天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰與安全應(yīng)急的有機(jī)結(jié)合

摘 要

摘要：介紹了廈門市天然氣供應(yīng)概況，結(jié)合儲(chǔ)氣調(diào)峰和應(yīng)急儲(chǔ)備的規(guī)模及方式，探討了天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰與安全應(yīng)急的有機(jī)結(jié)合。關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣調(diào)峰；安全應(yīng)急；LNG氣化站Organic Combination bet
摘要：介紹了廈門市天然氣供應(yīng)概況，結(jié)合儲(chǔ)氣調(diào)峰和應(yīng)急儲(chǔ)備的規(guī)模及方式，探討了天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰與安全應(yīng)急的有機(jī)結(jié)合。
關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣調(diào)峰；安全應(yīng)急；LNG氣化站
Organic Combination between Natural Gas Storage Peak-shaving and Safety Emergency
LIU Yi
Abstract：The natural gas supply situation in Xiamen City is introduced.Combined with the gas storage peak-shaving and emergency reserve scale and mode，the organic combination between natural gas storage peak-shaving and safety emergency is discussed.
Key words：gas storage peak-shaving；safety emergency；LNG vaporizing station
1 概述
   天然氣儲(chǔ)氣調(diào)峰及安全應(yīng)急是每個(gè)城市供氣系統(tǒng)不可缺少的組成部分。隨著廈門市城市建設(shè)進(jìn)程的加快，天然氣的引入使城市能源利用格局產(chǎn)生重大變化，天然氣需求量飛躍增長(zhǎng)，在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的合約供氣條件下，天然氣應(yīng)急和調(diào)峰問題日益突出。如何安全穩(wěn)定地保障天然氣供應(yīng)，滿足城市發(fā)展對(duì)天然氣的需求，同時(shí)將儲(chǔ)氣調(diào)峰及安全應(yīng)急統(tǒng)一考慮，有機(jī)結(jié)合，確保城市居民日常生活和社會(huì)穩(wěn)定，是每個(gè)城市需要研究解決的重要問題。
2 廈門市天然氣供應(yīng)概況
   ① 天然氣利用工程現(xiàn)狀
   廈門市液化天然氣利用工程于2008年1月全面開工建設(shè)，是福建省LNG工程總體項(xiàng)目的9個(gè)子項(xiàng)目之一。2010年建設(shè)規(guī)模為年供氣1.5568×108m3/a，最大供氣量為53.4×104m3/d，供應(yīng)居民用戶約30.9×104戶。該工程主要分為兩部分：a.天然氣高中壓輸配系統(tǒng)。建設(shè)門站2座(集美門站、翔安門站)、高-中壓調(diào)壓站4座(東孚調(diào)壓站、杏林調(diào)壓站、集美調(diào)壓站、同安調(diào)壓站)和中-中壓調(diào)壓站1座(本島調(diào)壓站)；敷設(shè)高壓輸氣管道27.78km，中壓輸氣管道12.22km，中壓輸配管道488.45km。工程總造價(jià)達(dá)6.28×108元。b.置換和發(fā)展天然氣用戶62×104戶。廈門市天然氣供氣系統(tǒng)流程見圖1。
   ② 現(xiàn)有天然氣儲(chǔ)氣能力
   廈門市現(xiàn)主要有3種天然氣儲(chǔ)氣設(shè)施：a.集美門站內(nèi)3臺(tái)容積為100m3的LNG低溫儲(chǔ)罐，折合氣態(tài)天然氣15.8×104m3。b.本島兩個(gè)混氣站(蔡塘氣源廠、石湖山氣源廠)液化石油氣儲(chǔ)量為300m3(約150t)，折合氣態(tài)天然氣18.7×104m3。e.天然氣高壓管道儲(chǔ)氣，目前建成高壓管道約29km，管徑分別為DN 300mm、DN 400mm、DN 600mm，運(yùn)行壓力為3.5MPa，儲(chǔ)氣能力約為14.9×104m3。
    ③ 天然氣利用工程供氣規(guī)模
    隨著廈門市跨越式發(fā)展和建設(shè)海峽西岸中心城市目標(biāo)的相繼提出，廈門島東部高尚居住區(qū)、高科技研發(fā)園區(qū)、高品質(zhì)商務(wù)營(yíng)運(yùn)中心等重點(diǎn)項(xiàng)目逐步成型，本島土地開發(fā)趨于飽和，城市建設(shè)中心由島內(nèi)逐步轉(zhuǎn)向島外，使得島外各區(qū)建設(shè)速度明顯加快。相應(yīng)的區(qū)域規(guī)劃陸續(xù)進(jìn)行調(diào)整，全市土地利用規(guī)劃發(fā)生了很大改變，致使全市預(yù)測(cè)的天然氣需求量也相應(yīng)翻了幾倍。筆者將2020年稱為遠(yuǎn)期，2020年以后稱為遠(yuǎn)景，則廈門市天然氣遠(yuǎn)期、遠(yuǎn)景用氣量見表1、2。
表1 廈門市天然氣遠(yuǎn)期用氣量
用戶類別
年用氣量/(m3·a-1)
年平均日用氣量/(m3·d-1)
計(jì)算月高峰日用氣量/(m3·d-1)
居民
14906.77×104
40.83×104
59.30×104
商業(yè)
7674.92×104
21.02×104
30.53×104
工業(yè)生產(chǎn)
53826.72×104
147.47×104
183.79×104
燃?xì)馄?/span>
17095.56×104
47.03×104
47.03×104
不可預(yù)見量
4921.27×104
13.48×104
16.88×104
總計(jì)
98425.26×104
269.86×104
337.53×104
表2 廈門市天然氣遠(yuǎn)景用氣量
用戶類別
年用氣量/(m3·a-1)
年平均日用
氣量/(m3·d-1)
計(jì)算月高峰日用氣量/(m3·d-1)
居民
34786.27×104
95.31×104
138.39×104
商業(yè)
15289.11×104
41.89×104
60.82×104
工業(yè)生產(chǎn)
66796.66×104
183.01×104
222.59×104
燃?xì)馄?/span>
26985.43×104
74.22×104
74.22×104
不可預(yù)見量
7571.44×104
20.74×104
26.10×104
總計(jì)
151428.91×104
415.19×104
522.14×104
3 調(diào)峰應(yīng)急儲(chǔ)備及其方式
    天然氣調(diào)峰儲(chǔ)氣與應(yīng)急儲(chǔ)備規(guī)模及其相應(yīng)方式往往是根據(jù)城市能源發(fā)展規(guī)劃和遠(yuǎn)景目標(biāo)，結(jié)合城市供氣規(guī)模及用戶的重要性，考慮城市經(jīng)濟(jì)承受能力，并參考城市天然氣氣源和管網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際來制定的。
   ① 調(diào)峰儲(chǔ)氣量及調(diào)峰儲(chǔ)氣方式
   廈門市天然氣供應(yīng)上游氣源負(fù)責(zé)月、日調(diào)峰，城市輸配系統(tǒng)負(fù)責(zé)小時(shí)調(diào)峰。廈門市遠(yuǎn)期、遠(yuǎn)景調(diào)峰氣量見表3。
表3 廈門市調(diào)峰氣量
區(qū)域
遠(yuǎn)期
遠(yuǎn)景
調(diào)峰儲(chǔ)氣量/m3
儲(chǔ)氣系數(shù)/%
調(diào)峰儲(chǔ)氣量/m3
儲(chǔ)氣系數(shù)/%
島外(集美區(qū)和杏林區(qū)、海滄區(qū)、同安區(qū)、翔安區(qū))
25.3×104
9
55.8×104
13
島內(nèi)(本島)
14.2×104
25
20.3×104
26
    目前國(guó)內(nèi)天然氣調(diào)峰儲(chǔ)氣設(shè)施主要有高壓管道、高壓球罐、LNG調(diào)峰站、高壓管束、地下儲(chǔ)氣庫(kù)等。
    目前在城市天然氣利用工程中，高壓管道儲(chǔ)氣是應(yīng)用最廣泛的調(diào)峰方式。它合理地利用了城市輸氣高壓管道，保證不間斷地、穩(wěn)定地向用戶供氣，同時(shí)又能儲(chǔ)氣，節(jié)約投資，運(yùn)行維護(hù)管理方便。結(jié)合廈門市目前的燃?xì)庠O(shè)施狀況，首選采用高壓管道進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)氣。
   ② 應(yīng)急氣量及應(yīng)急方式
   作為事故應(yīng)急儲(chǔ)備，應(yīng)按照居民用氣及重要用戶的用氣要求來確定。一旦上游氣源或管道出現(xiàn)故障而不能供氣，為確保天然氣用戶的用氣需求，應(yīng)急儲(chǔ)備開啟，按照用氣負(fù)荷等級(jí)優(yōu)先滿足居民用氣及重要用戶的用氣需求。廈門市遠(yuǎn)期、遠(yuǎn)景應(yīng)急氣量見表4、5。
表4 廈門市遠(yuǎn)期各區(qū)域應(yīng)急氣量   m3
區(qū)域
島外
島內(nèi)
翔安區(qū)
同安區(qū)
集美區(qū)和杏林區(qū)
海滄區(qū)
本島
應(yīng)急氣量
8.63×104
10.31×104
17.95×104
22.27×104
24.72×104
合計(jì)
59.16×104
24.72×104
全市總量
83.88×104
表5 廈門市遠(yuǎn)景各區(qū)域應(yīng)急氣量    m3
區(qū)域
島外
島內(nèi)
翔安區(qū)
同安區(qū)
集美區(qū)和杏林區(qū)
海滄區(qū)
本島
應(yīng)急氣量
31.28×104
23.39×104
32.62×104
28.46×104
35.06×104
合計(jì)
115.75×104
35.06×104
全市總量
150.81×104
    LNG氣化站是目前大多數(shù)城市首選的應(yīng)急氣源裝置，由于LNG儲(chǔ)存效率高，儲(chǔ)運(yùn)方式比氣態(tài)天然氣靈活，具有較高的機(jī)動(dòng)性。因此，在不具備地下儲(chǔ)氣庫(kù)的天然氣消費(fèi)地區(qū)，LNG氣化站尤為經(jīng)濟(jì)。廈門市選用LNG氣化站作為應(yīng)急氣源。
4 調(diào)峰與應(yīng)急的有機(jī)結(jié)合
4.1 廈門市島外區(qū)域
    廈門市島外高壓天然氣管道供氣系統(tǒng)見圖2。集美門站作為門站、加氣母站，并提供應(yīng)急氣源；翔安門站作為門站，并提供應(yīng)急氣源。
   ① 調(diào)峰方案
   通過核算，規(guī)劃管道設(shè)定為DN 700mm，高壓燃?xì)夤艿纼?chǔ)氣量約為36.4×104m3，可滿足島外遠(yuǎn)期儲(chǔ)氣調(diào)峰量為25.3×104m3的要求。目前集美門站內(nèi)設(shè)有LNG應(yīng)急氣源站1座，配有3臺(tái)并預(yù)留1臺(tái)容積為100m3的LNG低溫儲(chǔ)罐，折合氣態(tài)天然氣22.7×104m3。
   LNG應(yīng)急氣源站作為一種安全措施，不可避免地存在運(yùn)行時(shí)間短、設(shè)備利用率不高、經(jīng)濟(jì)效益差等問題，難以較好地發(fā)揮裝置的效能。更重要的是，由于運(yùn)行機(jī)會(huì)不多，裝置、設(shè)備隱患平時(shí)難以暴露，一旦出現(xiàn)緊急情況，直接影響事故應(yīng)急氣源裝置發(fā)揮其應(yīng)有作用[1]。利用現(xiàn)有的LNG低溫儲(chǔ)罐設(shè)施，將調(diào)峰與事故應(yīng)急氣源站融為一體，有機(jī)整合，優(yōu)化配置，不僅減少一次性投入，占地少，運(yùn)行效率高，而且能較好地解決單一事故應(yīng)急氣源站設(shè)備閑置率過高、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重的矛盾。島外區(qū)域可通過高壓管道及LNG氣源應(yīng)急站中的LNG低溫儲(chǔ)罐進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)氣，儲(chǔ)氣總量為59.1×104m3，可滿足遠(yuǎn)景的儲(chǔ)氣調(diào)峰量，無需另外設(shè)置調(diào)峰儲(chǔ)氣設(shè)施。
    ② 應(yīng)急方案
    隨著城市建設(shè)的發(fā)展，天然氣需求量進(jìn)一步增加，在天然氣供應(yīng)量增長(zhǎng)的同時(shí)，所需配套的應(yīng)急設(shè)施應(yīng)同步建設(shè)，確保天然氣供氣的安全穩(wěn)定。廈門市島外的集美區(qū)和杏林區(qū)、海滄區(qū)、同安區(qū)、翔安區(qū)的應(yīng)急系統(tǒng)連成一個(gè)整體。由于同安區(qū)、集美區(qū)和杏林區(qū)、海滄區(qū)受規(guī)劃用地限制，無充足用地進(jìn)行擴(kuò)建或新建應(yīng)急氣源站，因此，除保留集美門站應(yīng)急氣源站外，以翔安門站的LNG應(yīng)急氣源站為主，其將發(fā)揮島外區(qū)域的應(yīng)急儲(chǔ)備功能。
    翔安門站的應(yīng)急儲(chǔ)備氣源一旦啟用，通過高壓輸氣管道將備用氣源輸送至各個(gè)調(diào)壓站，在上游氣源事故工況下進(jìn)行氣源補(bǔ)充。高壓管道作為應(yīng)急氣源的載體，同時(shí)高壓管道儲(chǔ)氣亦可作為應(yīng)急氣源，在應(yīng)急措施中發(fā)揮著舉足輕重的作用。LNG應(yīng)急氣源站與高壓輸氣管道在上游氣源事故發(fā)生期是不可分割、緊密聯(lián)系的。
4.2 廈門市本島區(qū)域
    廈門市本島供氣系統(tǒng)見圖3。鑒于本島地理位置(四面環(huán)海，外圍既無高壓管道，也無地下儲(chǔ)氣庫(kù))的特點(diǎn)，LNG氣化站是城市管網(wǎng)供氣高峰調(diào)峰和事故應(yīng)急的首選方式。
 

    本島遠(yuǎn)景計(jì)算月高峰日調(diào)峰氣量為20.3×104m3，高峰小時(shí)供氣量與高峰日平均供氣量之差為6×104m3/h。LNG調(diào)峰氣化站需設(shè)置容積為150m3的立式儲(chǔ)罐8臺(tái)，其中遠(yuǎn)期設(shè)置5臺(tái)，遠(yuǎn)期儲(chǔ)氣量為39.6×104m3。
    目前本島石湖山液化石油氣空混站、蔡塘液化石油氣空混站的總供氣能力約折合天然氣18.7×104m3，利用現(xiàn)有的廠站設(shè)施及本島LNG調(diào)峰氣化站，遠(yuǎn)期3座站的總供氣能力約為58.3×104m3，能完全滿足本島遠(yuǎn)期的應(yīng)急氣量。遠(yuǎn)景LNG調(diào)峰氣化站設(shè)置8臺(tái)容積150m3的儲(chǔ)罐，儲(chǔ)氣量為63.3×104m3，3座站的總供氣能力可滿足本島遠(yuǎn)景應(yīng)急氣量。
    LNG氣化站集常規(guī)調(diào)峰與事故應(yīng)急于一體，當(dāng)用氣高峰時(shí)，氣化站內(nèi)儲(chǔ)存的LNG氣化后向管網(wǎng)供氣，彌補(bǔ)上游供氣量的不足；當(dāng)上游供應(yīng)系統(tǒng)處于事故狀態(tài)時(shí)，LNG氣化站代替上游進(jìn)行供氣。
參考文獻(xiàn)：
[1] 羅東曉.多功能LNG站的技術(shù)研究[J].煤氣與熱力，2008，28(6)：B16-B18.
 
(本文作者：劉藝 廈門華潤(rùn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)有限公司 福建廈門 361004)