刘伟 郝瑞梅
(1.华港燃气集团有限公司,河北任丘062552;2.中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552)
某分输支线管道工程不同管径调峰储气能力的计算
刘伟1郝瑞梅2
(1.华港燃气集团有限公司,河北任丘062552;2.中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司,河北任丘062552)
分输支线管道工程,一般由城市燃气运营商建设或运行,可充分利用其管径及压力起到调峰储气的作用。通过对不同管径、压力的管道计算表明,对储气调峰能力影响最大的为压力,其次为管径。建议在满足安全及规划的前提下,尽量提高管道的设计压力,以充分的利用管道的压力能。
分输支线;调峰;储气;不均匀系数
该分输支线管道的上游管道为西气东输冀宁联络线,该线属于中石油管理,而本项目属于城市燃气运营范围,按照一般的供气职责划分,上游考虑季节调峰,城市燃气运营商考虑日、小时调峰[1]。
上游的供气方式为:在不同季节日、小时均匀供气。分输站出站流量恒定(3.28×104m3/h),但出站压力随着用户的不均匀用气不断变化,但要求最高压力不能超过4.0 MPa。
下游日、小时用气不均匀,因此需要建设一定的储气设施,以满足用气低谷、高峰时的输气需求。本文主要分析是否可充分利用分输支线管道满足用户的调峰需求。
因无日不均匀系数,因此不测算日调峰气量。
24小时用气量及不均匀系数见表1、图1。
按照上表计算,则在一天内该项目需要的调峰气量为:19.62×104m3/d。
24小时实时用气量见图1。
图1 某分输支线用户24小时用气量
表1 某分输支线用户24小时用气量
计算时,按照管径从小到大、同时匹配不同的压力等级。采用英国ESI公司的输气管网瞬态模拟软件PIPELINE STUDIO 3.5版对各工况进行模拟。
(1)方案1:选取管径为Φ219.1(起点流量恒定,终点分输站出站流量恒定(3.28×104m3/h),出站压力不超过4MPa):
从图2、图3可以看出,由于受到出站压力的限制,软件自动更改了分输站的分输流量和用户的小时不均匀性,实际上为目前城镇燃气运行单位经常采取的手段,即在冬季储运设施不满足调峰的情况下,要求工业用户限时生产,缩小峰值。
(3)钻井液处理剂加量的数字化。对每种药品的性能及配伍性进行深入研究,实现每个井段加入量的数字化。避免处理剂不配伍,反复加入处理剂等问题的出现,节省成本,降低劳动强度。
(2)方案2:管径为Φ219.1(起点流量恒定,终点分输站出站流量恒定(3.28×104m3/h),但出站压力随着用户的不均匀用气不断变化)。
图2 方案1起点、终点流量变化图
图3 方案1起点、终点压力变化图
图4 方案2起点、终点流量变化图
图5 方案2起点、终点压力变化图
由图5可以看出,要满足调峰的要求,在选取Φ219.1管径时,出站压力需达到约19.9MPa,远远超出了管道的设计压力,方案不可行。因此需要继续放大管径。
3)方案3:管径为Φ406.4,设计压力为6.3MPa。
图6 方案3起点、终点流量变化图
图7 方案3起点、终点压力变化图
图8 方案4起点、终点流量变化图
图9 方案4起点、终点压力变化图
由图6看出,在管径选择Φ406.4、设计压力6.3MPa时,管道分输流量不能实现均衡供气,有较小波动。仍然不能完全满足调峰储气的要求。因此继续加大管径。
4)方案4:管径为Φ457,设计压力为6.3MPa。
从图8、图9可以看出,设计压力提高至6.3MPa,管径Φ457可满足调峰的需求。
为进行方案对比,选取管径提高、压力降低进行对比。管径提高至Φ610、压力降为4MPa进行对比。
5)方案5:管径为Φ610,设计压力为4MPa。
图10 方案5起点、终点流量变化图
图11 方案5起点、终点压力变化图
从上图可以看出,当管径达到Φ610、设计压力降为4MPa时,供气量、用气量、压力均满足分输站和用户的要求。
通过方案1和方案2的对比可以看出,在管径较小的情况下,若考虑满足调峰储气的要求,压力会急剧上升。
方案4和方案5的线路投资对比如下:
方案4(Φ457、6.3MPa、20.98km)方案5(Φ610、4MPa、20.98km)耗钢量(t)1469.02投资(万元)2622.5 2214.64 3568.3
方案4明显投资较低,但设计压力超过了上游给定的最高分输压力。
调峰设施的建设:因单独征地建设高压球罐费用较高,因此城镇燃气建议考虑利用分输站~门站段管道进行储气,门站后中低压管道由于压力较低,储存能力较小。
从上文可以看出,管道的储气能力最敏感的因素为压力,其次为水容积。在该项目中,在设计压力4MPa时,管径必须达到Φ610才能勉强满足小时调峰的需要,若将设计压力提高至6.3MPa,则管径降低Φ457时基本满足该项目小时调峰需要。冀宁联络线设计压力10MPa,分输站的分输压力完全具备提高的可行性,因此充分利用上游管道的高压能量,尽可能多地为下游城市提供调峰用气,会大大减少下游城市调峰设施的投资[2]。
根据相关文献[3],气源压力为1.6MPa时,选用高压球罐储气比较经济;气源压力为1.6~3.5MPa时,应进行高压管网和球罐储气比较;气源压力大于3.5MPa时,应选高压管网储气调峰。
[1] 城镇燃气设计规范GB50028-2006[S].
[2] 吴创明.城市天然气输配方案的选择[J].煤气与热力,2004,5(24-5).
[3] 王学军,林敬民,沈永良.管道储气调峰的投资与经济分析[J].煤气与热力,2003,23(4)225-227.