压缩天然气的应用研究

化学工程与装备2012年第6期Chemical Engineering& equipment2012年6月压缩天然气的应用研究吴中原(新疆新捷燃气有限责任公司,新疆乌鲁木齐830011)摘要:天然气是我国大力发展的城市气源。由于受气源和地理条件的限制,距离气源或输气管线较远面用气量不大的城镇,因铺设长输管道投资较大,无法采用管输供气,因此,采用了非管输供气做为过渡气源或永久气源。综合起来,压缩天然气(CNG)供气技术在一定条件下有着明显的优越性。本文综合介绍城镇压缩天然气的发展,并对其适用性进行分析。关键词:压缩天然气;城镇;适用性我国天然气现状城市化将使基础设施的建设进程加快,也将加快城市燃1.1燃气使用现状气工业的发展。我国燃气工业的发展起步较晚,而且发展速我国的城镇化进程在不断的加快,但在这一进程中,资度一直很慢。这虽然与我国的石油与天然气资源相对贫乏有源与环境问題非常突出。城镇燃气事业发展缓慢是造成城镇关,但更重要的原因是国民经济的发展速度和生产力发展水环境污染(尤其是大气污染)的熏要原因。长期以来城镇燃气平低下。从80年代到90年代由于国家对能源政策的调整以事业发展缓慢,基础设施落后,很多地方的居民还使用煤炉及国民经济状况的好转才使得燃气工业在城市的发展有所提做饭,有的甚至还采用植物秸秆等作为燃料,这不仅导致能高。源利用率低,同时产生了大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧根据国家发展燃气工业的规划,预计到2015年,燃气工化物等污染物,严重破坏了大气环境质量。为了协调好城镇业的发展将以年增长超过10%的速度增长,这一发展速度高社会经济发展与生态环境保护之间的关系,提高人民生活质于相同时期的国民经济增长水平。这既是改善环境、提高人量,优化投资环境及提高城市的整体水平,急需改善城镇的民生活水平的需要,也是扩大内需,促进国民经济增长的需用气条件,提高清洁能源(尤其是天然气)在城镇的利用率。要。在这种情况下,相应的发展条件也是具备的。我国燃气工业的发展到目前为止,还主要是在城市的范作为燃气工业的发展,城市民用燃气的使用份额仅仅是围内,而且其发展规模相对狭窄,发展速度相对缓慢。但随小部分,扩展在其他领域的应用以扩大燃气在能源中的结着环境保护的呼声逐渐提高,我国城市化进程的不断加快构比例,才是真正发展我国燃气工业的目的所在。我国与世燃气工业的发展速度将有一个飞跃。界各地区天然气消费结构相差很大,必然导致了我国的城市1.2燃气工业的发展与世界各国的城市环境状况的极大差异。目前,我国制定的天然气管输供气规划中,仅考虑了规2城镇使用压缩天然气的现实性模较大的城市,众多城镇则不在近期的考虑范围之内。我国2.1长输管线的限制天然气资源相对匮乏,分布不均。地球上已探明的天然气地长输管线的建设受城市气化条件、经济实力、用户气价质储量超过140万亿立方米,而我国已探明的天然气储量为承受能力等诸多因素的限制。长输管线的投资较大,适用于2.3万亿立方米,可釆储量仅占世界的1.丶%。陆上资源主要输送较大气量,以便于回收投资。这样中东部一些气藏探明集中在四川盆地、新疆二大盆地、陕甘宁盆地和青海等西部储量小、生产能力低不稳定的零散气藏(如胜利油田、江苏油地区,海上资源集中在南海和东海。无法经济地通过长输管田、华北油田等)若采用管输供气方式,则仅能供给临近城市线向许多的城镇供气、燃气长输管线是输送天然气的主要手而不敢远距离输送,以节省风险性管线建设。段。但是很多小城镇地区不适合用长输管线输送天然气。由此可见,远离天然气气源或天然气长输管线且用气量吴中原:压缩天然气的应用研究159不大的城镇,由于天然气长输管线投资大,因此无法采用管使用天然气高昂的初装费也让许多居民望而却步。天然气初道供气。为解决小城镇的燃气供应问题,许多情况下,采用装费都在3000元左右,从小城镇的经济状况上看,这是极大常规的城市燃气供应方式是不合适的。常规的城市燃气供应地阻碍了小城镇实现燃气化的进程的因素。中,许多大中城市的天然气气源供应几乎都是采用的管道输城镇天然气的供应主要是采用压缩天然气。压缩天然气气方式,这种方式在城市临近天然气长输管线且用气量较大供气技术是一种气源非管输供气技术,将天然气通过公路等时,管线输气具有供气稳定可靠、便于运行管理的优点,并运输方式运到用气地,为提高单趟运输量并降低运输成本,且在距离较近的条件下,良好的经济性是显而易见的在气源地将较低压力的天然气压缩至2MPa的高压后进行运随着中国城镇化水平的提高,民用天然气的发展逐渐从输。因此,压缩天然气供气方案相对于管线供气方案,更适城市走向向城镇。21世纪重要的能源基础设施工程西气东输于向气源相对较远、用气规模不大的中小城镇供气。工程的建成为城镇天然气化的快速发展进程提供了良好的条件。但是,城镇尤其是小城镇的天然气供应问题还存在着重小城镇源种类及其所占比例要的技术障碍。从节省投资、安全可靠的角度,发展小城镇的天然气化从某种意义上说还并不是非常成熟的,这种情况的出现,除了中国天然气资源缺乏的原因之外,经济的、技天然气其它觚源■天然气术的和政策的等方面的问题也是目前小城镇天然气化进程还濉化石气非常缓慢的原因。液化石气口其它能2.2城镇供气管道修建的不现实性对于城镇来说,修建供气管道是经济性很差的。由于长输管线的长度与用气量存在正比关系,当用气量没有达到设图1小城镇资源结构图计规模时,经济效益较差。目前我国天然气产业的利润率较低,在达不到设计用气量时,很难保证投资的有效回收。并3.2压缩天然气的合理供应方案且长输管线经常穿越复杂地形,如过河、沿桥铺设、穿越高等级公路等等。这些工程项目需要先进的技术装备,对工程人员素质要求高。工程成本高,施工难度大,工期难以保证为保证输气正常运行,保证输气管线、设备的完好率,长输管线需要专业人员日常维护和定期维修。按照我国的现行工35程成本,天然气长输管线的年维护费约占管线投资的58%。维护费随管线使用时间的不断延长,逐渐加大。C如上所述,天然气长输管线的铺设,适合刚气量大、用户集中的地区。但是由于我国幅员辽阔,城市分散,人口密度相差很大,村镇分布更加散乱。因此天然气管线的建设初期必然以大中型城市为主,对于广大的农村用户,只能做为图2压缩天然气与管输供气成本比较远期发展用户。压缩天然气技术可以作为天然气长输管线的有效补充手段,在城镇中采用具有很现实的意义。压缩天然气供气与管线供气方案的选择主要用于城镇的3城镇中压缩天然气的适用性供气规模和气源与提供地的距离压缩天然气供气方案中的3.1城镇能源使用现状成本包括了压缩天然气加气站、运输槽车、配气站、城内管我国小城镇的燃气化基本情况是天然气普及率极低。由网而管输供气方案中的成本在包括长输管道、门站、城内管图1可知在小城镇中使用天然气的比例仅为11.这是由两网。从建设投资的角度进行综合比较已经得出了如下基本结方面的原因造成的。小城镇的天然气管网覆盖率低和使用天论:供气規模相同的情况下,随着运距的加大,压缩天然气输的天然气供应管道吴中原:压缩天然气的应用研究的增幅较大;当供气规模较小时(2万户),当运距超过一定时),所以运输年费用随运距变化的曲线出现转折,运输年费距离时压缩天然气供气方案优于管线供气方案,距离越大,用随供气规模阶梯变化。压缩天然气供气方案的优势越明显;随着供气规模的增大(51000060000户供气规模的单位热值运输成本随运距折万户),压缩天然气供气方案优于管线方案的运距也增大线变化;单位热值运输成本随供气规模呈波浪形变化;运距在(300km)250km450km内,供气规模为10000户的单位热值运输成本(1)管输供气方案(2万户)的燃气成本超过5000户的单位热值运输成本,7000户的单位热值成本(2)管输供气方案(5万户)的燃气成本为本文考虑供气规模中单位热值运输成本的最高值。(3)压缩天然气供气方案(2万户)的燃气成本4总结(4)压缩天然气供气方案(5万户)的燃气成本城市燃气的快速发展加快了小城镇发展天然气化的进本文以某天然气压缩站的压缩天然气售价1653元/米3程,压缩天然气供气方式的出现为加快这一进程提供了有效作为储配站压缩天然气的购入价格,管输费暂时统一取为的技术手段,进一步完善压缩天然气供气系统的技术还有很0.40元/米3,由此得到压缩天然气供气系统的总年费用和单多工作。天然气供应大动脉的建设形势必将会给小城镇的天位体积天然气的成本。然气化带来明显的变化。尽管小城镇是农村现代化的必由之总年费用=(1.65+0.40)X365XQ+运输年费用+调压路,而在城镇化的过程中,小城镇的建设和发展情况与能源费用的供给条件密切相关。因此,不断地改善压缩天然气的供应单位体积天然气成本=1.6540.40+运输成本+调压成本方式,使压缩天然气在城镇中发挥重要的作用具有现实意义当供气规模为5000户时,压缩天然气供气技术总年费用随运距变化不是很敏感;当供气规模在10000以上时,压缩参考文献天然气供气技术总年费用随运距变化较敏感。主要是因为5000户时,储配站每天的用气量较小,用一种型号单辆槽车[1]张文渊.我国小城镇面临的生态环境问題及其对策[J]每天运输一次就可以满足运气要求:供气规模在1000户以环境卫生工程,2001上时,由于运输方面的约束及压缩天然气槽车型号少、运气[2]李酞嘉,等.城市燃气行业‘十五”技术进步发展规划量小、售价高等原因,导致随着运距的增大,运输年费用增[J].城布燃气,2002加,供气规模越大,运输年费用随运距增大而增加的越明显。[3]周伟国.CNG和LNG作为城市燃气气源的优越性[J]、城输年费用随供气规模阶梯变化。压缩天然气运输半挂市燃气,1998车售价高、运气量小,当供气规模在7000户以上时,单辆压[4]郑海燕,付吉国,杨俊杰.压缩天然气技术在城镇供气缩天然气运输半挂车每天运输一次已不能满足压缩天然气储的应用[J].煤气与热力,2003配站每天的用气量,需要单辆半挂车每天运输多次(运距不超[5]玉建军,等.瓶装压缩天然气输配系统工艺研究[J过200km时)或多辆半挂车每天运输一次(运距不小于250km城市煤气,2001