常州新奥燃气有限公司天然气供气调峰设施

袁 轩

（江苏省盐城新奥燃气有限公司，江苏 盐城 224000）

1 前言

天然气和水以及电一样，有一个高峰使用时段和低谷使用时段。 从一年来看，由于冬天通常用天然气取暖，造成冬季天然气使用量甚至能达到夏季的几倍；而一天中，白天的用气量通常比夜晚要高。如果天然气使用高峰与低谷偏差过大，会造成天然气存储和运输等一系列问题，而采取主动和被动手段，例如增加夏季用气客户等，将天然气峰谷比降低，就是天然气调峰。

常州新奥燃气有限公司成立于2003年5月， 拥有武进区燃气独家经营权。 截止到目前，已铺设高压管网95.62Km，中、低压燃气管道554.82Km，管网覆盖用户达50 万余户，已经有26 012 户居民用户和302 户工商业用户用上了清洁、 便利的天然气。日用气量达100 万Nm3。 根据当前发展速度和未来规划，到十二五规划期末，日高峰用气量将达到200 万Nm3。

经统计，常州武进当前时调峰量为日用量的15%，即15 万Nm3，到十二五规划期末，调峰量约为30 万Nm3。

由于当前常州新奥还没有一个有效的调峰措施，导致每日高峰时段用气不足，低峰时，气量又过剩，造成很大的运营风险和经济损失。 因此，制定有效的调峰措施迫在眉睫。

2 调峰措施

2.1 调峰措施类别

调峰措施可以从供气与用气这两个方面来考虑。 供气方面可采取的调峰措施主要有：调整产气井数，调整干线输气管道的运行方案，利用长输管道末段储气，采用地下储气库，建立调峰型LNG 厂，利用LNG、LPG 及其他辅助气源，高压管道储气，高压管束储气，高压储罐储气等等。用气方面可采取的调峰措施主要有：选择一些可切换多种燃料的工业企业（如发电厂）作为缓冲用户，要求居民配备相应加热装置（如电炊具）。

根据常州新奥的具体情况，可采用的调峰方案有：建立调峰型LNG 厂、利用LNG 作为辅助气源、高压管道储气、高压管束储气、高压储罐储气。

2.1.1 高压储罐储气

储气罐通常为建在地面上的钢罐。 根据储气压力的大小，储气罐分为低压罐和高压罐。 低压储气罐又叫气柜，其储气压力恒定并接近大气压，罐内的储气压力一般为l～4KPa，最高不超过6KPa。气柜的储气空间是可变的，因而可通过储气空间容积的变化改变储气量。 高压储气罐的储气压力一般在0.8～2MPa 之间，其储气空间是固定的，可通过罐内压力的变化改变储气量。 大型高压储气罐一般为球罐。

2.1.2 高压管束

高压管束是一种高压管式储气罐，因其直径小，能承受更高的压力。 对管内所存储的天然气施以高压，利用气体的可压缩性及其高压下和理想气体的偏差进行储气，使储气量大大增加。

2.1.3 高压管道储气

用高压管道进行储气也是城市天然气进行储存的一种重要方式，一般为利用绕城高压环网进行储气。 通过对城市形成包围，既可以进行储气，又可以向城市供应天然气，有效地优化供气工程。

2.1.4 将LNG 作为辅助气源调峰

该种方式是从供气管网以外将LNG 运到靠近干线输气管道末端的LNG 储库，当干线输气管道的输气流量不能满足用户需求时， 将作为辅助气源的LNG 再气化并输入到供气管网中去。

2.1.5 建立调峰型LNG 厂

在干线输气管道末端附近建一个与该管线相连的调峰型LNG 厂，它同时具有天然气液化和再气化装置，还具有足够容量的LNG 储罐。 当管道输气流量大于用气流量且靠管道本身不能容纳多余的气体时， 多余的气体可以在LNG 厂液化并储存起来； 当管道输气流量小于用气流量且其本身不能弥补这个差异时，可以将LNG 厂储存的LNG 再气化，然后将其补充到供气管网中去。

2.2 调峰措施的确定

常州新奥的综合情况如下：一般来说，高压储气罐比气柜经济，地下储气管束比高压储气罐经济，而干线管道储气又比地下储气管束经济，因此，近二十年来国外很少建造天然气地面储罐（包括气柜）和地下储气管束。 而当前，常州新奥已建成投产一座LNG 储存气化站，配置了6 座150m3 水容积的LNG 储罐。 常州新奥正大力兴建LNG 汽车加气站，需要大量LNG 气源。

本着合理利用已有资源、减少投资的原则，综合考虑生产和利用效果，确定常州新奥采用高压管道储气、LNG 储存气化站作为补充气源、建立调峰型LNG 工厂相结合的调峰方式。

3 调峰设施

3.1 现有设施调峰能力

3.1.1 LNG 储存气化站

设有6个150m3LNG 储罐， 每小时气化量10 000Nm3/h。LNG 储存量约为51.3 万Nm3，若每天补气6 小时，则日调峰量可达60 000Nm3。

3.1.2 高压管道储气能力

门站出站压力按2.45MPa 考虑，管网满负荷运转，末端压力仅为0.356MPa，末端压力太低，不能满足正常用气，故该高压管道仅能起到天然气输配作用，不能起到储气调峰的作用。 只有川气门站前一段13Km，管径为DN500 的高压管道能够储气，该段管道最高压力按3.6MPa 考虑，最低压力按2.5MPa 考虑。

储气起始压力为3.6MPa， 储气结束压力分别按2.45MPa、1.8MPa、1.0MPa，长度为13Km、管径为DN500 管道储气能力分别为28 858Nm3、47 970Nm3、68 221Nm3。本方案按储气结束压力1.8MPa 考虑，即储气量为47 970Nm3。

3.2 需增设的调峰设施

3.2.1 调峰型LNG 工厂

液化天然气工厂是将气态天然气用压缩、净化处理、低温液化等工艺过程处理加工成液态天然气的加工工厂。 生产原料为气态天然气，由天然气管道引入，成品为液化天然气（LNG）。液化天然气工厂主要分为基本负荷型、调峰型两大类。 基本负荷型液化天然气工厂是指生产供当地使用或外运的液化天然气加工工厂；调峰型液化天然气工厂是指为调峰负荷，将低峰负荷时过剩的天然气液化储存， 在高峰时或紧急情况下再气化使用的加工工厂，是小流量的液化天然气装置，非常年连续运行，生产规模较小，其液化能力一般为高峰符合量的1/10。

液化天然气的生产工艺主要包括原料天然气的净化处理、天然气液化和天然气储存三个单元。 工艺流程如下图所示。

根据制冷方式，天然气液化流程可以分为：（1）级联式液化流程；（2）混合制冷剂液化流程；（3）带膨胀机的液化流程。

从上面的对比可看出级联式制冷循环能耗最低， 效率最高，但是系统的复杂程度最高，所以级联式制冷循环逐渐被混合制冷剂制冷循环代替。 带膨胀机的制冷循环虽然复杂程度最低，但是功耗最高，运行成本最高，经济性不好，而且使用了较多高速转动机械，降低了可靠性，和其他制冷循环相比不具有优势。而混合制冷剂制冷循环具有流程简单、适应性强、操作运行比较容易的优点，且功耗相对较低，目前被广泛采用。 因此工程中常推荐采用混合制冷剂制冷循环工艺。

常州新奥采取的LNG 调峰厂的制冷方式， 主要看上游气源。

若LNG 调峰厂每天开机12 小时，上游气源方均匀供气，供气量约100 万Nm3，按液化效率10%计算，则每天可生产液化天然气10 万Nm3。

3.2.2 高压管道储气

常州新奥计划在武进大道建设高压天然气管道，在储气最低压力1.8MPa 的情况下， 不同管径对应的储气量如下表所示（储气量单位：Nm3）。

管径（mm）储气能力（9MPa）储气能力（5.6MPa）储气能力（3.6MPa）600 201889 106553 50472 800 358914 189427 89729 1000 560804 295980 140201

3.2.3 LNG 储存气化站

常州新奥在现有LNG 储存气化站旁边增设4个150 m3LNG 储罐，并增加10 000Nm3/h 的气化装置1 组。 按每天6 小时补气考虑，每天可增加调峰能力60 000Nm3。

4 结论

根据常州新奥的具体情况及操作可行性，采取的调峰措施如下：

（1）高压管道储气：新建10Km 高压管道DN800，运行压力3.6MPa， 已建13Km 高压管道， 运行压力3.6MPa， 按最低压力1.8MPa 计算，总储气量为13.75 万Nm3。

（2）LNG 储存气化站：共建10 座150m3LNG 储罐，小时 气化量20 000Nm3。 按每天补气6 小时计算， 每天调峰能力12 万Nm3。

（3）调峰LNG 工厂：建立1 座调峰LNG 工厂，每日生产液化天然气10 万Nm3，小时气化量10 000Nm3。 按每天补气10 小时计算， 每天调峰能力10 万Nm3； 合计总调峰能力为35.75 万Nm3，能满足所需的30 万Nm3，能够满足常州新奥天然气调峰量的要求。

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