阀门4.2 kPa<0.55 L/h对于需要改造的热水器,要按照一定的要求改气密性f燃气进气口至燃烧器造,一般要求检查热水器是否漏气，其他部件是否完燃气通路|最高压力火孔应无漏气现象连续启动10次,着火好,确保没有问题后,方可进行改造。热水器- -般需要对以下零部件进行改造:燃烧器喷嘴、燃烧器火最高压力、次数应不少于8次,失最低压力效点火不应 连续发生排、点火装置。要检查热交换器是否有堵塞情况，如2次,且无爆燃现象有堵塞应及时清理。与灶具不同之处是热水器改造熄火保护 开阀时间最低压力≤10g的难度较大,安全风险更大。装置性能闭阀时间 最高压力≤108火焰状态额定压力火焰应清晰均匀③基本测试项目最高压力火焰应不产生黑烟a.燃气灶具执行标准为CB 16410- -1996< 家用燃气灶具》。燃烧工况火焰稳定性最高压力、不发生回火、熄火及最低压力I妨碍使用的离焰现象试验压力见该标准有关条款。测试内容与要求见表正常使用时电极与热交4[23)。接触黄焰|最高压力换器部位不得接触黃焰●B57. .第28誊第4期煤气与热力www. watergasheat. com续表5④开展大规模的宣传工作检验项目压力条件国家标准要求充分发挥报社、电台、电视台、居民社区、物业管烟气中一氧化碳体烟道式和强排式、无1理公司的积极作用,采用多种形式广泛进行宣传,使风状态:≤0.06%积分数(空气额定压力强制平衡式、无风状广大市民和工业、商业用户理解、支持天然气转换工系数为1时)态:≤0. 10%作;掌握天然气的正确使用方法;了解哪些燃具可以烟道堵塞时烟气中改造后继续使用,哪些燃具不可以改造后继续使用，一氧化碳体积分数额定压力|烟道式: <0.06%哪些燃具必须强制淘汰;知道户内有哪些用气隐患，(空气系数为1时)折算热负荷与额定热应如何正确处理;理解转换工作的必要性和重要性，热负荷准确度额定压力负荷偏差≤10%知晓如何做好配合工作,以形成良好的社会氛围,确热水产事不小于额定产热水能保安全平稳完成天然气的转换工作。力的90%对于以上指标，各个城市可以根据自己的实际⑤分期、分批、分区实施转换情况制定具体的标准，并且应得到地方标准管理部天然气转换工作是一项庞大的系统工程,需要的人力、物力巨大,合理地分期、分批、分区实施,对门的认可备案,以取得合法性。确保天然气转换工作的顺利进行至关重要。5.3.2工业及商业用户的转换相对于居民用户,工业和商业用户的转换要简⑥对转换效 果进行检验分析和评价单一些,用户一般比较配合,而且涉及的范围相对较目前在国内，天然气的转换工作正在大规模地小。需要有一支专门的工作人员队伍来完成。进行之中,有很多城市已经完成。根据已完成天然对于改造后的用具同样要按照相应的标准进行气转换的城市的实际效果调查,从总体来看比较成测试,商业用户灶具执行以下标准:《中餐燃气炒菜功。但存在的问题也不少,缺少具体的检验和评价灶》(CJ/T 28- 2003)、 《炊用燃气大锅灶》(CJ/T标准，使许多向题无法显现。3030- -1995) 《燃气蒸箱》(CJ/T 187- -2003),或者⑦转换后的运行管理和安全监督天然气转换后,燃气的性质有较大的变化,在短参照有关的企业标准。对于工业炉窑要按照其工艺要求或产品说明书时间内,很多问题可能无法发现，但经过较长时间的所规定的技术参数进行检测。运行后会逐步暴露出来，因此转换后的运行管理和6转换的流程安全监督是非常重要的工作。①前期准备值得强调的是,在整个天然气转换工作中,要得在天然气到来之前,要对即将进行的天然气转到政府的支持,使其成为政府造福于民的工程。实换工作做好思想上、政策上、经费上的准备。践证明,哪个城市政府支持力度大,哪个城市转换顺②转换的可行性研究利。对现有设施进行调查摸底,提前组织专门力量到每个用户家中进行安全检查,以消除用气隐患,整参考文献:改违章,更新老旧阀门和老化的软管,规范安装热水[1] GB/T 13611- -2006 ,城镇燃气分类和基本特性[S].器的烟道,同时收集用户的燃具品牌、型号等信息，[2] GB 16410- -1996 ,家用燃气灶具[S]. .宣传天然气转换知识、需要用户配合的有关要求安[3] GB/T 16411- 1996, 家用燃气用具的通用试验方法全注意事项等,提高用户的安全意识,使用户掌握正[4] GB 6932- 2001,家用燃气快速热水器[S].确的使用方法。③制定转换方案作者简介:王启(1959- ), 男，陕西礼泉人， 教授级高级工程师，学士， 从事城市燃气燃每个城市在制定转换方案时，可以参照其他城烧与应用技术的研究与开发工作。市的经验,吸取其教训,结合自己的实际情况制定合电话:(022)83711026理的改造方案,对制定的改造方案要进行充分的论E - mail:wangqi@ chinagas. com. cn证,确保其在政策、技术、经济等方面的可操作性。收稿日期:2007 -06-05;修回日期:2007-07 -04●B58.