摘　要：從氣源穩(wěn)定性、運(yùn)輸距離合理性、供氣規(guī)模、用戶類別等方面分析壓縮天然氣儲(chǔ)配站的供氣適用性，從儲(chǔ)配站選址、調(diào)峰方式及儲(chǔ)氣量確定、加熱及調(diào)壓、工藝設(shè)備等方面分享了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：壓縮天然氣供氣站  運(yùn)輸距離　供氣規(guī)模  調(diào)峰

Analysis on Design of Regional CNG Storage and Distribution Station

Abstract：The gas supply applicability of CNG is analyzed in terms of gas source stability，transportation distance reasonability，gas supply capacity，user category and SO on．The design experience is shared in terms of station location selection，determination of peak shaving mode and gas storage quantity，heating and pressure regulation，process equipment and so on．

Key words：CNG storage and distribution station；transportation distance；gas supply capacity；peak shaving

1　概述

壓縮天然氣(CNG)儲(chǔ)配站主要用于以下幾個(gè)方面：中小城鎮(zhèn)和片區(qū)的主要?dú)庠?、工業(yè)用戶的主要?dú)庠?、城市調(diào)峰氣源及應(yīng)急氣源等。本文主要就供應(yīng)中小城鎮(zhèn)和片區(qū)的區(qū)域CNG儲(chǔ)配站相關(guān)問題進(jìn)行探討。區(qū)域CNG儲(chǔ)配站供應(yīng)過程，是指將由CNG氣瓶車運(yùn)送至站內(nèi)的壓縮天然氣經(jīng)卸氣、加熱、調(diào)壓、儲(chǔ)存(如需要)、計(jì)量及加臭，送至城鎮(zhèn)及區(qū)域天然氣管網(wǎng)的過程。

2　區(qū)域CNG儲(chǔ)配站供氣適用性

隨著我國(guó)能源行業(yè)的快速發(fā)展和天然氣資源的開發(fā)，近年來我國(guó)已建成或正在建設(shè)陜京一、二、三線，西氣東輸一、二、三線，川氣東送、中緬油氣管道、忠武線、澀寧蘭線、榆濟(jì)輸氣干線、中衛(wèi)—貴陽(yáng)線、長(zhǎng)呼線、秦沈線、冀寧線等全國(guó)和省級(jí)天然氣輸氣干線。天然氣輸氣干線沿途所經(jīng)地區(qū)有限，難以滿足非沿線一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)天然氣的迫切需要，非管輸天然氣供氣方式作為一種補(bǔ)充和過渡，在一些地區(qū)成為燃?xì)夤?yīng)的最佳選擇。

對(duì)比其他非管輸供氣方式，CNG供氣具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低、工期短、見效快的優(yōu)點(diǎn)。一般用于管輸天然氣不能達(dá)到的中小城鎮(zhèn)和管輸天然氣暫時(shí)不能到達(dá)的區(qū)域，這些區(qū)域距天然氣輸氣干線較遠(yuǎn)且用氣量相對(duì)較低，若采用管道輸氣有可能造成投資回收期過長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益極低的情況。

CNG供氣是將管輸天然氣加工后再供應(yīng)給用戶的，經(jīng)二次生產(chǎn)并經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸后，天然氣成本提高、效益降低。綜合計(jì)劃使用壓縮天然氣各區(qū)域情況，有的區(qū)域建站可能只是作為使用管輸天然氣的過渡，使用時(shí)間較短，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看就可以承受一定時(shí)期效益低的情況；但有些區(qū)域管輸天然氣短時(shí)間內(nèi)難以抵達(dá)，建站后可能會(huì)經(jīng)過多年供氣期，因此對(duì)建站經(jīng)濟(jì)效益考慮就會(huì)多一些。

因此CNG供氣是否適合供給某一特定區(qū)域用戶使用，就必須根據(jù)CNG氣源情況、運(yùn)輸方式及運(yùn)距、供氣規(guī)模、供氣期限、用戶類別、氣價(jià)承受能力等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。綜合各種因素，筆者認(rèn)為需要確定以下幾點(diǎn)：

①氣源穩(wěn)定性

CNG儲(chǔ)配站氣源一般來自天然氣汽車加氣母站，加氣母站天然氣除了應(yīng)用于天然氣汽車之外，同時(shí)也可作為城鎮(zhèn)的天然氣供應(yīng)。天然氣汽車加氣母站是從天然氣管道直接取氣，經(jīng)過脫硫、脫水等工藝，進(jìn)入壓縮機(jī)加壓，然后進(jìn)入儲(chǔ)氣設(shè)施儲(chǔ)存或通過加氣機(jī)給CNG氣瓶車加氣。CNG城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)主要由加氣母站、CNG氣瓶車、城鎮(zhèn)CNG儲(chǔ)配站、城鎮(zhèn)輸配管網(wǎng)等組成。

因此，采用CNG供氣之前應(yīng)確定周邊有可靠的加氣母站，而且最好有兩個(gè)以上，并應(yīng)與其達(dá)成穩(wěn)定供氣協(xié)議，以保證CNG供氣站供氣穩(wěn)定可靠性。

②輸送距離合理性

由CNG供氣特點(diǎn)來看，壓縮天然氣一般由CNG氣瓶車運(yùn)送，輸送距離及沿途路況、燃油費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)與建站經(jīng)濟(jì)性息息相關(guān)。用戶與加氣母站距離過近說明與輸氣管道距離不遠(yuǎn)，該種情況下采用管道輸送更經(jīng)濟(jì)；用戶與加氣母站距離過遠(yuǎn)則輸送距離長(zhǎng)，由此投入車輛、人力增多而增加投資，經(jīng)濟(jì)效益低。而且如果輸送距離過遠(yuǎn)，出現(xiàn)不可預(yù)見因素機(jī)會(huì)增多，運(yùn)輸保障度降低，從而不利于壓縮天然氣供應(yīng)穩(wěn)定性。

總結(jié)設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于供氣規(guī)模為l000～3000m³／h的CNG儲(chǔ)配站，距加氣母站距離在100～300km較適合，不宜超過400km。

當(dāng)用氣區(qū)域使用該種供氣方式的時(shí)間較長(zhǎng)甚至具有永久性可能時(shí)，CNG儲(chǔ)配站距離氣源不宜大于200km；當(dāng)采用該種方式作為過渡措施時(shí)，供氣規(guī)?？奢^大，運(yùn)輸距離也可較遠(yuǎn)，甚至可超過500km。

需要注意，運(yùn)輸所經(jīng)地區(qū)要有良好的道路條件，在較惡劣的氣候條件下仍能保證暢通的運(yùn)輸。

③供氣規(guī)模及用戶類別的確定

a．供氣規(guī)模的確定

供氣規(guī)模應(yīng)根據(jù)用戶類別、用氣負(fù)荷、氣源情況、運(yùn)輸方式及運(yùn)距等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。實(shí)踐證明，當(dāng)用氣區(qū)域?qū)⑹褂?span lang="EN-US">CNG供氣方式的時(shí)間較長(zhǎng)甚至具有永久性可能時(shí)，由于氣價(jià)較高，造成用戶承受能力降低，該種方式供氣量不宜過大。當(dāng)采用CNG供應(yīng)只是過渡時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益已成為次要因素，供氣規(guī)?？奢^大。

由于受拖車數(shù)量、運(yùn)輸條件、運(yùn)距、氣候等因素限制，決定了CNG系統(tǒng)供氣規(guī)模不宜過大。CNG儲(chǔ)配站供氣規(guī)模不宜大于5000m³／h。

b．用戶類別選擇

用戶類別由供氣方式和供氣時(shí)間長(zhǎng)短決定，CNG儲(chǔ)配站較適宜供氣用戶是居民、商業(yè)用戶?？紤]到經(jīng)濟(jì)承受力，一般工業(yè)用戶及其他類別用戶不適于使用壓縮天然氣，即使參與用氣，對(duì)其供氣量也不宜太大。對(duì)于作為過渡措施供氣的，根據(jù)區(qū)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃預(yù)測(cè)管道天然氣供氣時(shí)間，綜合考慮對(duì)用戶類別的取舍。

以供應(yīng)居民用戶為主的CNG儲(chǔ)配站供應(yīng)居民戶數(shù)不宜超過5×10⁴戶。若包含商業(yè)、小型工業(yè)用戶等時(shí)，居民用戶應(yīng)相應(yīng)減少。

④CNG儲(chǔ)配站出路

大多數(shù)情況下，區(qū)域CNG供氣是過渡措施，是先采用CNG儲(chǔ)配站的方式給部分區(qū)域用戶供氣，待管輸天然氣接入后，原CNG用戶供氣管網(wǎng)直接與城市管網(wǎng)連通，既解決了用戶對(duì)天然氣迫切需要，又省去了其他種類燃?xì)夤庵脫Q的種種麻煩，為管輸天然氣接入節(jié)省了時(shí)間。

城鎮(zhèn)使用管輸天然氣后，CNG儲(chǔ)配站出路是必須要考慮的。一般情況下，原有CNG儲(chǔ)配站可做為城市供氣的調(diào)峰或應(yīng)急儲(chǔ)配站。如果不必考慮此種功能，待CNG儲(chǔ)配站完成使命后可將設(shè)備拆走再用于他處，其站址也可作為調(diào)壓站或管理維修點(diǎn)使用。

3　CNG儲(chǔ)配站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

①選址

CNG儲(chǔ)配站選址要求在滿足城市總體規(guī)劃基礎(chǔ)上，盡量靠近用戶，并遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉(cāng)庫(kù)以及通信和交通樞紐等重要設(shè)施。所選站址應(yīng)具有適宜的交通、供電、給水排水、通信及工程地質(zhì)條件。一般常規(guī)供氣規(guī)模下(1000～3000m³／h)占地面積為1500～4000m²。

②調(diào)峰方式及儲(chǔ)氣量確定

城鎮(zhèn)燃?xì)饩哂袝r(shí)、日、月不均勻性，供氣的設(shè)備需要考慮峰谷間用氣量的差異，必須同時(shí)滿足用氣高峰和用氣低谷的安全平穩(wěn)供氣要求^[1]。CNG供應(yīng)由于受運(yùn)輸、氣象等條件的制約以及調(diào)峰需要，若達(dá)到一定規(guī)模就需配備儲(chǔ)氣設(shè)施。CNG儲(chǔ)配站的儲(chǔ)氣可采用多種方式，如管束儲(chǔ)氣(含儲(chǔ)氣井)、高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣以及利用CNG氣瓶車等。由于每輛CNG氣瓶車的載氣能力為3000～4000m³，具有一定的調(diào)峰能力，利用CNG氣瓶車調(diào)峰不失為一種經(jīng)濟(jì)、靈活的調(diào)峰手段，大多數(shù)壓縮天然氣儲(chǔ)配站都采取該種方式調(diào)峰。根據(jù)GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)所需儲(chǔ)氣量大于30000m³時(shí)，除采用氣瓶車儲(chǔ)氣外，需設(shè)置天然氣儲(chǔ)罐等其他儲(chǔ)氣設(shè)施。

儲(chǔ)氣量按l.5～3.0d計(jì)算月平均日用氣量考慮，距離加氣母站300km以上時(shí)，建議按3d及以上日用氣量考慮。

③加熱及調(diào)壓

a．應(yīng)采用先加熱后調(diào)壓方式。加熱量計(jì)算應(yīng)充分考慮降壓后造成溫度下降因素，一般要求出口溫度≥5℃，以保證系統(tǒng)中設(shè)備、管道及附件正常運(yùn)行，防止下游因長(zhǎng)期低溫運(yùn)行，管道和設(shè)備出現(xiàn)安全隱患。

b．應(yīng)根據(jù)不同規(guī)模和外部可提供加熱能源情況，經(jīng)比較后確定加熱系統(tǒng)設(shè)置方式，一般加熱方式采用電加熱或燃?xì)忮仩t加熱。

c．一般情況下建議采用兩路供氣，以避免一路供氣時(shí)，當(dāng)CNG氣瓶車卸氣到壓力較低時(shí)不能滿足整個(gè)CNG儲(chǔ)配站的設(shè)計(jì)流量，導(dǎo)致供氣能力不足^[1]。用氣低谷時(shí)以一條調(diào)壓路工作，高峰時(shí)以兩條調(diào)壓路同時(shí)工作。用戶連續(xù)性供氣要求程度高或規(guī)模較大時(shí)，適當(dāng)增加供氣回路。

④工藝設(shè)備

a．加熱調(diào)壓裝置

建議采用加外殼橇裝加熱調(diào)壓裝置(橇內(nèi)包括過濾器、熱交換器、緊急切斷閥、調(diào)壓器、流量計(jì)、放散閥及截?cái)嚅y等，還配以相應(yīng)的管道、管件、儀表等)，因?yàn)橐话?span lang="EN-US">CNG儲(chǔ)配站都是短期使用，采用該種裝置待完成使命后易于拆走再用于他處，充分提高設(shè)備利用率。

b．壓縮天然氣氣瓶車

視具體情況可采用購(gòu)買或租用，壓縮天然氣氣瓶車主要用于壓縮天然氣的運(yùn)輸，一些較大燃?xì)夤竞图託饽刚径甲詡溥\(yùn)輸車輛，供輸送和外部租用，如建站為短期過渡措施，購(gòu)買車輛投資高，采用租用比較適合。

c．加熱系統(tǒng)

應(yīng)經(jīng)方案比較后確定使用加熱系統(tǒng)類型，一般外部熱源難以保證常年連續(xù)提供，應(yīng)自備加熱系統(tǒng)(電加熱或燃?xì)忮仩t加熱)。根據(jù)下游用戶情況，如果選用的加熱器需常年不間斷運(yùn)行，宜設(shè)置1臺(tái)備用。若供氣規(guī)模不大于500m³／h，可選擇電加熱方式。

d．卸氣柱

為保證供氣連續(xù)性，CNG儲(chǔ)配站內(nèi)應(yīng)至少設(shè)兩個(gè)停車位并各自對(duì)應(yīng)卸氣柱。

4　結(jié)論

隨著我國(guó)天然氣供應(yīng)事業(yè)的快速發(fā)展，天然氣輸送管網(wǎng)幾乎遍布全國(guó)，但是仍然有一些相對(duì)偏遠(yuǎn)(管道天然氣不能到達(dá))而經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)天然氣需求強(qiáng)烈，由于CNG供氣具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低、工期短、見效快的優(yōu)點(diǎn)，在一定時(shí)期、一定范圍內(nèi)將是最有效供氣方式。

影響CNG供氣方式的因素有很多，在確定建站之前應(yīng)先落實(shí)可供壓縮天然氣儲(chǔ)配站的氣源及其與用氣區(qū)域距離、運(yùn)輸狀況是否合理，以確定是否使用該種供氣方式。然后立足于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性，確定用戶類別和合理供氣規(guī)模。

當(dāng)該種供氣方式確定可行后，應(yīng)根據(jù)區(qū)域用戶相關(guān)條件進(jìn)行站址的合理確定及合理的工藝設(shè)計(jì)，以使壓縮天然氣儲(chǔ)配站盡可能做到經(jīng)濟(jì)適用，盡可能提高運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹暉，楊志明，楊驊，等．CNG減壓站在城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)的典型應(yīng)用[J]．煤氣與熱力，2009，29(5)：Bll-B14．

本文作者：王麗燕  張寶慶  鄭  琪

作者單位：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院