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城市燃?xì)鈨?chǔ)氣調(diào)峰方式的探討

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目前的天然氣這種清潔能源受到了大家的廣泛歡迎，成為城市的主要消費(fèi)能源。但在其使用過(guò)程中，出現(xiàn)了供給與消費(fèi)的不平衡。為滿(mǎn)足居民對(duì)天然氣的需求，加強(qiáng)燃?xì)庀鞣骞ぷ鞯谋匾?。在本文中，我們將重點(diǎn)放在氣體和氣體的傳輸分析調(diào)峰模式。

城市燃?xì)?；?chǔ)氣；調(diào)峰方式

前言

隨著近幾年來(lái)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，對(duì)能源的消耗也逐漸增大，同時(shí)伴隨著國(guó)家十二五規(guī)劃的提出，節(jié)約型能源越來(lái)越成為了能源消費(fèi)的主流，天然氣逐漸成為了民商工最主要的環(huán)保能源，但是由于我國(guó)天然氣分布不均勻以及儲(chǔ)存運(yùn)輸方面的特殊性使得城市強(qiáng)大的天然氣需求日趨緊缺，給城市生活帶來(lái)了巨大的不便，尤其是在一些以工業(yè)生產(chǎn)為主的經(jīng)濟(jì)特區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)，是否能夠滿(mǎn)足管道天然氣供應(yīng)以及是否擁有保證不間斷供氣的儲(chǔ)氣調(diào)峰設(shè)施已經(jīng)成為制約該地區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要因素，因此研究城市天然氣儲(chǔ)存與調(diào)峰技術(shù)對(duì)于改善城市生活條件提高生活品質(zhì)保證城市環(huán)境具有重要意義。

1 城市燃?xì)鈨?chǔ)氣調(diào)峰方式

1.1 地下儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣

地下儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣是利用地下多孔巖層或封閉洞穴儲(chǔ)存燃?xì)猓瑑?chǔ)存容量大，不受氣候影響，維護(hù)管理簡(jiǎn)便，安全可靠，不影響城鎮(zhèn)地面規(guī)劃，不污染環(huán)境，投資少，相比其他儲(chǔ)氣方式有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，主要用作調(diào)節(jié)燃?xì)獾募竟?jié)供需不平衡，保障供氣高峰的需要。通常有以下幾種方式進(jìn)行地下儲(chǔ)存：枯竭油氣田儲(chǔ)氣、地下含水層儲(chǔ)氣、鹽礦層儲(chǔ)氣和巖穴儲(chǔ)氣，其中利用枯竭油氣田儲(chǔ)氣最為經(jīng)濟(jì)，巖穴儲(chǔ)氣投資較大，其他兩種方式在有適宜地質(zhì)構(gòu)造的地方可以采用。

1.2 液化天然氣調(diào)峰

液化天然氣(LNG)是將天然氣經(jīng)過(guò)如脫水、脫烴、脫酸性氣體等凈化處理后，采用一定的制冷工藝(如節(jié)流、膨脹或外加冷源等)，在常壓和-162℃條件下使其變成液態(tài)。計(jì)算表明，采用LNG調(diào)峰方式其優(yōu)勢(shì)明顯，其比地面儲(chǔ)氣球罐單位容積的儲(chǔ)氣比高60倍之多；與井口采氣壓力為5MPa的地下儲(chǔ)氣庫(kù)相比，其單位容積儲(chǔ)氣量是地下儲(chǔ)氣庫(kù)的10倍。LNG方式由于獨(dú)立性強(qiáng)，可以擺脫天然氣管道的限制，當(dāng)前使用LNG方式進(jìn)行燃?xì)庹{(diào)峰主要有兩種，一是建設(shè)LNG儲(chǔ)備站，根據(jù)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的覆蓋面積和燃?xì)庥脩?hù)業(yè)主的用氣量，儲(chǔ)備站的地址要綜合統(tǒng)籌分析，以覆蓋周?chē)鷺I(yè)主的用氣需求。另一種就是建設(shè)LNG工廠，并與城市燃?xì)夤艿老噙B，如果出現(xiàn)了用氣高峰，則將LNG氣化后及時(shí)輸送到管網(wǎng)。

1.3 儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣

根據(jù)儲(chǔ)氣的壓力可以將儲(chǔ)氣罐分為高壓儲(chǔ)氣罐和低壓儲(chǔ)氣罐，但是隨著儲(chǔ)氣設(shè)備的不斷完善，現(xiàn)在一般是利用高壓儲(chǔ)氣罐實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氣的調(diào)峰工作。高壓儲(chǔ)氣罐主要是通過(guò)改變儲(chǔ)氣罐中的壓力狀態(tài)來(lái)儲(chǔ)存燃?xì)?，?chǔ)氣罐可以分為圓筒和球形兩種，相比較圓筒，球形的儲(chǔ)氣罐具有更好的承受力、占地面積較少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，使用范圍比較廣泛。但是球形儲(chǔ)氣罐的制造工藝比較復(fù)雜，安裝費(fèi)用較高，因此一般大容量的燃?xì)鈨?chǔ)備才會(huì)采用球形儲(chǔ)氣罐。儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中的燃?xì)鈺?huì)在用氣的高峰期使用，儲(chǔ)氣罐會(huì)占用一定的城市用地，也會(huì)給人們的生活造成安全威脅，所以在高壓儲(chǔ)氣罐的使用過(guò)程中一定要保證供氣的安全。

1.4 天然氣管道儲(chǔ)氣

天然氣管道儲(chǔ)氣分為長(zhǎng)輸管道末端儲(chǔ)氣和城市高壓外環(huán)儲(chǔ)氣。長(zhǎng)輸管道末端儲(chǔ)氣是利用長(zhǎng)輸管道最后一個(gè)壓縮機(jī)到管道終點(diǎn)之間的管道進(jìn)行儲(chǔ)氣，當(dāng)城市用氣量小于最后一個(gè)壓縮機(jī)的輸送量時(shí)，將富余氣體儲(chǔ)存在末端管道中，當(dāng)城市用氣量大于最后一個(gè)壓縮機(jī)的輸送量時(shí)，用之前儲(chǔ)存的氣體來(lái)補(bǔ)充。城市高壓外環(huán)儲(chǔ)氣則利用城市外圍的高壓管網(wǎng)進(jìn)行儲(chǔ)氣，它充分利用了長(zhǎng)輸管線末端較高壓力和城市中壓管網(wǎng)的壓力差進(jìn)行儲(chǔ)氣調(diào)峰。管道儲(chǔ)氣方便，不需要額外投資，但是儲(chǔ)氣量較小，儲(chǔ)氣壓力有一定范圍，只適用于城市燃?xì)庑r(shí)調(diào)峰。

1.5 天然氣的固態(tài)存儲(chǔ)

將天然氣在一定的壓力和溫度下，轉(zhuǎn)變成固體的結(jié)晶水合物，儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐中，天然氣水合物的溫度為-40℃～-45℃，儲(chǔ)存容積約為同量液化天然氣容積的6倍，可見(jiàn)天然氣固態(tài)存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，設(shè)備也不復(fù)雜，但由于工藝上的原因，該方法尚未實(shí)際使用。

2 城市燃?xì)庹{(diào)峰案例

重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)投資23億元建設(shè)的都市區(qū)天然氣外環(huán)輸氣管網(wǎng)工程沿重慶繞城高速公路綠化帶敷設(shè)，全長(zhǎng)約218Km，管徑DN700，設(shè)計(jì)壓力4.5MPa，還有若干不同管徑的聯(lián)絡(luò)線和射線，沿線設(shè)置五座門(mén)站及五座調(diào)壓站十余個(gè)切斷閥室，接收來(lái)自中石化川維末站的氣源和中石油旱土配氣站及中石油相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)的氣源，從而實(shí)現(xiàn)了雙氣源保障。外環(huán)輸氣管網(wǎng)工程覆蓋區(qū)域涉及重慶市一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈的十個(gè)區(qū)，服務(wù)用戶(hù)660萬(wàn)戶(hù)。外環(huán)輸氣管網(wǎng)建成后集儲(chǔ)氣和輸氣于一體，到2020年小時(shí)調(diào)峰氣量達(dá)到約283萬(wàn)m3，大大地削減了重慶市主城區(qū)核心區(qū)域?qū)︻^塘儲(chǔ)備站六個(gè)壹萬(wàn)立方米天然氣球罐儲(chǔ)氣調(diào)峰的依賴(lài)。

深圳市的用氣由廣東LNG站供應(yīng)，雙方約定的供氣方式保障了深圳市的月、日不均勻用氣的調(diào)峰由上游保障，而燃?xì)庑r(shí)調(diào)峰需深圳市自己解決。根據(jù)現(xiàn)有供氣情況計(jì)算預(yù)計(jì)到2020年，深圳市最大日小時(shí)用氣量最高值為21.87萬(wàn)m3，最低值為1.76萬(wàn)m3，用氣量變化波幅達(dá)到20.11萬(wàn)m3，日儲(chǔ)氣容積為67.06萬(wàn)m3，儲(chǔ)氣系數(shù)為20%，結(jié)合實(shí)際深圳市采用自備調(diào)峰設(shè)施的辦法來(lái)解決城市燃?xì)庑r(shí)調(diào)峰。在確定日儲(chǔ)氣容積的情況下，通過(guò)投資和運(yùn)行費(fèi)用比較，確定高壓管道儲(chǔ)氣為深圳市小時(shí)調(diào)峰方式。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，要想緩解天然氣供需矛盾，保證供氣的安全和穩(wěn)定，加強(qiáng)燃?xì)鈨?chǔ)氣的調(diào)峰工作十分重要。在實(shí)際的操作中要根據(jù)城市的用氣情況有針對(duì)性地選擇不同的調(diào)峰方式，處理好工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中能源使用的矛盾，通過(guò)計(jì)劃調(diào)度的方式緩解供氣壓力，實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。用氣的高峰峰期要善于借助其他的能源或者是充分利用之前儲(chǔ)備的能源保證正常的供氣，用氣的低峰期要采取一定的手段將能源儲(chǔ)備起來(lái)，為高峰期積累能源。

[1]商艷.輸氣管道干線末段儲(chǔ)氣調(diào)峰研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014，17(1)：13-15.

[2]陳華梅.城市天然氣的安全供應(yīng)技術(shù)淺談[J].才智，2013，(11).