管道调峰

关键词：

管道调峰（精选四篇）

管道调峰 篇1

1 调峰量的确定

1.1 正常工况下调峰量的确定

由于天然气用户利用性质的不同,使得各类用户的用气量情况往往是不均匀的,一般可以把天然气用户的用气不均匀性分为3类:月不均匀性(有时也称季节不均匀性)、日不均匀性和小时不均匀性。这些不均匀性可以用相应的系数来表示。根据各地区的用气结构和确定的各地不同用户的不均匀系数,按照不均匀系数和各类应用的用气量计算不均匀用气量和所需季节调峰气量。月调峰储气容积系数按下列公式计算:

式中,A为储气容积系数;ki为k>1的月不均匀系数;kj为k<1的月不均匀系数。

1.2 适应性工况下的调峰

当一条管道与其他管道相连或与管网相连时,工程设计中要充分考虑管道的适应性工况,使新设计的管道既要满足本管道沿线用户的用气需求,还要满足与他相连的其他管道的调峰需求。这样可使各条管道都能相互兼顾,确保用户安全稳定用气。

1.3 事故工况调峰

当输气管道向下游用户供气时,因上游气源突然关闭或由于管道、设备损坏等多方面原因造成的非正常停气,使得用户的用气量得不到保证。因此,在管道设计时,首先考虑管道的事故工况,通过与其他管道联网或减少用户用气量来确保管道安全供气。

2 储气调峰方式的选择

目前常用的调峰方式主要有以下几种。

2.1 管道自身调峰

输气管道自身具有一定的容积,在输气过程中,由于压力原因,管存量是不可忽略的。当上游气源中断或设备发生故障时,可以利用管道里的余压来驱动气体到分输用户。优点是调峰方式简单,易操作。缺点是管道储气量有限,调峰时间短。目前国内新建管道正朝着高压力、大口径发展,这在一定程度上,提高了管道自身的调峰能力。

2.2 地下储气库调峰

修建地下储气库是目前世界上最有效的调峰方式之一。它利用天然地质构造(如枯竭的油气田和含水层等)建造而成,具有维护简单、运行费用低、安全可靠等优点。缺点是用于调峰的地下储气库通常建在用气负荷中心附近,特别是受管道输气能力限制而供气不足的地方。美国是世界上储气库最多的国家,其次俄罗斯和加拿大,我国发展较晚。目前主要有大庆油田的喇嘛旬北块、大港油田的大张坨等几座储气库[1]。

2.3 LNG调峰

LNG调峰主要是利用LNG接收站、液化调峰站和卫星站。其优点是储运手段比气态天然气更灵活,车、船运输方式相结合,具有较高的灵活性。缺点是LNG接收端投资较高,很难与LNG供应方达成长期供货框架协议并且要有一个稳定的天然气消费市场,同时LNG接收站通常建在沿海一带,有一定的地域局限性。LNG储罐、液化器等设施造价也较昂贵。

目前日本和韩国通常利用LNG接收站进行调峰。美国等北美国家通常利用LNG液化站和卫星站进行调峰。我国LNG接收站近年来发展较快,主要建在广东、福建、江苏、上海、辽宁等地。这些LNG通过管线与国内主要输气管道连通,既能满足沿线用户的供气需求,又能起到很好的调峰作用[2]。

2.4 储气罐调峰

储气罐调峰主要用于对城市配气系统的昼夜或小时调峰供气,按储气罐类型可分为低压储气柜调峰和高压储气罐两类。由于目前城市供气管网压力多为高压或中压,低压储气柜已逐渐被淘汰。高压储气罐又可分为圆筒形储罐(卧式和立式)和球形储罐,由于其对材质和制造工艺的要求较高,使高压储气罐的工作压力受到限制,使其经济性大大降低[3]。

目前球形储罐正向大型化发展,国外已出现了直径为47.3 m,容积为5.5x104 m3的大型球罐,目前,我国采用进口钢材已能制造5 000～10 000 m3的大型球罐。

2.5 其他调峰方式

除了上述几种调峰方式外,还有上游调峰、管束调峰、LPG调峰、实行峰谷气价、发展可中断用户等调峰方式,这些调峰方式或受条件限制或受环境、投资等影响,只能在有限的条件下使用。

3 工程应用

西气东输一线管道全长3 900 km,干线设21座分输站,有3条支干线和20多条次支线,原设计输量120×108 m3/a,现增输改造到170×108 m3/a。与西气东输管道工程签订意向的用户主要分布在管道末端的900 km范围之内,涉及城市燃气、工业用户、化工用户、调峰电厂等用户类型,从管道运行及气源供气综合考虑,气源为每日均匀供气,由于用户范围跨越长江南北,不同城市用气月不均匀系数变化很大。其中,化工用户设备检修带来的月间断峰、调峰电厂间断运行带来的日间断峰及小时间断峰都对管道平稳运行产生极大的影响。根据所有用户的类型、用气特点和可能的用气量,确定不同的调峰方式是十分必要的。城市燃气用户日峰,小时峰可以利用城市高、低压管网进行调节,管道仅负责城市燃气的月峰调节。由于化工用户用气均匀,对管道调峰能力没有影响,当化工用户进入设备检修期时,化工用户的运行需要储气库配合共同完成。西气东输电厂用户分为调峰电厂和热电联供电厂两类。不同电厂有不同的运行特点,热电联供电厂全年均匀运行,对管道调峰能力没有影响;调峰电厂小时间断运行,而且存在日间断运行。小时间断运行产生的间断峰由管道自身的调峰能力调节,日间断运行需要的间断峰由储气库共同参与调节,电厂用户占所有用户的比例应根据不同电厂用户的用气特点、管道的调峰能力和储气库的容量及位置决定[4]。由此可见,由于各用户的用气用途各不相同,压力、流量的需求差别很大,调峰方式不是单一的,而是多种方式相结合。

4 结束语

储气调峰是天然气发展利用过程中必须解决的问题,中国目前处于起步阶段,一方面可以参考国外发展经验,在主要用户城市附近修建地下储气库和建设LNG调峰厂等设施;另一方面加快天然气长输管网和城市高压管网建设,形成纵贯全国的天然气管网。因此,合理地选择储气调峰方式,是城市天然气供应的保障,是城市天然气供应系统技术经济方案的综合体现。

摘要：天然气供气量与消费量在时间上不均衡的矛盾,将对供气系统和用户产生严重影响,解决这一问题的最有效方式是进行天然气的调峰。介绍了调峰量确定的依据,给出了主要的几种调峰方式,根据输气管道现有条件,提出了解决安全供用气问题的措施和建议。

关键词：输气管道,调峰,储气库,管网

参考文献

[1]陈永武,张鹏.城市燃气调峰与安全供用气[J].油气储运,2002,21(10):4-7.

[2]余洋.关于我国天然气调峰方式的思考[J].石油规划设计,2007,18(4):3-4.

[3]安家荣,刘惠.长距离输气管道储气调峰方式的选择[J].油气储运,2004,23(8):16-18.

靖西天然气管道末段储气调峰分析 篇2

假设在储气高峰点时黄陵站出站最高压力为P1max, 在用气高峰点时西安分输站进站最低压力为P2min。假设上游输气量稳定, P1max决定的管道沿线状态Pmax的管道容积为Vmax, 由终点最低允许压力P2min决定的管道沿线状态Pmin的管道容积为Vmin。则该状况下输气管道末段管段储气量为[2]:

其中, 推导输气管道不稳定流动方程组 (3) 、 (4) :

同理, 将第二种边界条件P (x) =P (L) =P2, 当P2=P2min时, 有P (L) =P2min代入方程组可得

将 (2) (、6) (、7) 代入 (1) 中, 整理可得管道末段管段储气量表达式:

式中:V—输气管末段的储气量, m3;Vmax—输气管末段储气结束时的储气量, m3;Vmin—输气管末段储气开始时的储气量, m3; L—输气管末段的长度, m;P—气体压力, P0=101325Pa;T—气体温度, K;Z—压缩因子;Q—气体流量, m3/s;Q1、Q2—起点站、终点站流出、流入的气体流量, m3/s;qi—沿线分输气量, m3/s;d—输气管道的直径, m。各下标为0的参数, 为天然气标准状态下的参数, 无下标的参数为管道运行状态下参数。

2管道末端储气量的计算及数值模拟

2.1黄陵压气站到西安分输站沿线的负荷分布

天然气从黄陵压气站分两条管路输送到到西安分输站X, HCX段 (管径为426mm) 为自然输气, HEX段 (管径为610mm) 可加压输气, 两条管线沿线A、B、C、D、E、F点都有分输气量, 两条管线同时给西安分输站供气。

2.2对HCX段和HEX段进行数值模拟

工况一:黄陵压气站开启天然气压缩机, HEX段加压输气, HCX段自然输气, SE与HEX分开运行, A、B、C、D、F处分销气量, 以上工况和表1数据为依据, 通过公式 (8) 计算HCX段、HEX段的储气量如表1。

黄陵压气站以稳定流量输出, HCX起点输出气量为630万方/日, HEX起点输出气量为150万方/日。图2中, 储存量呈上升趋势时说明供气量高于用气量, 储存值呈下降趋势时说明供气量小于用气量。当日20:00末站X处压力达到最低, 用气量达到最大值, 之后X末站压力开始反弹, 全线用气量也下降。 因此, 认为20:00天然气管道末端开始储气, 到早上6:00储气量达到最大, 两条管线的储气量为28万方, 6:00过后储气量大幅回落, 在8:00—18:00期间, 储气量在18:00达到最低, 只有10万方。

工况二:黄陵压气站未开天然气压缩机, 在用气高峰期时段14:00—23:00, SE与HEX连通, 并控制SE出口压力不大于3.0Mpa, 提高HEX段供气压力, A、B、C、D、F处分销气量, 通过公式 (8) 、 (9) 对表2中管段参数进行数值模拟, HCX段和HEX段的储气量如表2。

见图3, 当日22:00X末站压力达到最低, 用气量达到最大值, 之后X末站压力开始反弹, 用气量也下降。因此, 认为22:00天然气管道末端开始储气, 到早上4:00储气量达到最大, 两条管线储气量达到18万方, 在6:00—20:00期间, 储气量降低, 14点达到第一个低点, 20点达到第二个低点。在14:00—20:00期间, 天然气管道末端储气量均值为3万方/时, 最小值为1.5万方/ 时, X站在此期间所需调峰气量均值为7000方/时, 最大所需调峰气量为1.1万方/时, 可以看出此时段管道调峰能力达到极限。

3管道末端储气调峰能力分析

(1) 设定参数下储气量的动态求解。黄陵压气站设定HCX段和HEX段出站压力最大值均为5.5MPa, 西安分输站设定HCX段和HEX段天然气最小允许进站压力为1.5Mpa, 管长分别为167Km和172Km, 管道设计流量分别为143×104Nm3/d, 855× 104Nm3/d, 忽略管线沿线分销的气量, 通过公式 (8) 计算得到管段HCX和HEX的储气量分别为92.6×104Nm3和195.6×104Nm3。

(2) 工况一中开启了黄陵站天然气压缩机, 提高了HEX段的起点压力, 由4.2Mpa增压至4.9Mpa (全天平均值) , 储气量增加了约33×104Nm3, 较大的提高了管道末端的储气调峰能力。 工况二中利用连通SE段管线提高HEX段压力, SE段管线设计压力8.0MPa, 管输能力850万方/日, 此段管线担负起了储气库的职责, 为HEX段的调峰起到了保障作用。上述两种工况分别使用提高管道末端出站压力和连通SE段管线 (相当于储气库) 。

(3) 从黄陵压气站至西安分输站, 除首末站以外, B、D两处都可以将管线HEX和HCX连通, 可以均衡两段管线压力, 安全输气。另一方面, HCX段分输用户较多, 连通后可以提高其管段压力, 增强管段储气调峰能力, 保障下游用户供气。

参考文献

[1]李猷嘉.长输管道末段储气的计算与分析[J].煤气与热力, 2002, 22 (1) :8-11.

管道调峰 篇3

城市燃气有月、日、时的不均性, 而气源生产和供应一般是均衡的。为了解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾, 并保证各类用户总能得到足够流量和正常压力的燃气供应, 必须采取有效的调峰手段使燃气输配系统供需平衡。城市燃气调峰方式主要作用于储气设施, 该调节技术能够改变设置机动气源以及气源的生产能力, 并能够充分利用缓冲用户来发挥实际的调度作用。为便于分析城市天然气的调峰, 笔者以Y市某燃气公司的用气情况来作分析。

1城市管道天然气供应的储气工艺

国内城市管道在进行天然气供应的过程中所采用的储气工艺方式有5 种, 分别是液化天然气储气、高压管道储气、储气罐储气、地下储气库储气以及水合物形式储气。其中液化天然气储气通常采用低温常压的储气方式, 具体来说, 就是将天然气冷却至- 162℃ 后, 使之压缩成液化状态。高压管道储气是利用本身需要建设的各种输气管线, 在满足输气能力的同时, 适当增加管径, 这就使其具备了一定的管道储气能力。此外, 高压管道储气分为城市高压管道储气和长输管线末段储气。高压管道储气充分利用了长输管线末端压力较高的特点, 并且具有管径小、承压高的特点。其中城市高压管道储气是利用敷设在城市的高压城市管道进行储气的。而长输管线末段储气是利用最后一座压气站到终点配气站之间的长输管线进行储气的。储气罐储气是地上储气的主要设备。其是根据储气压力和储气结构来进行实际作用的, 市面上应用的储气罐主要被分为两种: 分别是高压罐和低压罐。其中高压罐储气有被称为定容储气罐, 其主要是通过几何容积进行固定的, 它有球形和圆筒形两种。而低压罐主要被分为低压干式罐和低压湿式罐。其中低压干式罐主要是由沿外筒上下运动的活塞、圆柱形外筒、底板以及顶板组成的; 而湿式罐的结构是在水槽内放置钟罩, 钟罩随着天然气的进出而升降, 并利用水封防止罐内天然气逸出和外面的空气进入罐内[1]。

2国内外城市管道天然气供应的储气现状

2. 1国外城市管道天然气供应的储气情况

2. 1. 1巴黎天然气供应储气情况

由于法国巴黎的天然气资源较为贫乏, 几乎完全依赖进口。针对这一问题, 法国政府在20 世纪末, 提出了天然气管道的战略储备概念。这就与欧盟制定的天然气10% 的进口量保持了一致。这就为巴黎天然气管道系统的规划与调度管理提供了天然气销售和生产等环节, 使得系统建设人员能够专注于保障天然气管网的可靠运行, 以此来维持管道天然气供用气平衡。这样一来, 巴黎的天然气管道系统就有权命令增减气量, 并具备限制或中断用户用气的功能。由于法国的管道天然气储备方式是以地下储气库为主, LNG储备为辅的。因而, 法国境内建有的15 座地下储气库, 其储气库的工作气量高达131 ×108m3, 比2012 年法国天然气总消费量的29% 还要多。在LNG储备方面, 法国境内建有3 座LNG的接收站, 其总的天然气储罐容量为84 × 104m3。由于巴黎市的天然气季节调峰是由地下储气库系统负责的, 因而, 其月、日、小时的调峰, 主要由管道天然气和LNG进行储气调峰[2]。

2. 1. 2 东京天然气供应储气情况

由于日本受环境条件限制, 将天然气列为石油的代替能源之一。目前, 天然气被应用于日本各大城市的燃气供应、工业建设以及电力系统等。以东京天然气供应储气情况为例, 东京的天然气供应主要是由东京燃气公司负责。从20 世纪70 年代开始, 该公司就在城市周边建设了3 个LNG接收站, 经调查, 其总罐容量高达450 × 104m3。东京这一国际大都市就是由这些接收站来承担天然气供应的。与此同时, 这些接收站也担负着天然气季节、月调峰功能。

2. 2 国内城市管道天然气供应的储气情况

2. 2. 1 天津市

天津市管道天然气主要是由9 座油田来进行供应的。这9座油田建设形成了东西南北全方位的供气格局。在2012 年总供气量为25. 9 × 108m3, 其中陕京线为主导气源。由于天津市的输配管网建设具有整体性, 因而, 现有各种压力级制管网高达10 000 km。其中高压干线超过1 000 km的储配站有5 座, 总储气能力已经达到了450 × 104m3。这些储配站主要作用于天津市的日、小时天然气调峰。随着天然气供暖用户的不断拓展, 天然气调峰需求在不断增大。为加强自身调峰能力, 天津市将规划新建储气设施和LNG接收站, 其目的是使市内的天然气储气能力达到1 800 × 104m3。对于管道天然气储备以及季节调峰方面的问题, 天津市采用中石油在天津大港地区建设的地下储气库的方式来进行具体控制[3]。

2. 2. 2 北京市

北京市的管道天然气储气量高达84. 1 × 108m3。然而, 由于北京的季节温差大以及冬季供暖需求等问题, 该市的夏季与冬季的用气量严重不均衡。具体来讲, 北京市的冬季用气量约占全年用气量的70% , 这从冬季日用气量是夏季的6 ~ 10 倍可以看出。北京市天然气季节调峰主要依靠大张坨地下储气库, 夏季注气, 冬季采气方式。而夏季日、小时调峰主要通过高压管道和高压球罐储气调峰来解决, 调峰能力为200 × 104m3。全市范围内筹划新建总罐容为17. 8 × 104m3的LNG储罐及配套设施, 探索开发建设地下岩洞储气库和凤营河地下储气库等。为应对日益增长的日高峰用气量, 应对寒流、气荒等事件的冲击, 提高应急调峰能力, 北京市燃气集团正积极着手加强天然气储备库的建设。

3Y市管道天然气供应中调峰的探讨

3. 1Y市管道天然气供应调峰量的确定

3. 1. 1事故调峰

当天然气管道进行由上游向下游供气时, 由于设备损坏、管道损坏以及不可抗力的因素而引起的非正常停气, 都会直接影响下游的实际供气状态。因而, 相关建设人员必须考虑气源的事故调峰[4]。

3. 1. 2日、时调峰量的确定

由于城市居民的生活习惯, 商业和一般工业企业用户的用气规律以周为周期的变化更为明显。所以, 绝大多数的居民用户与一般工业用户周一至周五工作, 周六和周日休息, 商业用户及饮食业周末用气量增加。因此, 根据月、周用气量来确定储气量更为合理。

3. 1. 3季节调峰量的确定

季节调峰是指将季节性供大于求时的余气量储存起来, 并将该储存量作为补充量, 在季节性供不应求时使用, 以达到总的供需平衡。

3. 2Y市管道天然气供应的调峰方法

3. 2. 1地下储气库调峰

地下储气库调峰是Y市管道天然气供应采用的调峰方法。具体来说, 其就是在用气的低谷时期, 将“富余”天然气储存起来, 并在用气高峰期采出, 这就在很大程度上保证了天然气的均衡生产。由于在Y城市的天然气用气量是低于输气系统供气量的, 因而相关建设人员采用压缩机把富余的天然气进行加压, 并通过燃气分配系统将其储存在高压地下储气井中。经研究结果表明, Y市在应用该种调峰方法后, 解决了长输管道上游发生突发性事故, 从而导致天然气无法使用的问题。同时, 还实现了投资成本低的管道天然气供应目标。

3. 2. 2 气田上游调峰

Y市采用气田上游调峰主要是用来解决用户用气不均衡问题的。具体来说, 该调峰方法是通过提高气田单井的产量来满足天然气使用用户需求的。此外, 在利用气田上游进行调峰过程中, 气田能够在短时间内增大单井生产压差, 这是提高天然气产量的有效解决措施。值得注意的是, 由于我国天然气市场环境中, 低渗、低产的底水气田较多, 如果增大井底的生产压差就会导致气藏能量过快地消耗, 严重的甚至会造成水淹。这种情况就使得气田生产的稳产期缩短, 从而导致气田的最终采收率下降, 严重影响了气田开发的综合经济效益。事实证明, 每种管道天然气在采用供应调峰方法时, 都具有一定的优劣性。如表1 所示, 为天然气供应调峰方法的应用对比数据。

4结语

综上所述, 对几种储气调峰方式进行比较后得出:高压管道和储气罐具有调节灵活、操作简便的特点, 是目前解决城市燃气小时不均衡性的主要方式。除此之外, 每种储气工艺都有其自身的优势和劣势, 因而相关建设人员应根据城市天然气供应的实际情况来进行合理选择。笔者通过对国内外采用的管道天然气供应储气方法进行阐述, 其目的是为其他城市进行天然气供应建设管理提供借鉴。事实证明, 只要根据城市管道天然气的储气情况来选择调峰或均衡的方式, 就能够为城市居民带来非常大的生活便利。

摘要：针对目前国内城市管道天然气供应过程中存在的问题, 分析了实际供应过程中储气的工艺方式并对调峰方面进行了探讨, 为相关建设人员提供一些理论依据。

关键词：城市管道,天然气供应,储气方式,天然气调峰

参考文献

[1]宋东昱, 田静.中国天然气储备调峰面临的挑战与对策[J].国际石油经济, 2014 (6) :39-45+112.

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[3]肖贵福, 曹伟武, 严平.城市天然气储存和调峰问题研究[J].大众科技, 2013 (6) :342-345.

管道调峰 篇4

(一) 用气高峰系数的确定

1. 居民和公建用户用气高峰系数的确定

用气不均匀性是城市燃气供应的重要特征, 用气高峰系数包括:月、日和小时高峰系数。用气高峰系数是确定天然气门站、输配管网和调压设施等储气、配气和输气能力的重要参数。

(1) 月高峰系数。影响合肥市居民和公建用户的月不均匀性主要有以下因素: (1) 季节的影响, 尤其是冬、夏季节水温的影响; (2) 国家法定节假日所在月份; (3) 旅游期的影响。根据合肥市历年用气的统计数据, 并参照国内使用管道燃气城市的统计数据, 确定合肥市月高峰系数Km=1.2。

(2) 日高峰系数。一个月或一周中的日用气量不均匀性主要取决于居民生活习惯、工作休息制度和气温变化等情况。根据我国一些城市的统计资料, 在一周中从周一至周四用气量变化较小, 而周五特别是周六、周日用气量有所增加, 根据合肥市历年统计数据并参照国内使用管道燃气城市的日高峰系数, 确定合肥市日高峰系数Kd=1.15。

(3) 小时高峰系数。居民和公建用户的小时用气不均匀性波动较大, 小时不均匀性与居民生活习惯、城市用气规模大小及工作休息制度有关, 根据合肥市供气规模及历年统计数据, 并参照使用管道燃气城市的小时高峰系数, 确定合肥市小时高峰系数为Kh=2.5。国内部分城市居民及公共建筑用户用气高峰系数见表1。

2. 工业及其它用户高峰系数的确定

(1) 城市工业用户。城市工业用户耗气量一般是均匀的, 城市工业用户的不均匀性是由其生产班制及节假日造成的。城市工业用户按年工作日290天计算, 小时高峰系数取1.2。

(2) 大工业用户。根据调查统计结果, 已调查的大型工业用户用气皆采用三班制连续生产, 年工作日365天, 小时用气高峰系数取1.2。

(3) 锅炉及空调用户。采暖锅炉及空调用户按年工作100天计算, 日高峰系数取1.2, 小时高峰系数取1.5;生产用锅炉年工作日按365天计算, 小时高峰系数取1.2。

(4) 汽车用气。汽车用天然气小时高峰系数取3。

(二) 储气与调峰气量

1. 计算月平均日用气量

根据合肥市年平均日用气量及各类用户高峰系数可计算出合肥市计算月平均日用气量如下表2。

2. 储气与调峰气量的确定

为解决城市燃气输配过程中的用气高、低峰, 城市然气供应一般由储气设备来解决, 特别是对于那些产气量或供气量恒定的城市燃气气源, 则需要建设一定规模的储气设施用来解决高峰时燃气供应不足, 而低峰时燃气又无处供应的情况, 利用储气设施采用低峰时储气, 高峰时供气的方法来平衡燃气的生产与供应的矛盾。一般情况下, 储气设施可以解决日、时的调峰问题。储气设施的规模可以用两种方法进行确定, 一种是根据经验储气系数计算确定, 一种是根据统计数据计算确定。按经验储气系数计算出的储气容积往往偏大, 较适合于人工煤气气源, 而对于天然气气源则采用按实际负荷统计数据确定调峰储气良较为客观合理。本文是根据合肥市多年的实际运行统计数据确定合肥市2010年的月、日、时不均匀系数。其中月不均匀系数为1.05, 日不均匀系数为1.03, 时不均匀系数为1.05。

3. 储气容积确定

(1) 季节调峰。天然气在使用过程中由于季节温差变化, 合肥市2010年月调峰量最大为346.18万米3/月, 所需要储气容积2010年为946.21万米3, 如此大的调峰量显然不适用于采用建设储气设施来解决, 所以季节调峰由上游供气单位来解决。

(2) 日调峰及小时调峰。合肥市2010年日调峰量最大为18.56万米3/日, 所需储气量为46.4万米3。小时调峰量为50619万米3/小时, 所需储气量为12.4万米3。

(三) 调峰储气方案

城市燃气的使用有着月、日、时的不均匀性, 作为一个城市的气源供应不可能完全按用气量的变化而随时改变, 为了保证按用户的要求不间断地供气, 必须考虑燃气供应与使用的平衡问题。

从技术、经济等角度分析, 合肥市原有的煤气、液化气储存设施不适应用于天然气调峰。

适合于合肥市的储气调峰设施有高压管道储气及高压储罐储气两种方案可选。

1. 高压球罐储气方式

在门站或储配站内建设多个大型高压球形储罐, 储存高压天然气, 用于城市用气调峰。

高压球罐储气在国内已有多年使用经验, 我国目前能生产的最大容积球罐为3000米3, 使用进口板材可生产4000米3、5000米3、10000米3球罐, 设计压力分别为1.57兆帕、1.29兆帕、1.01兆帕。本方案天然气储存将采用5000米3高压球罐储气方式, 5000米3球罐的储气压力定为1.2兆帕。

目前球罐正向大型化发展, 大型球罐采用高强度钢, 屈服强度达589～891兆帕, 这样可使壁厚降到40毫米以下, 不仅减轻了重量, 而且避免了整体热处理。

高压球罐储气方式具有储气量大, 施工方便, 便于集中安全管理, 同等容积下耗钢量少、投资小等优点, 缺点是需要占用一定数量的土地并要建设如消防等一系列辅助设施。

球罐储气容积的近似计算公式如下式所示 (不考虑压缩因子) :

式中:

V—储罐的计算容积 (米3)

Q—计算月平均日供气量 (米3/日)

η—储气系数

T1—储存年平均温度 (取289K)

T0—绝对温度 (273K)

P1—有效储气压力 (公斤/厘米2)

根据合肥市的储气规模, 选择5000米3球罐作为储气罐较为合适。

2. 利用高压管道储气

管道储气实际上是一种高压管式储气罐, 利用气体的可压缩性及其高压下和工作状态下的偏差进行储气, 以使储气量大为增加, 管道储气因其直径小, 在承受相同压力条件下, 对材料的要求相应较低, 高压管道储气方式一般有两种:一种为绕城高压环网储气, 在城市周围人口密度较小的地段设置环状高压管道, 既可以用作储气, 又能向城市多点供气, 优化供气工况。另一种为门站内的管束储气, 由一组或若干组管道组成管束, 管道直径由DN400～DN1500, 管道长度由几十米到数百米, 管束储气虽然调度灵活方便, 但由于要求门站占地很大, 占用良田多, 对合肥市来说不适用。合肥市绕城高压环网可以沿312国道进行敷设, 高压环网总长度为78公里, 高压管道供气压差取1.5兆帕。

管道储气的设计参数按下列公式计算。

(1) 储气能力计算

式中:

Vs—管束储气量米3

V0—管束几何容积米3

T0—标准状态温度273K

P0—标准大气压0.101325兆帕

T—平均储气温度293K

Z1—Pcp1时的气体压缩系数取0.96

Z2—Pcp2时的气体压缩系数取0.92

Pcp1—储气开始时的管道平均压力兆帕

Pcp2—储气终了时的管道平均压力兆帕

由日调峰量可计算出合肥市储气管道长度, 确定合肥市高压储气管道管径为DN500, 储气管道总长度为78公里。

(2) 高压储气管道壁厚计算公式

式中:

δs—管材最低屈服强度MPa

F—设计因素F=0.6

P—设计压力兆帕

D—管道外径毫米

Ф—纵向焊缝系数双面埋弧焊D=0.85

Kt—温度系数t<123℃时Kt=1

C—腐蚀裕量

3. 储气方案比较

以2010年为基准对上述两个方案的优劣比较见表3。

*指用于建设门站和高中压调压站的征地面积

单位供气投资指标管道储气方案比储罐储气方案低29%, 而且对于土地资源极其珍贵的合肥市而言, 处理相同气量的土地利用指标, 储罐储气方案仅为管道储气方案的25%。但采用高压管线储气, 对高压管道选线、拆迁、运输、穿越及施工有许多困难限制, 生产安全管理困难。关于占用土地问题, 表面上储罐储气方案比管道储气多占用土地, 从另一角度看, 实际上管道储气方案将浪费更多的土地资源, 因为凡敷设高压天然气管道的土地只能用于耕种, 高压管道两侧相当距离内不能再进行其它项目的规划建设, 采用管道储气方案管道两侧距管道将至少有6米距离内不允许建设其它建筑物, 就本工程储气规模将至少有1462亩土地不能进行其它项目利用建设。从表面上看, 管道储气方案较为经济、可靠, 但实际操作将会有很多难以解决。采用球罐储气较为灵活, 可以根据实际调峰需要量决定球罐建设数量, 虽然管道储气也可以分段分期建设, 但管道储气最终应成环布置才能显出其优越性。