[發明專利]一種調壓站內天然氣熱值自平衡方法及其裝置

有效

• 申請號: 200810026809.6
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101255946A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 羅東曉
• 申請（專利權）人: 羅東曉
• 主分類號: F17D1/04
• 分類號: F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司
• 代理人: 華輝;周端儀

技術領域

本發明涉及一種調壓站內天然氣熱值自平衡的方法及其裝置。

背景技術

出于提高天然氣氣源供應穩定性、可靠性和拓展氣源采購范圍、降低采購成本等方面的諸多考慮，城市燃氣企業通常采取多氣源(管輸天然氣、液化天然氣)對同一管網供氣，構成多氣源供應格局。

由于天然氣產地及生產工藝的原因，各氣源間，比如管輸天然氣與液化天然氣(LNG)間，組分與燃燒特性參數存在較大差異。管輸氣熱值一般較低，而LNG熱值較高，通常熱值相差8％以上，最高達到12％(1000kcal/Nm³以上)。

作為統一的城市天然氣管網，所供應的用戶是多種多樣的，情況復雜。既有對天然氣組分、熱值要求不太嚴格的鍋爐等工業用戶，也有對組分、熱值相當敏感的一些特殊用戶，比如電視機顯像管及玻璃薄殼管的加工企業，對溫度控制要求精度很高，要求燃氣組分和熱值相對平穩，天然氣熱值波動范圍不超過±100kcal/Nm³。此外，還有眾多的擁有各種不同品牌燃氣用具的居民用戶，天然氣汽車用戶、燃氣輪機用戶等，它們對天然氣氣質的要求各有不同。

現實的情況是，國家標準中對天然氣氣質標準未進行嚴格的統一和限制，導致組分、熱值差異較大的天然氣可以同時進入管網，因而有可能造成管網內的用戶各自使用不同氣質的天然氣，甚至出現部分用戶使用的天然氣燃燒特性頻繁變化的現象。由此帶來的具體問題如下：

(1)同一管網內，居民用戶選用的燃具類別相同，但因使用的氣源不同而造成燃具熱負荷不同；

(2)因供應管網的各氣源間“分界面”是處于動態變化之中的，因此導致部分用戶(兩路氣源交匯點)使用的氣源種類會反復變化；

(3)管網內用戶氣源單價只能相同，但消費者使用的天然氣熱值不一定相同，導致結算不公平，損害部分消費者利益。

(4)部分對燃氣組分、熱值要求嚴格的特殊用戶，在使用熱值不穩定的氣源時，會影響產品質量。

目前國內部分地區使用的管輸天然氣與液化天然氣組分與燃燒特性參數如下表1。

表1：國內各地天然氣組分與燃燒特性參數一覽表

注：表內參數參比條件均為標準狀態下(0℃、101.325kpa)。

典型的城市燃氣管網天然氣供應流程如下圖1。一般來說，一個較大型城市的天然氣供應管網，均有幾路天然氣氣源，其中有各類從氣源產地通過長輸管道輸送的管輸天然氣，也可能有通過海運的進口液化天然氣。比如北京市目前就有5路氣源，陜京一線氣、陜京二線氣、華北油田氣、西氣東輸氣(通過冀寧聯絡線輸送的新疆塔里木天然氣)、天津大港油田大張坨地下儲氣庫氣，未來將有曹妃甸LNG接收站供應的進口液化天然氣；上海也將有4路氣源，即西氣東輸氣(新疆塔里木天然氣)、東海平湖天然氣、未來由上海洋山LNG接收站輸送的進口液化天然氣和川氣東送管輸氣(四川達州普光氣田產天然氣)；廣州市也是這樣，未來將有4路天然氣氣源：分別是由深圳LNG接收站、珠海LNG接收站供應的進口液化天然氣、川氣東送管輸氣(四川達州普光氣田產天然氣)、西氣東輸二線供應的土庫曼斯坦進口管輸天然氣。

N種天然氣氣源(含管輸天然氣與液化天然氣)，從不同的方位進入城市天然氣接收門站，經過過濾、計量、調節、加臭等環節后進入天然氣高壓輸配管網，此時天然氣的壓力一般在5.0MPa左右。來自高壓管網的高壓天然氣除部分直接供應高壓用戶外，大部分則需要通過設在城市不同方位的調壓站調壓，比如減至中壓A級制(0.2-0.4MPa)供應給統一的城市中壓輸配管網，然后在供給中壓用戶或通過低壓調壓裝置減壓后供應居民用戶和公建、公商、公福用戶。

從目前情況看，國內城市天然氣輸配管網絕大部分采用這種調壓模式。高壓天然氣在調壓站降壓過程中，其自身蘊含的大量壓力能沒能被有效利用，巨大的壓力能白白浪費掉不說，相反，降壓過程中還產生大量的噪音，而且由于急劇降溫，對調壓及管道設備運行造成威脅甚至損害。

前述分析可知，多氣源供應同一城市燃氣管網，所引發的一系列問題都是因為不同氣源間熱值差異大的原因引起，為了確保城市天然氣管網內所有用戶用氣正常，在天然氣進入城市中壓管網之前，如何采取經濟、合理的措施，對其熱值進行平衡，同時對其壓力進行恒定，實現進入城市管網的所有天然氣熱值與燃燒特性參數(華白指數、燃燒勢)的統一，是解決上述問題的關鍵。

一般來說，常見的熱值平衡方案有四大類：增熱(值)方案；降熱(值)方案；管網隔離方案以及多氣源調配方案。各類方案特點如下：

(1)增熱方案

1)高壓增熱