城市天然氣輸配方案的選擇

引言

　　燃?xì)廨斉浞桨笡Q定工程建成后的運(yùn)行狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是城市天然氣利用項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的核心。方案選擇的主要目的是從項(xiàng)目年用氣量、調(diào)峰儲氣方式、工藝流程與輸配壓力級制、管道走向等方面進(jìn)行不同方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選用性能價格比相對優(yōu)的輸配方案，使整個項(xiàng)目能獲得高的性能價格比。本文以湖、淮南、宜昌3座城市的天然氣利用工程建設(shè)為例，對城市天然氣利用項(xiàng)目輸配方案的選擇和建設(shè)投資的控制進(jìn)行探討。
　　 工程是合理控制建設(shè)投資的關(guān)鍵階段。實(shí)踐和研究表明，在初步設(shè)計(jì)階段對工程造價的影響為75%－95%；施工圖設(shè)計(jì)階段工程進(jìn)行造價蝗影響約為25%－35%；施工階段，對工程造價的影響為10%。搞好工程設(shè)計(jì)首先要選用先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理的輸配方案。配方案選擇主要是規(guī)劃并制定出技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的燃?xì)廨斉浞桨�，然后從多方案中選擇出性能價格比相對優(yōu)的方案。
　　 用戶量的確定用氣量是城市燃?xì)廨斉浞桨冈O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)，決定著項(xiàng)目投資決策最根本的依據(jù)。特別是年用氣量的遂年增長

城市燃?xì)廪D(zhuǎn)換的實(shí)踐與探討
　　 阜新市是我國主要生產(chǎn)煤炭地之一，同時有豐富的煤層氣資源，經(jīng)多年研究開發(fā)，目前已取得一定煤層氣利用成果。2001年，阜新礦業(yè)集團(tuán)建成了設(shè)計(jì)能力為日產(chǎn)13＊10（4）m（3）礦（甲烷體積分?jǐn)?shù)30%以上）的抽放輸配系統(tǒng)，開始了一定規(guī)模的工業(yè)利用。2002年，阜新市國土資源部門在新劉家煤田地面鉆井口8口中，經(jīng)過排采試驗(yàn)，形成了日生產(chǎn)1.2＊10（4）m（3）煤田氣（甲烷體積分?jǐn)?shù)90%以上）的生產(chǎn)能力，至此，新市利用煤層氣作為市管道氣在氣源方面具有較可靠的前提條件。
　　 為充分利用新煤層氣資源并使新市煤氣公司擺脫經(jīng)營困境，2003年，阜新市以煤層氣取代兩段爐煤氣做城市管道氣的氣源。經(jīng)半年的試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了安全運(yùn)行，平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。
　　 在氣源轉(zhuǎn)換過程中，我們對主要供氣方的供氣能力進(jìn)行了預(yù)測，對供氣計(jì)量結(jié)算做了充分準(zhǔn)備，而建設(shè)了劉家煤田氣輸配混氣工程。在氣源轉(zhuǎn)換后，我們又及時建設(shè)了氣混裝置，從而確保了供給用戶的上不受供氣方氣體質(zhì)量變化的影響，完全控制在允許的波動范圍內(nèi)。

• 氣源轉(zhuǎn)換的過程
  （1）為檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換氣源的可靠性和穩(wěn)定性，我們對供氣單位的供氣能力進(jìn)行了實(shí)際測試。2002年未，對阜新礦業(yè)集團(tuán)供應(yīng)礦井氣（甲烷體積分?jǐn)?shù)34%以上）10（4）m（3）的能力。2002年未至2003年初，對新劉家煤層氣供氣能力進(jìn)行了日產(chǎn)煤田氣（甲烷體積分?jǐn)?shù)95%以上）10（4）m（3））1.2＊10（4）。測試結(jié)果表明，供氣單位的供氣能力能滿足新市城區(qū)管道氣用戶的用氣需要。
  （2）對新煤層氣和兩段爐煤氣做燃燒特性對比試驗(yàn)，為更換和造灶具做技術(shù)準(zhǔn)備。
  （3）在氣源置換階段，先用3d煤層氣和70%兩段爐氣（體積比）的混合氣。此時，用戶原有的灶具仍可正常使用。然后集中用8h將全系統(tǒng)中氣體快速置換為含有70%以上煤層氣（（體積比）的混合氣。此后，居民用戶轉(zhuǎn)為使用替換灶具，中餐灶和燃?xì)忮仩t需要換或改造燃燒器。最后，用3d時間將全系統(tǒng)氣體快速置換成100%的煤層氣。全過程中，僅要求用戶停止用戶8h，時間為晚9時至早5時，因此，本上未影響絕大部分用戶的正常用戶。

　　由于準(zhǔn)備充分，組織得力，氣源轉(zhuǎn)換的全過程平穩(wěn)、順利，未發(fā)生優(yōu)秀任何事故和險情，未造成任何不良影響，社會反映良好。

• 幾個問題的思考
• 煤層氣作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾那‘?dāng)定位

　　按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)＜城市燃?xì)獾姆诸悾緂b/f13611－92的規(guī)定，與礦井氣相近的4t然氣，其按高熱值計(jì)算的華白數(shù)為18.4mf/m3。
　　 在有關(guān)天然氣的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，部標(biāo)<天然氣>sy7514規(guī)定，天然氣的高熱值應(yīng)在于14.56. mf/m3。
　　 ＜城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范＞gb50028明確規(guī)定，做為城鎮(zhèn)燃?xì)猓�天然氣質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)<天然氣>sy7514規(guī)定，即天然氣一類氣或二類氣的高熱值必須大于31.4. mf/m3。
　　 我國生產(chǎn)的礦井氣，高熱值低于14.65 mf/m3的占很大部分，其中甲烷體積分?jǐn)?shù)為50%左右。已利用礦井氣又占總抽放量的30%左右，其中應(yīng)用礦井氣歷史最長的撫順市，礦井氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)為28.5%。由于目前國內(nèi)利用的礦井氣不符合國家關(guān)于城鎮(zhèn)燃?xì)獾挠嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在一定程度上限制了礦井氣的利用，也不利于礦井氣的開發(fā)和發(fā)展。
　　 阜新市氣源轉(zhuǎn)換后使用的燃?xì)舛�部分組成，其中是阜新礦業(yè)集團(tuán)的礦井氣，其高熱值為13..54 mf/m3，氣體甲烷體積分?jǐn)?shù)為34%。其二是劉家煤田氣混合氣，即劉家煤田氣與空氣混合氣形成的甲烷體積分?jǐn)?shù)為34%的混合氣。由于這種燃?xì)獠煌�于傳統(tǒng)意交上的礦井氣，也不完全符合現(xiàn)行燃?xì)庀嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)與質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門協(xié)商，暫定名為阜新煤層氣。

(2) 燃?xì)庥?jì)量結(jié)算向國際例靠攏的問題
　　 目前我國燃?xì)庑杵髽I(yè)間大部分仍使用體積計(jì)量法作為結(jié)算依據(jù)，而國際上普遍推行的是以能量計(jì)算法做結(jié)算依據(jù)，即交接的總能量為燃?xì)獾臒嶂蹬c總體積的行程積，按總能量計(jì)價，其先進(jìn)性，科學(xué)性和合理性是顯而易見的。因此，有條件的燃?xì)馄髽I(yè)采用能量法做為結(jié)算依據(jù)或向這種做法靠攏，應(yīng)是企業(yè)的****選擇。

• 采用帶有智能流量積算器的羅茨流量計(jì)，計(jì)量供貨方提供氣體的體積流量，與供貨方相就的計(jì)量裝置共同計(jì)量，羅茨流量計(jì)雖然不是******的計(jì)量器具，但其具有適用范圍廣、運(yùn)行可靠知、靈敏　度高的實(shí)用特性，我們使用天津親科實(shí)儀表有限公司生產(chǎn)的帶有智　能積算器的羅茨流量計(jì)，用于門站計(jì)量和混氣計(jì)量，實(shí)踐證明其完全可以適應(yīng)自動控制的需要，并提供準(zhǔn)確的計(jì)量依據(jù)。
• 熱值測量采用在線氣體分析儀檢測與氣體色譜分析儀標(biāo)定相結(jié)合，熱值計(jì)算法和直接燃燒測定法相結(jié)合的檢測方法。采用kcs-1智能型　甲烷濃度傳感器對進(jìn)入門站和混氣裝置的燃?xì)膺M(jìn)行檢測，并參與混氣自動控制，同時用光干涉式甲烷測定器進(jìn)行定時校驗(yàn)。用氣體色譜分析儀對以上兩種儀器進(jìn)行定期進(jìn)行標(biāo)定，為使用計(jì)算法計(jì)算燃?xì)鉄嶂堤峁��?zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
• 混氣裝置的運(yùn)行

　　氣源轉(zhuǎn)換中設(shè)計(jì)和安裝了兩套混氣裝置。其中一套用于向劉家煤田氣摻混空氣，稱為劉家煤田氣混氣裝置。另一套用于在需要時向礦井氣中摻混空氣，稱為礦井氣混氣裝置。兩套裝置協(xié)調(diào)工作，最終出廠氣中甲烷的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到34%，其波動不超過1%。礦井氣混氣裝置工藝流程見圖1。
　　 進(jìn)入裝置的礦井氣（壓力在20kpa左右）經(jīng)流量，氣體成分檢測后，經(jīng)閥門減壓進(jìn)入管道靜態(tài)混合器（簡稱混氣器）。常壓空氣由變頻運(yùn)行的羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓至6 kpa左右進(jìn)入混氣器。兩種氣體在混氣器中初步混合�；旌现械臍怏w成分檢測后直接進(jìn)入工作壓力為2.8 kpa的儲氣向，然后由排送機(jī)關(guān)入管網(wǎng)�；旌蠚獗壤�的控制由可編程控器（PLC）執(zhí)行，由工控機(jī)實(shí)施監(jiān)控。Plc將檢測到的進(jìn)裝置氣體流量，進(jìn)裝置氣體流量，進(jìn)裝置氣體中甲烷體積分?jǐn)?shù)、混合氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)參數(shù)分析后，與設(shè)定值對比，然后向羅茨鼓氣機(jī)變頻呂發(fā)出指令，能過控制和調(diào)整羅茨鼓氣機(jī)的轉(zhuǎn)換，控制和調(diào)整進(jìn)入混氣器的空氣　量，從而實(shí)現(xiàn)對混合氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)的控制和調(diào)整。

• 安全性

　　在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中，先考慮自控裝置的安全性、可靠性和實(shí)用性，然后再考慮其技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。我們選擇的計(jì)算機(jī)變頻自動控制裝置雖然不是******，但運(yùn)行實(shí)踐表明，該系統(tǒng)不但運(yùn)較簡便，安全性能較好。
　　 在設(shè)計(jì)選型和實(shí)際運(yùn)行管理中，高度重視核心儀表的可靠性和準(zhǔn)確性。對早烷濃度傳感器，我們采取了定時、定期用氣體色譜分析儀進(jìn)行標(biāo)定和用在線熱值儀進(jìn)行監(jiān)測的方法以，保證其運(yùn)行正常。
　　 在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中嚴(yán)格控制混合氣在管道中的流速，保證在極個別情況下，即使在混氣器后出現(xiàn)了接近或燃?xì)獗�炸極限的混合氣，也不會產(chǎn)生導(dǎo)致爆炸的火源。
　　 在布置上，使燃?xì)夂涂諝庠诨旌蠚馄髦谐醪交旌蠚猓�分別進(jìn)入儲氣進(jìn)行二次充分混合，同時使儲氣中氣體始終處于流動狀態(tài)，以防止燃?xì)夂涂諝獾闹匦路謱印?/P>

• 結(jié)語

　　 實(shí)踐表明，煤層氣或礦井氣做為城鎮(zhèn)燃?xì)�，可以取得良好的�?jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益交。煤層氣或礦井氣摻混空氣可以做到安全運(yùn)行�？茖W(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，使開發(fā)利用低熱值的煤層氣和礦井氣具有廣闊的前景。