天然氣與管道液化氣的轉(zhuǎn)換技術(shù)

陳裕海

【摘要】在城市的燃?xì)夤?yīng)中不僅要確保安全可靠，而且還要保持清潔無污染。而只有天然氣就可以同時(shí)滿足這些要求，所以說在城市的燃?xì)夤┙o中天然氣將成為主氣源。為了實(shí)現(xiàn)城市天然氣的供應(yīng)，需要對(duì)以液化氣氣化管道或者是液化氣摻混空氣管道供應(yīng)方式的城市逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴夤?yīng)。本文探討管道液化氣轉(zhuǎn)換成天然氣的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】天然氣；液化氣；管道；轉(zhuǎn)換技術(shù)

引言

在城市中，燃?xì)夤┙o是一項(xiàng)關(guān)乎民生的重要工程。在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的發(fā)展進(jìn)程中，需要大力推進(jìn)城市天然氣的供給。為了實(shí)現(xiàn)城市統(tǒng)一天然氣供給，需要改進(jìn)城市燃?xì)獾墓┙o方式。但是，為了實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤┙o方式的徹底改造這個(gè)目標(biāo)需要考慮多方面的因素，其中最主要的還是要正確處理好天然氣和管道液化氣之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)。

1.天然氣和管道液化氣的概述

1.1天然氣

天然氣的成分主要是甲烷和乙烷，其特點(diǎn)主要有：第一，具有較高的熱值，達(dá)到每標(biāo)方33.35～～41.85兆焦。第二，開發(fā)的成本比較低。第三，產(chǎn)量高、輸氣的壓力比較高。第四，毒性比較小。因此，天然氣可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。

1.2液化氣

液化氣的成分主要有丁烷、丙烯和丁烯等三種。其特點(diǎn)主要有：第一，熱值比較高，達(dá)到每標(biāo)方87.9～108.9兆焦。第二，在常壓下液化氣是一種氣體，但是一旦增加到0.79～0.97兆帕?xí)r，液化氣就會(huì)變成液體的狀態(tài)。第三，使用方便。

但是必須要重視的是雖然這兩種氣體都沒有一氧化碳的成分，但是，當(dāng)它們?nèi)紵怀浞值臅r(shí)候就會(huì)形成一氧化碳。

2.概述燃?xì)饣Q性的內(nèi)容

對(duì)城市燃?xì)膺M(jìn)行互換主要是出于兩方面的考慮：一是使原有燃燒設(shè)備的熱負(fù)荷值保持不變，二是確保燃燒設(shè)備燃燒穩(wěn)定。也可以說是不同的燃?xì)庠谥脫Q時(shí)對(duì)燃具設(shè)備所產(chǎn)生的適應(yīng)性。具體的內(nèi)容是指，在不做任何調(diào)整的情況下，城市現(xiàn)有的燃?xì)庠O(shè)備如果可以適用于天然氣的話，就說明了這兩種燃?xì)饩邆淞嘶Q的性質(zhì)。例如，燃?xì)庠O(shè)備的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如果是以A燃?xì)馊紵浞忠约鞍踩紵秊榛A(chǔ)的，但現(xiàn)在需要將A燃?xì)庵脫Q成B燃?xì)?，那么在不需要作出任何類型的調(diào)整下，燃?xì)庠O(shè)備不僅可以使B燃?xì)獾玫匠浞职踩厝紵?，而且還可以使燃?xì)庠O(shè)備的有償使用壽命得到保證，這就說明了可以將A燃?xì)庵脫Q成B燃?xì)鈦?。在這個(gè)互換性的過程中，A燃?xì)饩褪腔鶞?zhǔn)氣，B燃?xì)饩褪侵脫Q氣。

3.概述液化氣集中管道的供應(yīng)方式

3.1用途與規(guī)模

在區(qū)域性比較小的地方或者是城鎮(zhèn)小區(qū)一般適用液化氣氣化集中管道的供應(yīng)方式。因?yàn)闅饣镜墓夥?wù)受到其半徑的影響，正常情況是2公里，大約可以服務(wù)l萬的用戶。而液化氣摻混空氣集中管道的供應(yīng)方式一般適用于中小規(guī)模的燃?xì)鈿庠础?/p>

3.2混合氣中的液化氣和空氣之間的比例

混合氣具有多種的使用性質(zhì)，因此需要根據(jù)其具體的用途來確定液化氣和空氣之間的混合比例。但無論哪種比例都必須要滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定。

3.3輸配方式和壓力級(jí)制之間的關(guān)系

第一，輸配方式。液化氣集中氣化管道供應(yīng)在選擇輸配方式時(shí)需要根據(jù)其的供氣方式、供氣氣質(zhì)、供氣規(guī)模和供氣區(qū)域來進(jìn)行。一般情況下都是以二級(jí)、三級(jí)系統(tǒng)為主。而液化氣摻混空氣集中管道的供應(yīng)方式則以二級(jí)系統(tǒng)為主。第二，壓力級(jí)制。燃?xì)獾妮斔蛪毫χ饕腥齻€(gè)等級(jí)：高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)。

4.液化氣儲(chǔ)存的方式和天然氣的輸配系統(tǒng)

第一，地下儲(chǔ)存。液化氣主要集中在多孔結(jié)構(gòu)的地下構(gòu)造層里，除此之外，還可以儲(chǔ)存在廢棄礦井、含鹽巖層巖縫、人工開鑿坑道等。而天然氣的儲(chǔ)存方法則只有加壓和降溫兩種。第二，進(jìn)行低溫儲(chǔ)存。需要將天然氣實(shí)行冷凍使之成為液態(tài)，才能進(jìn)行儲(chǔ)存，而且在儲(chǔ)存時(shí)還需要建立LNG氣化裝置來確保儲(chǔ)氣調(diào)峰。第三，采用儲(chǔ)氣柜和球罐進(jìn)行儲(chǔ)存。第四，采用大量的埋地高壓管束和高壓輸氣干管等。第五，確保有足夠的代用天然氣。這主要是用來作調(diào)峰或事故應(yīng)急之用的。

4.天然氣與管道液化氣的轉(zhuǎn)換

綜上所述，天然氣與管道液化氣的轉(zhuǎn)換是一個(gè)系統(tǒng)工程，需綜合考慮輸配、儲(chǔ)存、用氣等各個(gè)方面，選擇具有超前性、可操作性、先進(jìn)性的優(yōu)化方案。轉(zhuǎn)換中應(yīng)研究下列幾點(diǎn)。

4.1燃?xì)饪煞窕Q

在選擇方案中，應(yīng)首先研究與分析，己使用的燃?xì)馀c天然氣可否互換。通常，判斷燃?xì)獾幕Q性，采用燃燒特性中華白數(shù)（熱負(fù)荷指數(shù)）W表示。兩種燃?xì)饣Q時(shí)，W的變化應(yīng)不大于±5-10%。當(dāng)兩者燃燒特性相差較大時(shí)，并應(yīng)考慮火焰特性，如離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等，計(jì)算燃?xì)獾娜紵齽軨p。以確定不同W和Cp的燃?xì)?，在燃具上的互換范圍和可否互換，各類燃?xì)獾娜紵匦灾笖?shù)（W和Cp）均有一定控制的波動(dòng)范圍。

對(duì)于使用液化氣氣化管道集中供應(yīng)方式的，因液化氣與天然氣的W、CF值相差很大，兩者不能互換，原有的氣源必須廢除，燃具需更換。而使用液化氣摻混空氣管道集中供應(yīng)方式的，如供氣技術(shù)參數(shù)與天然氣特性相近或作適當(dāng)調(diào)整配比，W、Cp在規(guī)定購控制波動(dòng)范圍內(nèi)的，兩種燃?xì)饪梢越榆?，燃具可以適應(yīng)。

4.2輸配系統(tǒng)的改造

在編制、實(shí)施天然氣供氣規(guī)劃時(shí)，必須分析原有的輸配系統(tǒng)，是否適用或需改造。對(duì)液化氣氣化站、中、小型混氣站，不宜保留，原有輸配管網(wǎng)可作為天然氣庭院、街坊管道，對(duì)口徑偏小的需作改造。對(duì)大型混氣站，包括聯(lián)網(wǎng)的輸配管網(wǎng)，應(yīng)充分利用，舊管道（特別是鑄鐵機(jī)械、承插式接口管道）可采用內(nèi)穿PE管、U型PE管與鋼管清通等改造工藝，以提高輸氣管網(wǎng)的運(yùn)行壓力，減少投資。

原有調(diào)壓、閥門與輸配附屆設(shè)施，應(yīng)根據(jù)天然氣的設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求，進(jìn)行更換與改造。

原有用氣管道或者絲扣鍍鋅鋼管，應(yīng)檢查絲扣的密封材料。對(duì)于不適用天然氣干氣的，需采取防止泄露的技術(shù)措施。

天然氣的用戶置換與原有輸配系統(tǒng)的改造，需要切、調(diào)、同步、有機(jī)的結(jié)合，對(duì)于有多個(gè)氣化或混氣站的城市，并非簡單的小區(qū)聯(lián)網(wǎng)，即可實(shí)施天然氣化。因此，實(shí)施天然氣轉(zhuǎn)換前，應(yīng)將供氣范圍劃成若干個(gè)改造區(qū)域，分塊、分步的轉(zhuǎn)換，確保供氣的安全與不間斷，并制訂相應(yīng)的應(yīng)急措施。

4.3儲(chǔ)存與調(diào)峰

采用液化氣管道集令供氣方式，其燃?xì)鈨?chǔ)存與調(diào)峰，主要是調(diào)節(jié)LPG氣化器開啟臺(tái)數(shù)與輸氣壓力，不設(shè)儲(chǔ)存設(shè)施。當(dāng)轉(zhuǎn)換為天然氣時(shí)，除需上游配套的天然氣季節(jié)調(diào)峰設(shè)施外，月、周、日、時(shí)的調(diào)峰，需由燃?xì)怃N售系統(tǒng)考慮。根據(jù)供氣規(guī)模，一般可采用高壓管道、管束、球罐儲(chǔ)氣或保留混氣站生產(chǎn)代用天然氣，選擇各個(gè)方案需要進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析與比較，并符合設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求。

4.4制訂合理的天然氣銷售價(jià)格

各地液化氣氣化或混氣的成本和銷售價(jià)格相差較大，在實(shí)施天然氣轉(zhuǎn)換中，應(yīng)根據(jù)能源互補(bǔ)性、可替代性與品位的差異，制訂各類能源之間的價(jià)格導(dǎo)向與合理比價(jià)。并利用經(jīng)濟(jì)杠桿，考慮企業(yè)效益、用戶的承受能力和投資利潤、利稅率等，確定天然氣的銷售價(jià)格。如原有燃?xì)怃N售價(jià)格較低、調(diào)整幅度較大，難以一次到位對(duì)，至少應(yīng)達(dá)到微利保本。

5.結(jié)束語

由此可見，天然氣和管道液化氣之間的轉(zhuǎn)換不是一個(gè)單一的工程，而是系統(tǒng)工的程。因此，在置換時(shí)必須要對(duì)輸配、儲(chǔ)存以及用氣等方面進(jìn)行綜合的考慮，經(jīng)過分析對(duì)比最后才能確定所采用的方案不僅具有超前性，而且還具有可操作性以及先進(jìn)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在各大城市中都使用天然氣這種安全清潔的氣源。

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