城市天然气输配方案的选择

吴晓明

（青海建筑职业技术学院，青海西宁 810012)

对于燃气输配方案来说，其对工程运行质量及经济指标有着决定性的影响，因此在城市天然气项目工程的设计工作中，必须要将其作为核心来对待。在对城市天然气输配方案进行选择时，需要从多个方面来对不同方案进行技术性与经济性的比较，包括管道走向、项目年用气量、工艺流程、调峰储气方式以及压力级制等，以此确保所选的城市天然气输配方案能够具备理想的性能价格比，进而为项目带来更高的运行效益。为此，本文便分别将宜昌、淮南和芜湖这三个地区的城市天然气建设工程作为分析实例，以探讨城市天然气输配方案的具体选择。

1 项目用气量分析

在城市天然气输配方案中，用气量的高低对项目方案是否可行有着决定性的影响，同时也是决策者作出正确投资决定的重要依据。在对城市天然气输配方案的年用气量进行计算时，需要用到气化率和居民用气量这两个基础性参数，通过大量调查可以了解到，我国江南及华东等地区的大部分中等城市中，其居民生活用气量指标每年每人可达到1 675～1 884MJ，例如在芜湖市，2015年至2018年，每人每年的人工燃气用气量指标是1 717MJ，而淮南市和宜昌市每人每年人工燃气用气量指标则分别为1 884MJ和1 800MJ，如果用户采用LPG，则其每人每年的人工燃气用气量指标则可降低至1 675MJ。由此可见，如果中等城市中存在管道燃气经营，或是有较长用气历史，则需对其近三年的城市发展规划数据以及用气统计数据进行参考来确定。如果城市中没有管道燃气，则需结合城市居民的其他燃料耗热水平、城市经济发展水平、气候条件及居民生活习俗等来确定，同时还要参考与该城市相邻近且耗热状况类似的其他城市的用气统计数据进行分析后方可确定。

在对气化率这一基础性参数进行确定时，需要全面调查项目所处地点的燃气市场，了解燃气开户数、管道燃气增长趋势等，并且还要明确天然气和可替燃料所具有的比价关系，确定民众的消费水平及收入水平，同时还要关注政府在天然气使用上所出台的相关优惠政策，该城市的近期、中期及远期规划目标等。除了要对天然气售价、市场开拓难度、用户消费能力、城市人口变化等情况进行考虑以外，还要对居民生活质量的改善，用气量及气化率不断增长等发展趋势进行综合考虑，将近期和远期规划进行有机结合，深入分析与比较上述调查资料，同时实施定量、定性两种预测方法，将定量预测作为主要手段，以此预测未来5～10a的天然气市场销售及需求潜量，这样才能对居民气化率进行合理确定。通过开展深入的市场调查和预测，对淮南、芜湖以及宜昌这三个城市天然气输配方案的居民用气量指标进行初步设计，其在2019—2021年，居民用气量指标为每人每年1 884MJ，而在2022—2024年的三年间，居民用气量指标为每人每年2 093MJ，在2025年以后的远期规划中，居民用气量指标为每人每年2 303MJ，并且依据城市发展情况，还调整了工业、民用及商用等用户的气化率，以此实现对这些项目建设投资及年用气量的大幅削减，从而为城市天然气输配方案的性能价格比的最优化选择打下了坚实的基础。

2 燃气输配系统储气方案的选择

2.1 调配系统储气方案对比分析

当前，位于上游的天然气管道企业只能对其下游用气城市的月与季节的调峰问题进行解决，而对于用气城市来说，要通过对储气设施进行建设来实现日、时调峰。球缸储气与管道储气是主要的两种储气方式，在对调峰储气方案进行确定时，往往要选择或组合这两种储气方式。对于芜湖、宜昌以及淮南这三个用气城市，其均通过管道储气方式或是球罐和管道共同储气方式来实现调峰储气。通过对管径、容积及压力条件有不同差异情况下的上述两种方案的技术经济性进行论证，可以确定宜昌与淮南都是通过管道和球罐共同储气方案来实现日、时调峰的。而芜湖的用气量在一期较低，所以通过管道储气进行调峰，但在二期则需由管道和球罐共同储气来进行调峰，这样可节省投资，并可保证功能完整，能够较为容易的实施，可使前期投资压力得到有效缓解。

2.2 不同方案的投资影响分析

项目投资规模的大小在很大程度上受到所选调峰储气方案的影响。在欧美国家，通常是利用管道储气来作为储气调峰方案的，不过要想选择管道储气调峰方案，则需有两大前提条件得到满足，其一是项目建设资金必须保证充足，其二是门站入口压力需要超过3MPa，供气压力只有达到2.5MPa以上时，才能确保该方案的技术经济性可行。对于上述两个前提条件，我国城市还尚不能满足，而且城市管网中长输管道有着较低的进气供气压力，如果选择管道储气调峰方案，则要应用非常大的管径，但这会使项目投资大幅增加，并且选线困难性极大。因此，在门站交气压力较低时，需要将球罐和管道共同储气调峰为最佳方案。

3 燃气输配系统压力级制方案的选择

3.1 确定输配压力

城市天然气的供气依赖于高压管道，而且高压管道具有储气和输气两种功能，因此在选择高压管道时，必须要根据近期实际用气量以及远期规划目标来确定。当前，门站交气压力只有1.6MPa，因此宜昌、芜湖以及淮南这三个城市的天然气高压管道选取中，其近期输气压力值设定为1.6MPa，而设计压力则确定为2.5MPa，以确保后续发展有足够空间。

3.2 常用管网输配压力级制分析

输气配气是中压管网的重要功能之一，其在燃气输配系统中的占比较大，并且管径大小以及输配压力级制会对输配管网投资有直接影响。输配压力级制主要分为中-低压两级系统以及中压一级系统。对于中-低压两级系统，其敷设较为容易，不过维护与管理难度较大，如果输气量相同，则其投资额要比中压一级系统高。而中压一级系统则有着较高的输气能力，其不需要较大管径，可降低10%至20%的管道长度，因此能够节约管材，有效节省投资，并且其可通过柜式或箱式装置来进行调压供气，可确保供气压力稳定，这能够使用具燃烧效率提高3%左右，因此可使一氧化碳的排放量有效减少。在宜昌、淮南和芜湖三个城市中，其既需要对天然气输配管网进行新建，同时还要对现有的燃气管网进行改造，通过结合其供气情况及近中远期的发展规划，在燃气管网新建部分，需要应用中压一级系统来进行调压供气，而现有燃气管网则需通过中-低压两级系统来进行供气，等到报废后对管道进行新建时，再选择中压一级系统供气方案。

在对输配运行压力进行确定时，需要结合芜湖、宜昌两城的远期规划目标，以使天然气压力得到充分利用，将中压管网的设计压力值设定为0.4MPa，而在近期运行中，管网压力则应设定为0.35MPa，在实施水力计算时则需以起点压力 0.35MPa来计算与校核。对于淮南来说，其中压管网的设计压力以及水力计算时的起点压力则设定为0.25MPa，通过加大高中压管道的压差来最大限度地提升高压管道储气能力。

4 结语

总而言之，城市天然气输配方案的选择不仅关乎整个工程的运行质量和经济指标，而且也对城市居民的日常用气有着很大影响。在选择天然气输配方案时，必须要明确项目的用气量与气化率，并结合城市在近、中、远期的发展规划目标来选择具有最优技术经济可行性的实施方案，以确保整个项目的建设能够获得应有的经济与经济效益。