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压缩天然气供应城镇方式探讨
摘要：管道输送是天然气输送的基本方式，如何满足长输管线周边中小规模城镇的天然气需求，提出一种供应方式。
1前言
天然气是优质高效清洁的能源，是保护环境的最理想燃料。目前，天然气产业正处于蓬勃发展阶段、逐步取代石油、煤炭成为世界首选能源之一。
管道输送是天然气输送的基本方式。实践证明，对于大规模输送天燃气采用管道输送是最经济和有效的输送方式。我国现有的天然气长输管线主要有海南崖13—1气田干线、陕甘宁气田至京津干线、渤西气干线、东海平湖气田至上海干线、川气干线等区域性干线，但是由于输气干线的建设受城市气化条件、经济实力、用户气价承受能力等综合因素的限制，使得这种输送方式尚未形成大范围联网，供应范围受到限制，并且只能向长输管道沿线城镇供气。因此如何满足长输管线周边中小规模城镇的天然气需求，将成为一个新的研究课题。
天然气除管道输送外，还可采用其他两种非管道输送方式。一种方式是液化天然气(LNG)，是将天然气液化后再进行贮运；另一种方式是压缩天然气(CNG)，将天然气净化压缩后，装在专门的容器内用汽车运送。我国CNG应用技术已经比较成熟，目前除了应用于城市天然气汽车之外，对城镇的天然气供应也已陆续开始。1995年10月新疆鄯善首次在国内将压缩天然气技术应用到城镇燃气供应，1999年12月北京怀柔压缩天然气储运工程投产，2000年1月北京密云县CNG工程投人运行，海口市CNG站也处于施工阶段。以下就CNG技术应用于城镇燃气供应进行控讨。
2CNG系统供应城镇燃气的工艺流程
CNG系统供应城镇方式源自天然气汽车加气的子母站系统。在高中压取气点建立加气母站，将天然气加压至15—25MPa，然后装入高压钢瓶拖车，通过公路运输送至加气子站供汽车加气。由于子母站系统技术成熟、灵活方便，而且投资相对建独立加气站为少，因而提出借鉴于母站系统的运行方式采用CNG供应城镇燃气。
CNG城镇燃气供应系统主要由取气点加压站、CNG钢瓶拖车、城镇卸气站、城镇输配管网组成，工艺流程框图见图1。
天然气首先经计量、调压后进入净化装置，脱除超标的水、硫化氢、二氧化碳(CNG系统天然气质量见附录)，净化后的天然气经压缩机加压，加压后的天然气压力范围为15—25MPa，再通过加压站的高压胶管和快装接头向CNG钢瓶拖车充气，当拖车上的钢瓶压力达到设定值后，压缩机自动停机停止充装。CNG钢瓶拖车通过公路运输到达城镇卸气站，通过卸气站的高压胶管和快装接头卸气，CNG首先进人一级换热器加热(防止天然气通过调压器减压时温降过大，影响后续设备及管网的正常运行)，再进入一级调压器减压，之后依次经过二级换热器、二级调压器、三级调压器，将压力调至城镇管网运行压力，经计量、加臭后进入城镇输配管网。
城镇卸气站卸气装置的换热和调压级数应综合钢 瓶拖车最高工作压力、调压装置卸气能力、城镇管网 设计压力等因素确定。卸气站的调峰可采用多种方式、如采用管束储气、储罐储气、设调峰气源以及利用钢 瓶拖车等。由于每辆钢瓶拖车的载气能力为3000— 6000M3，具有一定的调峰能力，利用CNG钢瓶拖车 调峰不失为一种经济、灵活的调峰手段，而且随着科 技的进步以及CNG钢瓶逐步国产化，材质也在向非金 属材料过渡，必将在提高载气能力的同时进一步降低 CNG输气的工程造价。
3CNG系统供应方式比较
由于受拖车数量、运输条件、运距、气候等因素限制。决定了CNG系统供气规模不宜过大。现以供气规模为2万户和5万户居民为例，分析CNG供应和长输管道供应两种方式的适用范围。方案一为CNG系统供气方案，包括取气点加压站、钢瓶拖车、城镇卸气站、城镇输配管网。方案二为长输管道方案，包括长输管道、城镇门站、城镇输配管网。两种方案均暂不考虑供应沿线城镇，从而得出不同输送方式与供气规模、运距(以10—500Km为限)、投资及成本等因素的相互关系。其中城镇输配管网方案相同，调峰储气设施根据不同方案分别考虑，长输管道输送方案的储存容积根据用户计算月平均日用气量确定，CNG方案储存容积由于目前尚无规范可依，考虑该供气方式的特点，暂按2—3天计算月平均日用气量考虑，对于规模、运距较小的情况可适当减少储存天数。原料价格暂按天然气0．55元／M3作比较。两方案的对比条件见表1。
不同方案投资、成本与运距的关系见表2，相应投资曲线、成本曲线见图2、图3。
通过方案比较分析如下：
(1)供气规模相同的情况下，随着运距的加大，CNG输送和长输管道输送的投资及成本均成增长趋势，其中长输管道的增幅较大。
(2)随着供气规模的扩大，长输管道的投资增加幅度相对较小，成本的下降趋势较为明显，而CNG输送的投资增加幅度较大，成本降低趋势不明显，由此可见供气规模对CNG输送方式影响因素较大。
(3)以供气规模2万户左右的中小城镇为例，当成本控制在1．6元／米3以内时(根据城市燃气市场的经济比较和承受能力的分析，天然气最终用户销售的平均气价不宜超过1．8—1．9元／米3)，供气范围在80Km以内采用长输管道输送较为合理；而在80—250Km,范围内采用CNG方案在用户承受能力、投资和成本上较占优势。
(4)当供气规模在5万户左右时、300Km以内宜采用长输管道输送，300—400Km范围内可采用CNG输送。但考虑到供气规模较大，应结合当地气源状况、运输条件等具体情况，在确保能够安全稳定供应CNG的前提下采用该方案。
(5)综上所述、随着供气规模的扩大，CNG输送方式的适用范围逐步缩小、因此由于受拖车数量、运距等条件制约，CNG供应方式的供气规模不宜过大，宜控制在5万户以内。
(6)通过定量分析两种供应方式，当城镇供气规模过大或供气距离过长时，宜采用其它供气方案。 (7)以上CNG城镇供应方式是在将取气点设在气田附近(原料价格0．55元／米3)这一特定条件下进行比较的，如果考虑从长输管道所连接的就近城市取气，其原料价格将会增加(据初步估计到城市门站的天然气价格为1．1—1．3元／米3)，如果销售的平均气价不变(1．8—1．9元／米3)，CNG供气方式的供气范围将会缩小，因此建议CNG取气点建在气田附近以便能够得到廉价的CNG，或者可以将这一供应方式应用于气价承受能力较大的城镇。
4结论
(1)CNG城镇供应方式在国内几个城市相继得到应用，为缺能城镇提供了一种新的供应方式，同时也为天然气在国内市场的应用开发出一片新的领域。
(2)CNG供应城镇系统具有工艺简单、投资省、成本低、工期短、见效快的优点，适于向距气源较近的中小城镇供应燃气。通过几个城镇实际应用，证明CNG城镇燃气供应方式具有一定的推广价值。
(3)由于影响CNG城镇供应方式
的因素较多，对不同地区应综合考虑其供气规模、用气性质、气源位置及数量、原料价格、运距等因素，有针对性地确定供气方案。
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