小城镇天然气供应模式分析

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彭世尼, 等: 小城镇天然气供应模式分析
第 26卷
气模式与管道供应模式相比, 重要的改变就是将固 定的管道变成了流动的运输线。如果要提高这种系 统的运行效率, 就必须最大限度地发挥运输工具的 作用, 也就是提高压缩天然气运输车的运输频率。
压缩天然气运输车的运输频率与日用气量、单 车运输量、单车运输周期以及储气量有关。由于汽 车运输可以在 24 h内进行, 因此, 运输车的运输频 率可以用下式描述:
fmin = Q /Vd 式中 fmin ) ) ) 运输车的最小运输频率, 次 / d
Q ) ) ) 日用气量, m3 / d Vd ) ) ) 单车运输量, m3 由于单车运输量与运输车的成本、运输成本以 及储气设施的成本之间存在一定的经济优化问题, 应根据供应规模和供应点的数量决定合理的运输频 率。
② 天然气气化需要高投入, 小城镇经济的发 达程度不够, 居民的承受能力有限。
③ 居民的消费观念较为落后, 消费行为在健 康、环境与省钱之间往往重于后者。
④ 城市燃气化的传统模式和技术对小城镇的
适应性差。
2 小城镇集群的压缩天然气气化
2. 1 小城镇现状与小城镇集群式天然气气化模式 中国的小城镇人口规模通常比较小。以重庆市
作为市政基础设施的燃气供应系统, 规模是经
基金项目: 国家十五攻关 课题 ) ) ) 小城镇基础设施建设关键技术研究资助项目 ( 2003BA 808A 15- 3)
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煤气与热力
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济性的重要影响因素。单一小城镇由于人口规模过 小使得发展天然气的难度极大, 这就有必要将多个 小城镇联合起来加以考虑, 即小城镇集群。假定在 一定的范围内, 有多个小城镇, 而且这些小城镇将同 时纳入天然气供应范围, 供气的规模便不会受到单 一小城镇规模的约束, 这就是小城镇集群式天然气 气化模式。 2. 2 压缩天然气供气技术
摘 要: 提出了小城镇天然气供应集群化发展模式和压缩天然气供气技术, 建立了供气系统 运行模型, 分析了供气系统的特点。
关键词: 小城镇气化; 压缩天然气; 小城镇集群 中图分类号: TU996 文献标识码: B 文章编号: 1000- 4416( 2006) 11- 0001- 03
Analysis on Supply Patterns of N atura lG as in Sm all T owns
调压器减压至小城镇管网运行压力, 经加臭后进入 城镇输配管网。为避免低温对调压器等装置造成损 伤, 增加减压稳定性, 并充分利用 CNG 的压力进行 储气, 通常采用三级调压。对于较小流量的调压装 置, 若不考虑储气, 也可采用二级调压方式。调压工 艺流程中需要采用超压放散、紧急切断、低压切换等 控制措施。 2. 3 技术特点与运行模型
清洁化是城镇化加速发展过程中必须解决的问题之 一, 在天然气丰富的地区应用天然气是非常有效的 手段。尽管天然气在许多城市已经得到了相当成熟
且非常普遍的应用, 但在小城镇应用还非常少。抽 样调查的结果表明, 在中国, 已经使用了管道天然气 的小城镇非常少 [ 1] , 导致这一结果的原因是:
① 由于天然气资源有限, 国家对气体能源的 利用政策明显向城市倾斜 [ 2] 。
② 小型供气站的主要固定设施是储气设施, 储气方式、储气压力以及储气容积直接影响到建设 造价和供气的可靠性。现有的储气设备采用高压钢 瓶从容器本身的选择上存在浪费, 因为从实际运行 过程看, 与运输车上容器相同的储气压力并不一定 是经济的储气压力。因此, 专用的供气站储气容器 也应该是重点关注的对象。
[ 6] 郑海燕, 付吉国, 杨俊杰. 压 缩天然气技术在城镇供气 的应用 [ J]. 煤气与热力, 2003, 23( 2): 92- 94.
[ 7] 马国泰, 朱 万美, 赵淑君, 等. 城市燃 气工 程气 源方案 的比较 [ J]. 煤气与热力, 2004, 24( 10): 578- 580.
PENG Sh-i n i1, ZHOU M ao- lin1, HUANG Q iang2
( 1. Faculty of Urban Construction and E nvironm ental Engineering, Chongqing University, Chongq ing 400045, China; 2. Chongqing G as G roup Co., Ltd., Chongqing 400020, Chwenku.baidu.comna )
① 压缩天然气供气方式 [ 3 ~ 5 ] 在一个小城镇集群中, 虽然城镇之间的距离通 常在 100 km 以内, 但大多数情况下在城镇之间建设 管道依然是不现实的。这就是在城市燃气供应系统 中通常采用的管道供应方式在小城镇供气中的不适 应性特征。压缩 天然气 ( CNG ) 技术为解决这一问 题提供了重要的技术手段。 压缩天然气供应城镇燃气方式源自天然气汽车 加气的母子站系统。母站为固定式加气站, 子站离 输气 管道 有 一定 距 离, 专 门敷 设 管道 不经 济, 用 CNG瓶组汽车将 CNG 从 母站运输到子 站, 供用户 加气。由于母子站系统技术成熟、灵活方便, 而且造 价比建设独立加气站低, 借鉴母子站系统的供应方 式, 采用 CNG供应城镇燃气是可行的。 ② 压缩天然气供气系统构成 压缩天然气供气系统主要分为 5部分: 天然气 加压、运输、储存、调压和输配 [ 6、7] 。 加压在 CNG加气站进行, 天然气通过过滤、计 量后进入净化装置, 脱除超标的水、硫化氢、二氧化 碳, 净化后的天然气经压缩机加压至 20~ 25 M Pa, 再通过灌装设备充装进压缩天然气钢瓶组中储存。 运输过程是将压缩天然气钢瓶组通过汽车运输 到小城镇的小型供气站。瓶组的构成有 3种形式: a. 单车瓶组由 8只圆筒形钢瓶组成, 每只钢瓶容积 为 2. 25 m 3, 单车运输气量为 4 550 m3; b. 由容积为 80 L 的钢瓶组成的瓶组, 采用 集装箱的方式, 单车 运送能力为 1 338~ 2 835 m 3; c. 根据汽车的载重能 力和车厢的尺寸定制的钢瓶组, 单车运输能力与集 装箱方式的运输能力相当。 小型供气站的天然气储存可以采用高压管束、 高压瓶组以及地下储气井, 将运输车内的压缩天然 气卸入储气设备, 直到要求的储气压力。 根据小城镇燃气管网的压力级制, 将储气设施 或钢瓶组内的压缩天然气经过换热器加热后, 通过
[ 3] 玉建军, 唐志强, 陈杰. 瓶装 压缩天然气输配工艺研究 [ J]. 城市煤气, 2001, ( 1): 14- 16.
[ 4] 周伟国, 江 金华, 刘步 若. CNG 和 LNG 作 为城 市燃气 气源的优越性 [ J]. 城市公用事业 , 2002, ( 4): 32- 34.
[ 5] 刘燕, 马一 太, 唐 曾乐, 等. 中小城镇 燃气 供应 方式的 探讨 [ J]. 煤气与热力, 2004, 24( 6): 299- 303.
K ey w ords: gas ut ilization in sm all tow n; com pressed natura l gas; sm all town group
1 概述
在中国 21世纪的发展战略中, 加速城镇化的进 程受到广泛的重视, 完善小城镇的基础设施、净化环 境是城镇化最基本的要求。小城镇居民生活能源的
f = 24/ ( t1 + t2 + t3 + t4 ) 式中 f) )) 运输车的运输频率, 即每天运输的次
数, 次 /d t1) ) ) 运输车途中所需时间, h t2) ) ) 车载容器充气所需时间, h t3) ) ) 车载容器的供气时间, h t4) ) ) 灌装储气容器所需时间, h 为了提高运输车的运输频率, 只有适当减少 t3 和 t4。一般这两个时间有一部分是重叠的, 可以尽 量在高峰时段运行。 运输车最小的运输频率理论上应该是:
③ 增大压缩天然气运输车的运输频率是供气 系统达到经济运行的重要手段, 而与之相关的车供 和站供比例的合理安排也非常重要。
参考文献:
[ 1] 彭世尼, 吴异 凡. 西部小城 镇能源 结构状 况调 查与改 善能源消费结构的建议 [ J]. 中国 能源, 2005, ( 5 ): 34 - 40.
[ 2] 刘江波. 天然气在 21世纪的应用与技术 展望 [ J] . 石 油规划设计, 1998, ( 2): 5- 6.
① 技术特点 由压缩天然气加气站、压缩天然气运输汽车以 及小型供气站构成的小城镇压缩天然气供气系统, 其主要的技术特点是将压缩天然气加气站与小城镇 以及小城镇与小城镇之间的固定管道变成了由汽车 运输车组成的流动运输线, 具有很强的机动性, 并可 以大大地降低造价。汽车运输只需要利用现有的公 路系统, 不会由于建设管道造成对环境的破坏。另 外, 系统的维护管理成本也大大降低。 ② 储气压力与储气容积 像城市燃气系统采用储配站来解决小城镇的储 气问题显然不现实, 因此, 有必要采用更加适合于小 城镇的储气方式, 即高压储气。高压储气的占地面 积小, 可以充分利用压缩天然气运输车上容器的天 然气压力, 减少储气的容积 [ 8] 。 储气容积不仅与储气压力有关, 还与运输车的 压缩天然气压力和储气钢瓶容积有关。从压缩天然 气运输车向储罐的充气过程最终是车载钢瓶与站内 储罐压力处于平衡状态。增大储气压力可以减少储 罐容积, 但由于车载钢瓶的储存量是一个定值, 减少 储罐容积的结果会使得实际的卸车气量大大减少。 ③ 运行模型 小型供气站的供气是通过车载和储气共同进行 的。储气方式与储气能力的确定与小城镇的用气规 模直接相关。小城镇供气系统的储气虽然仍然具有 调峰作用, 但并不是传统意义上的用气负荷调峰, 而 是非常明显地作为部分时段的小型供气系统的独立 气源。由于小城镇的用气量相对较小, 一部分时段 采用压缩天然气运输车提供气源, 而在运输车运输 期间是可以用储气的方式解决气源问题的。通常储 气设施的工作时间应该是用气低峰时段, 这样可以 减少运输车的车供时间, 增加运输车的运输频率, 充 分发挥运输工具的使用效率, 还可以减少储气设施 的容积, 进一步降低造价。实际上, 压缩天然气的供
3 结论
① 小城镇的天然气化采用压缩天然气供应方 式的主要技术特点是可以省去输气管道的建设, 但 对于中国大多数小城镇的规模, 作为替代管道的主 要输气工具, 压缩天然气运输车是重要的设备, 尽管 已经出现并有使用实例, 但仍然不适应小规模的天 然气供应。因此需要对小城镇的天然气化采用集群 式供气模式, 尤为重要的是需要对压缩天然气运输 工具的规格、安全性等建立相应的标准和规范。
为例, 全市建制 镇 581 座, 人口只 有约 1 000 @ 104 人。约 400座小城镇的总人口为 200 @ 104人左右, 平均每镇的人口只有 0. 5 @ 104 人左右。如果按照 每户 3. 5 人计 算, 大 约为 1 400 户。实际 上大 约 70% 的小城镇人口还不足 3 000 人, 东部发达地区 的规模相对大一些。
第 26卷 第 11期 2006年 11月
燃气输配与储运
煤气与热力
GA S & HEAT
V o.l 26 N o. 11 N ov. 2006
小城镇天然气供应模式分析
彭世尼 1, 周茂林 1, 黄 强2
( 1. 重庆大学 城市建设与环境工程学院, 重庆 400045; 2. 重庆燃气集团有限责任公司, 重庆 400020)
Abstract: The deve lopm ent pattern of centralized supply of natura l gas and CNG supp ly techno logy in sm a ll towns are presented, the operat ing m odel o f gas supp ly system is established, and the characteristics of gas supply system are ana lyzed.