化學(xué)工程與裝備2012年第6期Chemical Engineering& equipment2012年6月壓縮天然氣的應(yīng)用研究吳中原(新疆新捷燃?xì)庥邢挢?zé)任公司,新疆烏魯木齊830011)摘要:天然氣是我國(guó)大力發(fā)展的城市氣源。由于受氣源和地理?xiàng)l件的限制,距離氣源或輸氣管線較遠(yuǎn)面用氣量不大的城鎮(zhèn),因鋪設(shè)長(zhǎng)輸管道投資較大,無法采用管輸供氣,因此,采用了非管輸供氣做為過渡氣源或永久氣源。綜合起來,壓縮天然氣(CNG)供氣技術(shù)在一定條件下有著明顯的優(yōu)越性。本文綜合介紹城鎮(zhèn)壓縮天然氣的發(fā)展,并對(duì)其適用性進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:壓縮天然氣;城鎮(zhèn);適用性我國(guó)天然氣現(xiàn)狀城市化將使基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)程加快,也將加快城市燃1.1燃?xì)馐褂矛F(xiàn)狀氣工業(yè)的發(fā)展。我國(guó)燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展起步較晚,而且發(fā)展速我國(guó)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程在不斷的加快,但在這一進(jìn)程中,資度一直很慢。這雖然與我國(guó)的石油與天然氣資源相對(duì)貧乏有源與環(huán)境問題非常突出。城鎮(zhèn)燃?xì)馐聵I(yè)發(fā)展緩慢是造成城鎮(zhèn)關(guān),但更重要的原因是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和生產(chǎn)力發(fā)展水環(huán)境污染(尤其是大氣污染)的熏要原因。長(zhǎng)期以來城鎮(zhèn)燃?xì)馄降拖隆?0年代到90年代由于國(guó)家對(duì)能源政策的調(diào)整以事業(yè)發(fā)展緩慢,基礎(chǔ)設(shè)施落后,很多地方的居民還使用煤爐及國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀況的好轉(zhuǎn)才使得燃?xì)夤I(yè)在城市的發(fā)展有所提做飯,有的甚至還采用植物秸稈等作為燃料,這不僅導(dǎo)致能高。源利用率低,同時(shí)產(chǎn)生了大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧根據(jù)國(guó)家發(fā)展燃?xì)夤I(yè)的規(guī)劃,預(yù)計(jì)到2015年,燃?xì)夤せ锏任廴疚?嚴(yán)重破壞了大氣環(huán)境質(zhì)量。為了協(xié)調(diào)好城鎮(zhèn)業(yè)的發(fā)展將以年增長(zhǎng)超過10%的速度增長(zhǎng),這一發(fā)展速度高社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系,提高人民生活質(zhì)于相同時(shí)期的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平。這既是改善環(huán)境、提高人量,優(yōu)化投資環(huán)境及提高城市的整體水平,急需改善城鎮(zhèn)的民生活水平的需要,也是擴(kuò)大內(nèi)需,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需用氣條件,提高清潔能源(尤其是天然氣)在城鎮(zhèn)的利用率。要。在這種情況下,相應(yīng)的發(fā)展條件也是具備的。我國(guó)燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展到目前為止,還主要是在城市的范作為燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展,城市民用燃?xì)獾氖褂梅蓊~僅僅是圍內(nèi),而且其發(fā)展規(guī)模相對(duì)狹窄,發(fā)展速度相對(duì)緩慢。但隨小部分,擴(kuò)展在其他領(lǐng)域的應(yīng)用以擴(kuò)大燃?xì)庠谀茉粗械慕Y(jié)著環(huán)境保護(hù)的呼聲逐漸提高,我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快構(gòu)比例,才是真正發(fā)展我國(guó)燃?xì)夤I(yè)的目的所在。我國(guó)與世燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展速度將有一個(gè)飛躍。界各地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)相差很大,必然導(dǎo)致了我國(guó)的城市1.2燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展與世界各國(guó)的城市環(huán)境狀況的極大差異。目前,我國(guó)制定的天然氣管輸供氣規(guī)劃中,僅考慮了規(guī)2城鎮(zhèn)使用壓縮天然氣的現(xiàn)實(shí)性模較大的城市,眾多城鎮(zhèn)則不在近期的考慮范圍之內(nèi)。我國(guó)2.1長(zhǎng)輸管線的限制天然氣資源相對(duì)匱乏,分布不均。地球上已探明的天然氣地長(zhǎng)輸管線的建設(shè)受城市氣化條件、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、用戶氣價(jià)質(zhì)儲(chǔ)量超過140萬億立方米,而我國(guó)已探明的天然氣儲(chǔ)量為承受能力等諸多因素的限制。長(zhǎng)輸管線的投資較大,適用于2.3萬億立方米,可釆儲(chǔ)量?jī)H占世界的1.丶%。陸上資源主要輸送較大氣量,以便于回收投資。這樣中東部一些氣藏探明集中在四川盆地、新疆二大盆地、陜甘寧盆地和青海等西部?jī)?chǔ)量小、生產(chǎn)能力低不穩(wěn)定的零散氣藏(如勝利油田、江蘇油地區(qū),海上資源集中在南海和東海。無法經(jīng)濟(jì)地通過長(zhǎng)輸管田、華北油田等)若采用管輸供氣方式,則僅能供給臨近城市線向許多的城鎮(zhèn)供氣、燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線是輸送天然氣的主要手而不敢遠(yuǎn)距離輸送,以節(jié)省風(fēng)險(xiǎn)性管線建設(shè)。段。但是很多小城鎮(zhèn)地區(qū)不適合用長(zhǎng)輸管線輸送天然氣。由此可見,遠(yuǎn)離天然氣氣源或天然氣長(zhǎng)輸管線且用氣量吳中原:壓縮天然氣的應(yīng)用研究159不大的城鎮(zhèn),由于天然氣長(zhǎng)輸管線投資大,因此無法采用管使用天然氣高昂的初裝費(fèi)也讓許多居民望而卻步。天然氣初道供氣。為解決小城鎮(zhèn)的燃?xì)夤?yīng)問題,許多情況下,采用裝費(fèi)都在3000元左右,從小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)狀況上看,這是極大常規(guī)的城市燃?xì)夤?yīng)方式是不合適的。常規(guī)的城市燃?xì)夤?yīng)地阻礙了小城鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)燃?xì)饣倪M(jìn)程的因素。中,許多大中城市的天然氣氣源供應(yīng)幾乎都是采用的管道輸城鎮(zhèn)天然氣的供應(yīng)主要是采用壓縮天然氣。壓縮天然氣氣方式,這種方式在城市臨近天然氣長(zhǎng)輸管線且用氣量較大供氣技術(shù)是一種氣源非管輸供氣技術(shù),將天然氣通過公路等時(shí),管線輸氣具有供氣穩(wěn)定可靠、便于運(yùn)行管理的優(yōu)點(diǎn),并運(yùn)輸方式運(yùn)到用氣地,為提高單趟運(yùn)輸量并降低運(yùn)輸成本,且在距離較近的條件下,良好的經(jīng)濟(jì)性是顯而易見的在氣源地將較低壓力的天然氣壓縮至2MPa的高壓后進(jìn)行運(yùn)隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平的提高,民用天然氣的發(fā)展逐漸從輸。因此,壓縮天然氣供氣方案相對(duì)于管線供氣方案,更適城市走向向城鎮(zhèn)。21世紀(jì)重要的能源基礎(chǔ)設(shè)施工程西氣東輸于向氣源相對(duì)較遠(yuǎn)、用氣規(guī)模不大的中小城鎮(zhèn)供氣。工程的建成為城鎮(zhèn)天然氣化的快速發(fā)展進(jìn)程提供了良好的條件。但是,城鎮(zhèn)尤其是小城鎮(zhèn)的天然氣供應(yīng)問題還存在著重小城鎮(zhèn)源種類及其所占比例要的技術(shù)障礙。從節(jié)省投資、安全可靠的角度,發(fā)展小城鎮(zhèn)的天然氣化從某種意義上說還并不是非常成熟的,這種情況的出現(xiàn),除了中國(guó)天然氣資源缺乏的原因之外,經(jīng)濟(jì)的、技天然氣其它觚源■天然氣術(shù)的和政策的等方面的問題也是目前小城鎮(zhèn)天然氣化進(jìn)程還濉化石氣非常緩慢的原因。液化石氣口其它能2.2城鎮(zhèn)供氣管道修建的不現(xiàn)實(shí)性對(duì)于城鎮(zhèn)來說,修建供氣管道是經(jīng)濟(jì)性很差的。由于長(zhǎng)輸管線的長(zhǎng)度與用氣量存在正比關(guān)系,當(dāng)用氣量沒有達(dá)到設(shè)圖1小城鎮(zhèn)資源結(jié)構(gòu)圖計(jì)規(guī)模時(shí),經(jīng)濟(jì)效益較差。目前我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)率較低,在達(dá)不到設(shè)計(jì)用氣量時(shí),很難保證投資的有效回收。并3.2壓縮天然氣的合理供應(yīng)方案且長(zhǎng)輸管線經(jīng)常穿越復(fù)雜地形,如過河、沿橋鋪設(shè)、穿越高等級(jí)公路等等。這些工程項(xiàng)目需要先進(jìn)的技術(shù)裝備,對(duì)工程人員素質(zhì)要求高。工程成本高,施工難度大,工期難以保證為保證輸氣正常運(yùn)行,保證輸氣管線、設(shè)備的完好率,長(zhǎng)輸管線需要專業(yè)人員日常維護(hù)和定期維修。按照我國(guó)的現(xiàn)行工35程成本,天然氣長(zhǎng)輸管線的年維護(hù)費(fèi)約占管線投資的58%。維護(hù)費(fèi)隨管線使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng),逐漸加大。C如上所述,天然氣長(zhǎng)輸管線的鋪設(shè),適合剛氣量大、用戶集中的地區(qū)。但是由于我國(guó)幅員遼闊,城市分散,人口密度相差很大,村鎮(zhèn)分布更加散亂。因此天然氣管線的建設(shè)初期必然以大中型城市為主,對(duì)于廣大的農(nóng)村用戶,只能做為圖2壓縮天然氣與管輸供氣成本比較遠(yuǎn)期發(fā)展用戶。壓縮天然氣技術(shù)可以作為天然氣長(zhǎng)輸管線的有效補(bǔ)充手段,在城鎮(zhèn)中采用具有很現(xiàn)實(shí)的意義。壓縮天然氣供氣與管線供氣方案的選擇主要用于城鎮(zhèn)的3城鎮(zhèn)中壓縮天然氣的適用性供氣規(guī)模和氣源與提供地的距離壓縮天然氣供氣方案中的3.1城鎮(zhèn)能源使用現(xiàn)狀成本包括了壓縮天然氣加氣站、運(yùn)輸槽車、配氣站、城內(nèi)管我國(guó)小城鎮(zhèn)的燃?xì)饣厩闆r是天然氣普及率極低。由網(wǎng)而管輸供氣方案中的成本在包括長(zhǎng)輸管道、門站、城內(nèi)管圖1可知在小城鎮(zhèn)中使用天然氣的比例僅為11.這是由兩網(wǎng)。從建設(shè)投資的角度進(jìn)行綜合比較已經(jīng)得出了如下基本結(jié)方面的原因造成的。小城鎮(zhèn)的天然氣管網(wǎng)覆蓋率低和使用天論:供氣規(guī)模相同的情況下,隨著運(yùn)距的加大,壓縮天然氣輸?shù)奶烊粴夤?yīng)管道吳中原:壓縮天然氣的應(yīng)用研究的增幅較大;當(dāng)供氣規(guī)模較小時(shí)(2萬戶),當(dāng)運(yùn)距超過一定時(shí)),所以運(yùn)輸年費(fèi)用隨運(yùn)距變化的曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,運(yùn)輸年費(fèi)距離時(shí)壓縮天然氣供氣方案優(yōu)于管線供氣方案,距離越大,用隨供氣規(guī)模階梯變化。壓縮天然氣供氣方案的優(yōu)勢(shì)越明顯;隨著供氣規(guī)模的增大(51000060000戶供氣規(guī)模的單位熱值運(yùn)輸成本隨運(yùn)距折萬戶),壓縮天然氣供氣方案優(yōu)于管線方案的運(yùn)距也增大線變化;單位熱值運(yùn)輸成本隨供氣規(guī)模呈波浪形變化;運(yùn)距在(300km)250km450km內(nèi),供氣規(guī)模為10000戶的單位熱值運(yùn)輸成本(1)管輸供氣方案(2萬戶)的燃?xì)獬杀境^5000戶的單位熱值運(yùn)輸成本,7000戶的單位熱值成本(2)管輸供氣方案(5萬戶)的燃?xì)獬杀緸楸疚目紤]供氣規(guī)模中單位熱值運(yùn)輸成本的最高值。(3)壓縮天然氣供氣方案(2萬戶)的燃?xì)獬杀?總結(jié)(4)壓縮天然氣供氣方案(5萬戶)的燃?xì)獬杀境鞘腥細(xì)獾目焖侔l(fā)展加快了小城鎮(zhèn)發(fā)展天然氣化的進(jìn)本文以某天然氣壓縮站的壓縮天然氣售價(jià)1653元/米3程,壓縮天然氣供氣方式的出現(xiàn)為加快這一進(jìn)程提供了有效作為儲(chǔ)配站壓縮天然氣的購(gòu)入價(jià)格,管輸費(fèi)暫時(shí)統(tǒng)一取為的技術(shù)手段,進(jìn)一步完善壓縮天然氣供氣系統(tǒng)的技術(shù)還有很0.40元/米3,由此得到壓縮天然氣供氣系統(tǒng)的總年費(fèi)用和單多工作。天然氣供應(yīng)大動(dòng)脈的建設(shè)形勢(shì)必將會(huì)給小城鎮(zhèn)的天位體積天然氣的成本。然氣化帶來明顯的變化。盡管小城鎮(zhèn)是農(nóng)村現(xiàn)代化的必由之總年費(fèi)用=(1.65+0.40)X365XQ+運(yùn)輸年費(fèi)用+調(diào)壓路,而在城鎮(zhèn)化的過程中,小城鎮(zhèn)的建設(shè)和發(fā)展情況與能源費(fèi)用的供給條件密切相關(guān)。因此,不斷地改善壓縮天然氣的供應(yīng)單位體積天然氣成本=1.6540.40+運(yùn)輸成本+調(diào)壓成本方式,使壓縮天然氣在城鎮(zhèn)中發(fā)揮重要的作用具有現(xiàn)實(shí)意義當(dāng)供氣規(guī)模為5000戶時(shí),壓縮天然氣供氣技術(shù)總年費(fèi)用隨運(yùn)距變化不是很敏感;當(dāng)供氣規(guī)模在10000以上時(shí),壓縮參考文獻(xiàn)天然氣供氣技術(shù)總年費(fèi)用隨運(yùn)距變化較敏感。主要是因?yàn)?000戶時(shí),儲(chǔ)配站每天的用氣量較小,用一種型號(hào)單輛槽車[1]張文淵.我國(guó)小城鎮(zhèn)面臨的生態(tài)環(huán)境問題及其對(duì)策[J]每天運(yùn)輸一次就可以滿足運(yùn)氣要求:供氣規(guī)模在1000戶以環(huán)境衛(wèi)生工程,2001上時(shí),由于運(yùn)輸方面的約束及壓縮天然氣槽車型號(hào)少、運(yùn)氣[2]李酞嘉,等.城市燃?xì)庑袠I(yè)‘十五”技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃量小、售價(jià)高等原因,導(dǎo)致隨著運(yùn)距的增大,運(yùn)輸年費(fèi)用增[J].城布燃?xì)?2002加,供氣規(guī)模越大,運(yùn)輸年費(fèi)用隨運(yùn)距增大而增加的越明顯。[3]周偉國(guó).CNG和LNG作為城市燃?xì)鈿庠吹膬?yōu)越性[J]、城輸年費(fèi)用隨供氣規(guī)模階梯變化。壓縮天然氣運(yùn)輸半掛市燃?xì)?1998車售價(jià)高、運(yùn)氣量小,當(dāng)供氣規(guī)模在7000戶以上時(shí),單輛壓[4]鄭海燕,付吉國(guó),楊俊杰.壓縮天然氣技術(shù)在城鎮(zhèn)供氣縮天然氣運(yùn)輸半掛車每天運(yùn)輸一次已不能滿足壓縮天然氣儲(chǔ)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力,2003配站每天的用氣量,需要單輛半掛車每天運(yùn)輸多次(運(yùn)距不超[5]玉建軍,等.瓶裝壓縮天然氣輸配系統(tǒng)工藝研究[J過200km時(shí))或多輛半掛車每天運(yùn)輸一次(運(yùn)距不小于250km城市煤氣,2001