天然气与管道液化气转换技术的探讨

自八十年代开始，我国能源中液化石油气有了迅速发展。据统计，1980—1990年液化石油气消费量年均增长24％，1998年，全国液化石油气消费量高达1056．1万吨，供应总量中国内生产量为580．5万吨，国外进口量为476．6万吨，液化气供应已形成来源多渠道的市场经济运行模式。相当数量的城市，特别是沿海中、小城市，广泛采用液化气气化或液化气掺混空气作为城市气源，通过管道输送供应各类用户。

二十一世纪，我国能源结构将有较大调整， 目标是加快国内石油天然气资源的勘探和开发，积极引进邻国(俄罗斯等独联体国家)的天然气，适量进口LNG(在东南沿海建设进口LNG接收基地)。

预计，2010年我国天然气产量将达到500亿立方米，LNG进口量达到500万吨。稳定、安全、可靠、清洁的天然气将逐步成为城市燃气的主气源，天然气化将成为城市燃气的发展趋势， 目前采用液化气气化或液化气掺混空气的集中管道供应方式的城市，将逐步转换为使用天然气。本文对天然气与管道液化气两种气源的转换技术作一介绍，提供决策参考。

1．液化气集中管道供应方式

液化气集中管道供应方式，主要有液化气气化与液化气掺混空气的集中管道供应两种方式。

1．1用途与规模

液化气气化集中管道供应方式，主要用于区域性与城镇的小区供气。气化站供气服务半径一般为2公里，约l万居民用户。在人口密度较高地区，供气户数有较大增加，如香港中央气化站、深圳罗湖气化站供气户数均超过2万户，佛山环湖气化站供气户数超过4万户。

液化气掺混空气集中管道供应方式，主要用于城市中、小规模燃气气源，人工煤气的代用、调峰机动气源，天然气的代用、过渡、调峰或事故应急气源，以及寒冷与液化气气质不宜直接气化的地区的燃气气源。混气站供气规模大小不一，国内大型混气厂， 日产气可达50万立方米。

1．2混合气中液化气与空气的比例

根据混合气用途，液化气与空气的混合比例各不相同，但应达到GB50028—93《城镇燃气设计规范》中6.4．12条文“液化石油气与空气的混合气体中，液化气体积百分含量必须高于其爆炸上限的1．5倍”的规定。目前，混合气中液化气与空气两者比例如下：(见表一)。

表1 混合气中L．P．G与Air 比例

1．3输配方式与压力级制

根据供气方式、气质、规模大小与区域不同，液化气集中气化管道供应的输配方式和压力级制，一般采用二级或三级系统；液化气掺混空气集中管道供应方式，一般采用二级系统。

燃气输送压力分别为：高压(B)O．4＜P≤0．8Mpa，中压(A)0．2＜P≤O．4Mpa， 中压(B)0．005＜P≤0．2MPa，低压P≤0．005Mpa。

1．3．1二级系统有以下几种。

2．1．1地下储存

常见的是储存在多孔结构地下构造层中，也可储存在含盐岩层的岩缝、废弃的矿井(矿山坑道)或其它人工开凿的坑道中，天然气储存方法为加压或降温。

2．1．2低温储存

天然气冷冻为液态储存，并建LNG气化装置作储气调峰。

2．1．3储气柜、球罐储存

常用高压天然气球罐，或利用人工煤气的储气柜低压储存。

2．1．4高压管道储存

利用大规模埋地高压管束、长输与高压输气干管。

2．1．5生产代用天然气用于调峰与事故的应急

主要有液化气掺混空气、石脑油制气、LNG气化等生产方式。

2．2天然气输配系统

天然气长输管道采用超高压。城市天然气输配系统一般选挥高压(A)0．8＜P≤1．6Mpa，高压(B)0．4＜P≤0．8Mpa，中压(A)0．2＜P≤O．4Mpa，中压(B)0．O05＜P≤0．2Mpa，低压P＜0．005Mpa三级压力级制。

对用户供气可选择中压进户或地区调压后低压进户。燃具额定压力为2000Pa。3．天然气与管道液化气的转换

综上所述，天然气与管道液化气的转换是一个系统工程，需综合考虑输配、储存、用气等各个方面，选择具有超前性、可操作性、先进性的优化方案。转换中应研究下列几点。

3．1燃气可否互换

在选择方案中，应首先研究与分析，己使用的燃气与天然气可否互换。通常，判断燃气的互换性，采用燃烧特性中华白数(热负荷指数)W表示。两种燃气互换时，W的变化应不大于±5—10％。当两者燃烧特性相差较大时，并应考虑火焰特性，如离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等，计算燃气的燃烧势Cp。以确定不同W和Cp的燃气，在燃具上的互换范围和可否互换，各类燃气的燃烧特性指数(W和Cp)均有一定控制的波动范围。同时，可决策原有供气系统能否保留或改造。

对于使用液化气气化管道集中供应方式的，因液化气与天然气的W、CF值相差很大(见表2)，两者不能互换，原有的气源必须废除，燃具需更换。而使用液化气掺混空气管道集中供应方式的，如供气技术参数与天然气特性相近或作适当调整配比，W、Cp在规定购控制波动范围内的(见表2)，两种燃气可以接轨，燃具可以适应。

表2 举例的燃气特性

液化气气化 液化气掺混主气混合气 天然气 LPG：Air55％：45％ LPG：Air50％：50％ LPG：Air45％：55％ CH4 87．35 C2H6 7．56 C3H6 0.11 C3H8 25．00 13．75 12．50 11．25 n-C4H10 32．06 17．63 16.03 14．43 i—C4H10 35．00 19．25 17.50 16．75 C4H10 7.94 4．37 3．97 3．57 CO2 4．22 O2 9.45 10．50 11．55 N2 35．10 39．50 43．51 0.76 比重(空气＝1) 1．88 1.48 1．44 1．39 0．63 热值(MJ／m3) 高 120．61 66．33 60．30 54.27 40，28 低 111．83 61．50 55．90 50．32 36.29 华白数(MJ／m3) 87．96 54．50 50．25 45．93 50．86 燃烧势(Cp) 42—49(标) 33—41(际) 31—34(标) 爆炸极限(L上/L下%) 8．87／1．76 16．29／3．46 17．23／4.81

对于不适应的燃具，在天然气转换前，需逐户核对燃具品牌、型号，制订更换方案的具体方法。

3．2输配系统的改造

在编制、实施天然气供气规划时，必须分析原有的输配系统，是否适用或需改造。对液化气气化站、中、小型混气站，不宜保留，原有输配管网可作为天然气庭院、街坊管道，对口径偏小的需作改造。对大型混气站，包括联网的输配管网，应充分利用，旧管道(特别是铸铁机械、承插式接口管道)可采用内穿PE管、U型PE管与钢管清通等改造工艺，以提高输气管网的运行压力，减少投资。

原有调压、阀门与输配附届设施，应根据天然气的设计与运行要求，进行更换与改造。

原有用气管道或者丝扣镀锌钢管，应检查丝扣的密封材料。对于不适用天然气干气的，需采取防止泄露的技术措施。

天然气的用户置换与原有输配系统的改造，需要切、调、同步、有机的结合，对于有多个气化或混气站的城市，并非简单的小区联网，即可实施天然气化。因此，实施天然气转换前，应将供气范围划成若干个改造区域，分块、分步的转换，确保供气的安全与不间断，并制订相应的应急措施。

民用天大然气计量一般采用G2.5膜式燃气表，对原使用中表容量偏大或羊皮膜的燃气表，应列入计划更换。对营事团、工业用户也应如此。

3．3储存与调峰

采用液化气管道集令供气方式，其燃气储存与调峰，主要是调节LPG气化器开启台数与输气压力，不设储存设施。当转换为天然气时，除需上游配套的天然气季节调峰设施外，月、周、日、时的调峰，需由燃气销售系统考虑。根据供气规模，一般可采用高压管道、管束、球罐储气或保留混气站生产代用天然气，选择各个方案需要进行综合经济分析与比较，并符合设计与运行要求。

3．4制订合理的天然气销售价格

各地液化气气化或混气的成本和销售价格相差较大，在实施天然气转换中，应根据能源互补性、可替代性与品位的差异，制订各类能源之间的价格导向与合理比价。并利用经济杠杆，考虑企业效益、用户的承受能力和投资利润、利税率等，确定天然气的销售价格。如原有燃气销售价格较低、调整幅度较大，难以一次到位对，至少应达到微利保本。

4．结语

天然气与管道液化气(气化或混气)转换是一个较为复杂的系统工程，需要编制天然气长远、近期发展规划，分期、分阶段实施。对天然气市场开拓与需求、原有燃气生产和输配设施的利用与改造等各个方案进行优化，制订相应的对策，妥善解决转换中各类技术难点。以达到充分利用、投资节省、运行安全、使用合理的要求，取得祉会、经济和环境效益。