天然气转换与储气方案的分析

第25卷第6期煤气与热力205年6月gas heatJun.2005工程与生产天然气转换与储气方案的分析颜志山(厦门市燃气总公司,福建厦门361004)摘要:分析了厦门市现有气源液化石油气混空气)向天然气转换后燃气灶具、输配管网、调压裝置再利用的可能性对储气方式进行了技术经济比较推荐了高压球罐与高压、次高压管道相结合的储气方案。关键词:气源转换;管道储气;球罐储气中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号:1000-4416(2005)6-0045-04Analysis on Schemes of Natural Gas Conversion and StorageYan Zhi-shanXiamen Gas Co.( Group), Xiamen 361004, ChinaAbstract: An analysis is made on the reutilization feasibility of existing gas hotplate distribution network and regulators after the converting present LPG-air mixture to natural gas in Xiamen City. The techconomic comparison of gas storage modes is made and the gas storage mode of the combined higholder with high pressure and sub-high pressure pipeline is recommendedords: conversion of gas source line-packing spherical gasholder storage厦门市的管道燃气气源从1997年开始逐步实1气源的互换性分析现从煤制气向液化石油气混空气(以下简称空混厦门市的空混气是液化石油气和空气以接近气)转换,以空混气作为从煤制气向天然气过渡1:1的摩尔比掺混而成其组分CH、n-C2H1期间的过渡气源。天然气具有清洁高效的优点对CH0、CH3、O2、N2的摩尔分数分别为17.94%控制大气污染、改善生态环境具有显著作用。福建17.43%、8.93%、0.84%、11.52%、43.34%密度为省液化天然气LNG)供应工程包括ING接收站输1.760kg/m3,高热值为54.39M/m3,低热值为气干线、燃气电厂、城市燃气输配系统等项目。设计50.19MJ/m3华白数以高热值计算)为46.64MJ/年供气量20×10va,期工程供应福州、厦门等m3燃烧势为39.86。5个地区计划2007年试运行。LNG的组分C由于空混气和天然气的成分和理化特性存在一C5、N2的摩尔分数分别为96.299%、2.585%、定的差异因此要经济合理地利用现有资源安全地0.489%、0.103%、0.118%、0.003%、0.003%用现有输配管网的条件下保证管道的输气能力清/相密度为076m高热值为吸实现气源转换就要解决好新气源和原有燃气具的适配性问题并确定合理的管道压力级制在充分利0.400中国煤化工m3,华白数(以高热值足要求。储气设施也应根据城市具体情况而计算CNMH③为40.64。定尽可能减少工程投资额降低运行成本不同的气源由于其成分不同燃烧特性也不尽相同。对于燃气的互换性,一般可用华白数和燃烧45第6期煤气与热力第25卷势判定。当两者燃烧特性相差较大时还应考虑火MPa焰特性如离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等。柜式调压器出口压力2800Pa厦门市的空混气和天然气华白数相差约15%箱式调压器出口压力2600Pa超出了±(5%~10%)的互换范围,两种燃气分别灶具额定压力2000Pa属于10T、12T天然气。因此,气源转换时需对燃③管网的置换灶具予以改造。考虑到二者燃烧势仅相差2%,厦门市目前有中低压管道约700km中-低压火焰传播速度接近原有燃气灶具的火孔热强度、火调压站33座用户约17×104户。天然气进入厦门孔总面积和天然气相适配故在气源转换过程中将后对现有的空混气输配管网可采用天然气直接置灶前压力从2800Pa调至2o0Pa调大燃气灶具换的方式天然气经调压后进入现有的空混气供气的风门,该部分燃气灶具可在过渡阶段继续使用。系统管网中的空混气可由用户直接燃烧使用。置然后分批对原有燃气灶具的喷嘴尺寸进行调整毎换时按照从气源点由近及远分区分期转换。根据户的改造费用约30元。这样既可减轻用户的经济厦门市的城市燃气供气规模及范围每个转换区域负担还能尽量减少因气源转换给用户带来的不便。范围约1km2区域内用户约5000户以便于人员2输配管网的适用性分析组织、联络和抢险。区域内商业、工业用户较多时,①工艺流程可将区域范围适当减小。天然气由长输管道送至厦门分输站然后至门④调压与计量装置站。在门站內经过滤、调压、计量进入城市高压管目前全市有近400个调压箱,均采用RTZ道经高-中压调压站调压后由中压管网输送到下312Q型调压器。根据厂方提供的数据当调压箱输级调压设施直至用户。入压力为0.03MPa输出压力为2500Pa时,以空②压力级制气为介质的流量为50.2m3/h。计算可得输入压力由于上游分输站来气压力为4.0MPa在安全为0.03MPa输出压力为2500Pa时空混气流量间距允许条件下可充分利用管道压力提高高压管为43.05m3h可供应最大热负荷为600.19kW天道储气能力。厦门岛外高压管道设计压力为4.0然气流量为66.09m3/h可供应最大热负荷678.16MPa。由于受市区建构筑物间距限制进厦门本岛kW。可见现有的管道燃气调压器满足天然气供气次高压管道设计压力为1.6MPa要求可以利用在中压管网方面厦门市目前已敷设中压管道3储气方案227km。市区西部为原煤制气区域管材为铸铁管①储气方式的确定设计压力为0.06MPa采用机械接口连接方式密目前城市天然气系统储气设施一般有高压管封采用丁腈橡胶密封圈。气源转换为空混气后经道、高压储气罐和高压管束,当气源压力高时可过几年的运行原有的丁腈橡胶密封圈未产生龟裂、采用高压管道储气使其既输气又储气相对来说较变形应用于空混气系统的铸铁管运行状况良好。经济但有安全间距要求高压储气罐工作压力受到为减少管网改造工程量节约资金原有0.06MPa一定限制且占地面积较大洏而高压管束因直径较系统压力级制不变。东部管网设计压力为0.2小,可以承受比储气罐更高的压力但缺点是维护管MPa采用无缝钢管转换天然气后东部中压管网压理不便且也有安全间距要求力级制仍为0.2MPa。这样现有中压管网仍可适厦门市供气区域由厦门本岛和岛外4个组团用于天然气的输配。整个输配管网的主要压力参数(集美、杏林、海沧、同安)组成。门站设在集美通如下过高压管道将天然气送至各供气区域。岛外高压管厦门岛外高压管道设计压力:.0MP道沿线多为三四级地区.充分发挥天然气来气压厦门本岛次高压管道设计压力1.6MPa中国煤化工储气。因上游分输站中压管道设计压力0.2MPa及0.06MP来CNMHG间距允许条件下高压高压-次高压调压站出囗压力1.6MPa管道设计压力为4.0MPa可充分利用来气压力提高-中压调压站出口压力30.2MPa及0.06高高压管道储气能力。厦门本岛为四级地区区域第6期颜志山天然气转换与储气方案的分析第25卷内人口密集建筑物容积率高该区域面积仅为全市于20m。目前管道沿线周围的建筑物基本能满足的10%却居住着全市近50%的人口,显然该区域20m的安全间距要求。根据初步测算本工程高压的燃气管道输配压力不宜大于1.6MPa。但厦门本管道与建筑物之间的水平净距为30m时将增加拆岛内原有LPG混气站占地较大还有预留用地3×迁量近10×10m2按每1m2约1000元的拆迁补l04m2可用于建储罐站满足岛内储气需要。高压偿额计工程拆迂费用将相差1×10°元而且大量储气罐在国內外一般采用高压球罐公称容积多为的拆迁还会造成工期延长。1000~10000m3。当前储气罐容积向大型化发展为减少工程的拆迁量高压干管的管道壁厚以但储气罐容积大相应的材质和技术要求较高工作大于9.5mm为宜当公称管径为400mm时J245压力也受到一定限制影响储气量。经综合考虑本和I290都能满足。相比而言J290壁厚较薄,可节工程采用3500m3的高压球罐,在1.6MPa压力约投资额故本工程DN400mm高压管道采用L290下获得较大的储气量。管材。公称管径为500mm和600mm时选用L360因此厦门市的储气方式宜采用厦门本岛次高较为经济压干管及高压储罐储气和岛外高压干管储气相结合表13种材质的钢管壁厚的方案Tab 1 Wall thickness of three kinds of steel pipes②高压干管管径的确定钢级根据高压燃气管道水力计算公式11计算得公L245L290L360外径称直径为200mm可满足最大小时流量要求。根据/mm计算聞||计算选用壁厚壁厚壁厚《厦门市液化天然气利用工程可行性研究报告》至/mm/mm/mm2001年厦门市区计算月高峰日用气量为70.96×610.016.6019.1014.029.8010.90104m3fd而调峰量为18.07×104m3/d最大小时508013.8315.9011.6812.708.169.50流量为67709m3/h。考虑一定余量确定储气量为40641101209.341030653820×104m3其中岛内10×104m3岛外10×104m3用于高压天然气输送的钢管有直缝焊接钢管和如果岛內建设高压球罐测岛外高压管道公称管径螺旋双面埋弧焊接钢管两种。目前国产直缝电阻焊选择400mm即可满足储气要求。如果不建高压球ERW钢管、直缝HME和UOE钢管均可达到API标罐高压管道公称管径须选择600mm。准满足输送高压天然气的要求2。本工程采用直③高压管道材质的选择及壁厚的确定缝电阻焊ERW钢管。高压管道管材应具有较高的强度和良好的焊接④储气方案的经济比较性能其机械性能指标应满足相关规范的要求。输对高压干管公称管径为400、500、600mm的3送天然气的高压管道较适合的钢级有L245、L290、个储气方案进行经济比较,见表2。方案1、2、3的I360等根据《城镇燃气设计规范》中的管道壁厚计储气量分别为20.6×10、21.3×10、22.0×10+m3。算公式经计算J245、L290、L360这3种材质的钢方案3投资额较省且不建储气罐远期运行费管壁厚见表1用较低但高压管道管径较大增大了工程难度和维由表1可以看出采用的钢级越高壁厚越小,修难度。而方案1投资额适中,且近期不用建设储综合比较后投资额相应减少。本工程高压管道沿线气罐远期根据用气量发展再陆续建设减少了工程多为三、四级地区,为满足今后城市发展的需要高前期投入同时储气罐建设可利用原有空混站用地压管道强度设计的地区等级按四级地区考虑。根据而不必再征地故该方案综合效益最佳。《城镇燃气设计规范》5.9.15条进入该区域的高压综合以上分析本工程储气方案为厦门本岛采A地下燃气管道与建筑物外墙面之间的水平净距不用4台公称容积为3500m3的球罐和次高压管道应小于30m当管道材料钢级不低于GB/T97111、储气中国煤化工高压管道设计压力为GB/T9711.2标准规定的I245管道壁厚≥9.5mm4.0CNMHGon钢级为290璧厚且对燃气管道采取行之有效的保护措施时不应小为10.3mm47第6期煤气与热力第25卷表2储气方案经济比较Tab. 2 Economic comparison of different gas storage schemes方案方案2方案3项目规格数投资额数量投资额投资额高压-次D.4x10.323.5km3478×100508×9523.5km4230×10高压AI360高压AL290高压AL36023.5km4818×10D610×10.9高压管道次高压A129D4064×03/18.3km2708x/·次高压A9183km283×10次高压A1290D406,4×10.3DA06.4×10.3183km3294×107座588×10DN500m5座5×104DN605座770×10阀室DN400mDN400m2座168×104DN400m2座168×10球罐4台3台1605×104跨海管道次高压A120次高压AL290次高压AL290D406.4×10.32.7km1365×10D406.4×10.32.7km1423×104D406.4×10.32.7km1423×10合计10279×10410473×104结论[5]梁杰.天然气转换中焦炉煤气输配系统的改造J①原有燃气灶具可继续使用,但须对其喷嘴煤气与热力20032X6)379-380尺寸进行调整。因此应事先做好用户调查及燃气[6]满炎张建平贺建学簿人工煤气管网在天然气转灶具的适配性试验。换中的应用J]煤气与热力20032X10)631-632②2目前的中低压管道及调压设施可适用于天[7]罗红军祁振军城市天然气转换过程输配系统的利用与改遺J]煤气与热力2032310)33-635然气应制订详细的置换方案,分区域分批逐步置[8]卢艳华.厦门市气源转换的技术分杌J]煤气与热换③根据厦门城市建设的实际情况储气方式[9]GB/T13611-9城市燃气分S]采取高压、次高压管道和高压球罐相结合的方案。[10]吴创明.城市天然气输配方案的选择J]煤气与热力200424(5)279-282参考文献[l1]GB5028-93城镇燃气设计规范2002年版IS][1]陈俊钧人工煤气转换为液化气混空气时管网的改[12]吴创明、天然气球罐与管道选材的探讨J]煤气与遺J].煤气与热力1998,8(1)37-38.热力2004249)510-514刘建民.天然气源转换过程有关问题的探讨J]气与热力200002)155-156作者简介颜志山(1971男,福建厦门人[3]刘艳涛徐光波涨儒科等.LPG转换为天然气时调工程师,学士,从事燃气输配工程技术管压器的选型[J].煤气与热力,200121(3)245理工作电话(0592)22[4]蒋连成王宏伟孙悦等.天然气转换与旧管网的改E-mailob@xmgas.com.cn遺J]煤气与热力20022x(2)120-122收稿日期2005-01-0之分如狼科学菠求进步健进的娇式工CNMHG