袁 軒

（江蘇省鹽城新奧燃?xì)庥邢薰?，江蘇 鹽城 224000）

1 前言

天然氣和水以及電一樣，有一個(gè)高峰使用時(shí)段和低谷使用時(shí)段。 從一年來看，由于冬天通常用天然氣取暖，造成冬季天然氣使用量甚至能達(dá)到夏季的幾倍；而一天中，白天的用氣量通常比夜晚要高。如果天然氣使用高峰與低谷偏差過大，會(huì)造成天然氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)纫幌盗袉栴}，而采取主動(dòng)和被動(dòng)手段，例如增加夏季用氣客戶等，將天然氣峰谷比降低，就是天然氣調(diào)峰。

常州新奧燃?xì)庥邢薰境闪⒂?003年5月， 擁有武進(jìn)區(qū)燃?xì)猹?dú)家經(jīng)營(yíng)權(quán)。 截止到目前，已鋪設(shè)高壓管網(wǎng)95.62Km，中、低壓燃?xì)夤艿?54.82Km，管網(wǎng)覆蓋用戶達(dá)50 萬(wàn)余戶，已經(jīng)有26 012 戶居民用戶和302 戶工商業(yè)用戶用上了清潔、 便利的天然氣。日用氣量達(dá)100 萬(wàn)Nm3。 根據(jù)當(dāng)前發(fā)展速度和未來規(guī)劃，到十二五規(guī)劃期末，日高峰用氣量將達(dá)到200 萬(wàn)Nm3。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，常州武進(jìn)當(dāng)前時(shí)調(diào)峰量為日用量的15%，即15 萬(wàn)Nm3，到十二五規(guī)劃期末，調(diào)峰量約為30 萬(wàn)Nm3。

由于當(dāng)前常州新奧還沒有一個(gè)有效的調(diào)峰措施，導(dǎo)致每日高峰時(shí)段用氣不足，低峰時(shí)，氣量又過剩，造成很大的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。 因此，制定有效的調(diào)峰措施迫在眉睫。

2 調(diào)峰措施

2.1 調(diào)峰措施類別

調(diào)峰措施可以從供氣與用氣這兩個(gè)方面來考慮。 供氣方面可采取的調(diào)峰措施主要有：調(diào)整產(chǎn)氣井?dāng)?shù)，調(diào)整干線輸氣管道的運(yùn)行方案，利用長(zhǎng)輸管道末段儲(chǔ)氣，采用地下儲(chǔ)氣庫(kù)，建立調(diào)峰型LNG 廠，利用LNG、LPG 及其他輔助氣源，高壓管道儲(chǔ)氣，高壓管束儲(chǔ)氣，高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣等等。用氣方面可采取的調(diào)峰措施主要有：選擇一些可切換多種燃料的工業(yè)企業(yè)（如發(fā)電廠）作為緩沖用戶，要求居民配備相應(yīng)加熱裝置（如電炊具）。

根據(jù)常州新奧的具體情況，可采用的調(diào)峰方案有：建立調(diào)峰型LNG 廠、利用LNG 作為輔助氣源、高壓管道儲(chǔ)氣、高壓管束儲(chǔ)氣、高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣。

2.1.1 高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣

儲(chǔ)氣罐通常為建在地面上的鋼罐。 根據(jù)儲(chǔ)氣壓力的大小，儲(chǔ)氣罐分為低壓罐和高壓罐。 低壓儲(chǔ)氣罐又叫氣柜，其儲(chǔ)氣壓力恒定并接近大氣壓，罐內(nèi)的儲(chǔ)氣壓力一般為l～4KPa，最高不超過6KPa。氣柜的儲(chǔ)氣空間是可變的，因而可通過儲(chǔ)氣空間容積的變化改變儲(chǔ)氣量。 高壓儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力一般在0.8～2MPa 之間，其儲(chǔ)氣空間是固定的，可通過罐內(nèi)壓力的變化改變儲(chǔ)氣量。 大型高壓儲(chǔ)氣罐一般為球罐。

2.1.2 高壓管束

高壓管束是一種高壓管式儲(chǔ)氣罐，因其直徑小，能承受更高的壓力。 對(duì)管內(nèi)所存儲(chǔ)的天然氣施以高壓，利用氣體的可壓縮性及其高壓下和理想氣體的偏差進(jìn)行儲(chǔ)氣，使儲(chǔ)氣量大大增加。

2.1.3 高壓管道儲(chǔ)氣

用高壓管道進(jìn)行儲(chǔ)氣也是城市天然氣進(jìn)行儲(chǔ)存的一種重要方式，一般為利用繞城高壓環(huán)網(wǎng)進(jìn)行儲(chǔ)氣。 通過對(duì)城市形成包圍，既可以進(jìn)行儲(chǔ)氣，又可以向城市供應(yīng)天然氣，有效地優(yōu)化供氣工程。

2.1.4 將LNG 作為輔助氣源調(diào)峰

該種方式是從供氣管網(wǎng)以外將LNG 運(yùn)到靠近干線輸氣管道末端的LNG 儲(chǔ)庫(kù)，當(dāng)干線輸氣管道的輸氣流量不能滿足用戶需求時(shí)， 將作為輔助氣源的LNG 再氣化并輸入到供氣管網(wǎng)中去。

2.1.5 建立調(diào)峰型LNG 廠

在干線輸氣管道末端附近建一個(gè)與該管線相連的調(diào)峰型LNG 廠，它同時(shí)具有天然氣液化和再氣化裝置，還具有足夠容量的LNG 儲(chǔ)罐。 當(dāng)管道輸氣流量大于用氣流量且靠管道本身不能容納多余的氣體時(shí)， 多余的氣體可以在LNG 廠液化并儲(chǔ)存起來； 當(dāng)管道輸氣流量小于用氣流量且其本身不能彌補(bǔ)這個(gè)差異時(shí)，可以將LNG 廠儲(chǔ)存的LNG 再氣化，然后將其補(bǔ)充到供氣管網(wǎng)中去。

2.2 調(diào)峰措施的確定

常州新奧的綜合情況如下：一般來說，高壓儲(chǔ)氣罐比氣柜經(jīng)濟(jì)，地下儲(chǔ)氣管束比高壓儲(chǔ)氣罐經(jīng)濟(jì)，而干線管道儲(chǔ)氣又比地下儲(chǔ)氣管束經(jīng)濟(jì)，因此，近二十年來國(guó)外很少建造天然氣地面儲(chǔ)罐（包括氣柜）和地下儲(chǔ)氣管束。 而當(dāng)前，常州新奧已建成投產(chǎn)一座LNG 儲(chǔ)存氣化站，配置了6 座150m3 水容積的LNG 儲(chǔ)罐。 常州新奧正大力興建LNG 汽車加氣站，需要大量LNG 氣源。

本著合理利用已有資源、減少投資的原則，綜合考慮生產(chǎn)和利用效果，確定常州新奧采用高壓管道儲(chǔ)氣、LNG 儲(chǔ)存氣化站作為補(bǔ)充氣源、建立調(diào)峰型LNG 工廠相結(jié)合的調(diào)峰方式。

3 調(diào)峰設(shè)施

3.1 現(xiàn)有設(shè)施調(diào)峰能力

3.1.1 LNG 儲(chǔ)存氣化站

設(shè)有6個(gè)150m3LNG 儲(chǔ)罐， 每小時(shí)氣化量10 000Nm3/h。LNG 儲(chǔ)存量約為51.3 萬(wàn)Nm3，若每天補(bǔ)氣6 小時(shí)，則日調(diào)峰量可達(dá)60 000Nm3。

3.1.2 高壓管道儲(chǔ)氣能力

門站出站壓力按2.45MPa 考慮，管網(wǎng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，末端壓力僅為0.356MPa，末端壓力太低，不能滿足正常用氣，故該高壓管道僅能起到天然氣輸配作用，不能起到儲(chǔ)氣調(diào)峰的作用。 只有川氣門站前一段13Km，管徑為DN500 的高壓管道能夠儲(chǔ)氣，該段管道最高壓力按3.6MPa 考慮，最低壓力按2.5MPa 考慮。

儲(chǔ)氣起始?jí)毫?.6MPa， 儲(chǔ)氣結(jié)束壓力分別按2.45MPa、1.8MPa、1.0MPa，長(zhǎng)度為13Km、管徑為DN500 管道儲(chǔ)氣能力分別為28 858Nm3、47 970Nm3、68 221Nm3。本方案按儲(chǔ)氣結(jié)束壓力1.8MPa 考慮，即儲(chǔ)氣量為47 970Nm3。

3.2 需增設(shè)的調(diào)峰設(shè)施

3.2.1 調(diào)峰型LNG 工廠

液化天然氣工廠是將氣態(tài)天然氣用壓縮、凈化處理、低溫液化等工藝過程處理加工成液態(tài)天然氣的加工工廠。 生產(chǎn)原料為氣態(tài)天然氣，由天然氣管道引入，成品為液化天然氣（LNG）。液化天然氣工廠主要分為基本負(fù)荷型、調(diào)峰型兩大類。 基本負(fù)荷型液化天然氣工廠是指生產(chǎn)供當(dāng)?shù)厥褂没蛲膺\(yùn)的液化天然氣加工工廠；調(diào)峰型液化天然氣工廠是指為調(diào)峰負(fù)荷，將低峰負(fù)荷時(shí)過剩的天然氣液化儲(chǔ)存， 在高峰時(shí)或緊急情況下再氣化使用的加工工廠，是小流量的液化天然氣裝置，非常年連續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)規(guī)模較小，其液化能力一般為高峰符合量的1/10。

液化天然氣的生產(chǎn)工藝主要包括原料天然氣的凈化處理、天然氣液化和天然氣儲(chǔ)存三個(gè)單元。 工藝流程如下圖所示。

根據(jù)制冷方式，天然氣液化流程可以分為：（1）級(jí)聯(lián)式液化流程；（2）混合制冷劑液化流程；（3）帶膨脹機(jī)的液化流程。

從上面的對(duì)比可看出級(jí)聯(lián)式制冷循環(huán)能耗最低， 效率最高，但是系統(tǒng)的復(fù)雜程度最高，所以級(jí)聯(lián)式制冷循環(huán)逐漸被混合制冷劑制冷循環(huán)代替。 帶膨脹機(jī)的制冷循環(huán)雖然復(fù)雜程度最低，但是功耗最高，運(yùn)行成本最高，經(jīng)濟(jì)性不好，而且使用了較多高速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，降低了可靠性，和其他制冷循環(huán)相比不具有優(yōu)勢(shì)。而混合制冷劑制冷循環(huán)具有流程簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、操作運(yùn)行比較容易的優(yōu)點(diǎn)，且功耗相對(duì)較低，目前被廣泛采用。 因此工程中常推薦采用混合制冷劑制冷循環(huán)工藝。

常州新奧采取的LNG 調(diào)峰廠的制冷方式， 主要看上游氣源。

若LNG 調(diào)峰廠每天開機(jī)12 小時(shí)，上游氣源方均勻供氣，供氣量約100 萬(wàn)Nm3，按液化效率10%計(jì)算，則每天可生產(chǎn)液化天然氣10 萬(wàn)Nm3。

3.2.2 高壓管道儲(chǔ)氣

常州新奧計(jì)劃在武進(jìn)大道建設(shè)高壓天然氣管道，在儲(chǔ)氣最低壓力1.8MPa 的情況下， 不同管徑對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣量如下表所示（儲(chǔ)氣量單位：Nm3）。

管徑（mm）儲(chǔ)氣能力（9MPa）儲(chǔ)氣能力（5.6MPa）儲(chǔ)氣能力（3.6MPa）600 201889 106553 50472 800 358914 189427 89729 1000 560804 295980 140201

3.2.3 LNG 儲(chǔ)存氣化站

常州新奧在現(xiàn)有LNG 儲(chǔ)存氣化站旁邊增設(shè)4個(gè)150 m3LNG 儲(chǔ)罐，并增加10 000Nm3/h 的氣化裝置1 組。 按每天6 小時(shí)補(bǔ)氣考慮，每天可增加調(diào)峰能力60 000Nm3。

4 結(jié)論

根據(jù)常州新奧的具體情況及操作可行性，采取的調(diào)峰措施如下：

（1）高壓管道儲(chǔ)氣：新建10Km 高壓管道DN800，運(yùn)行壓力3.6MPa， 已建13Km 高壓管道， 運(yùn)行壓力3.6MPa， 按最低壓力1.8MPa 計(jì)算，總儲(chǔ)氣量為13.75 萬(wàn)Nm3。

（2）LNG 儲(chǔ)存氣化站：共建10 座150m3LNG 儲(chǔ)罐，小時(shí) 氣化量20 000Nm3。 按每天補(bǔ)氣6 小時(shí)計(jì)算， 每天調(diào)峰能力12 萬(wàn)Nm3。

（3）調(diào)峰LNG 工廠：建立1 座調(diào)峰LNG 工廠，每日生產(chǎn)液化天然氣10 萬(wàn)Nm3，小時(shí)氣化量10 000Nm3。 按每天補(bǔ)氣10 小時(shí)計(jì)算， 每天調(diào)峰能力10 萬(wàn)Nm3； 合計(jì)總調(diào)峰能力為35.75 萬(wàn)Nm3，能滿足所需的30 萬(wàn)Nm3，能夠滿足常州新奧天然氣調(diào)峰量的要求。

[1]GB50028-2006.城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]段常貴，等.燃?xì)廨斉洌ǖ? 版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[3]曹文勝，魯雪生，顧安忠，等.小型撬裝式LNG 裝置的流程模擬[J].化工學(xué)報(bào)，2006，57（6）:1290-1295.

[4]孫立權(quán)，張先武.橇裝式天然氣液化裝置研制與開發(fā)[J].天然氣工業(yè)，2005，18（4）:85-88.