中国城市天然气转换综述

第28卷第4期煤气与热力2008年4月gas heatApr.2008燃气工程建设与发展st8et88s8s8s888中国城市天然气转换综述王启,高文学(中国市政工程华北设计研究院煤气设计研究所,天津300384)摘要:分析了我国城市天然气的现状和发展趋势,阐述了城市燃气转换的方向及转换工作的基本内容和流程。总结了适合我国国情的天然气转换经验,提出了天然气转换时应注意的问题关键词:城市然气;天然气转换;转换方法中图分类号:TU996文献标识码:A文章编号:1000-4416(2008)04-0B54-0Overview on City Natural Gas Conversion in ChinaWANG Qi, GAO Wen-xueAbstract: The present status and development tendency of city natural gas in China are analyzedand the direction, basic content and process of city gas conversion are expatiated. The natural gas conver-sion experiences suitable for Chinese situation are summarized, and the problems to which attentionshould be paid in natural gas conversion are put forwardKey words: city gas; natural1天然气时代的到来我国随着西气东输工程的全面竣工和投入使20世纪50年代以后,一些发达国家已在开发用海上天然气登陆,川气东输油田伴生气就近供或进口天然气进行人工煤气或液化石油气向天然应,LNG引进,以及俄气南下等项目的加速建设和气的转换。到20世纪80年代转换工作基本结束,筹备,一幅横跨大陆东西,连接沿海纵贯南北的天基本进入了使用天然气的时代。表1是部分国家实然气框架蓝图已经呈现出来这必然为我国城市燃现天然气转换时间。气的发展提供可靠的保障和难得的机遇。表1部分国家天然气转换时间1999我国天然气产量达234.37×103m3/a,国家实现天然气转换时间气源2000年产量达204.60×103m3/a,001年产量达美国1945年-1958年管道天然气为主30302×103m3/a,2002年继续高速增长,产量达前苏联1948年-1%年管道天然气为主328.14×103m3/a,2003年产量约341.28×103m37英国1964年-19年前期用LNG,后期用管道天然气a,2004年产量达356×10m3/a。200年产量约法国1962年-1982年LNG与管道天然气」499.50×103m3/a,200年产量达585.50x10°m3/a德国1960年190年以管道天然气为主,截至2005年底,全国天然气管道总长度约28少量LNG澳大利亚1976年-1986年管道天然气x104km,其中管径大于426mm的管道总长度为日本「199年-18年1.7×10km。中国煤化工惠度将明显超过煤CNMHG基金项目:“十一五”国家科技支计划课题(2006BAJ03B02)B54www.watergasheat.com王启,等:中国城市天然气转换综述第28卷第4期炭和石油。到2010年,天然气在能源需求总量中所我国城市燃气分类的原则和依据是以燃气的华占比例将从1998年的2.1%增加到6.0%,到200白数为主,兼顾燃气的燃烧势,基本体现了同类燃气年将进一步增至10.0%。届时天然气需求量估计的互换性原则将分别达到938×103m3/a和2037×103m3/a我国城市燃气的分类和技术要求详见《城镇燃2我国城市燃气的现状气分类和基本特性》标准。我国的天然气气源也①城市燃气分类及气源的性能参数非常复杂,表2是我国各地的天然气参数表2我国各地的天然气参数体积分数商热值低热位华自数相对甲烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷戊烷氮气上氧化碳m)陕甘宁天然气9470050081000010003.63820344750.2637890.578塔里木天然气%2717|0.3000600801313940.2736.365299|39.850.578广西北海天然气80.3812481.800080.1100650943.16392146853030849成都天然气9150.250010.000.00003593847347050938420.570忠武线输送天然气9001:50050000000000100401832753.164090571东海天然气|88.486.680.350.000.000.00428364051.839390.60青岛天然气9561.340.3002000016039893668527397140742昌邑天然气98.060.22|0120130001473947356152.58|39560729渤海夫然气83578.08008444133702339南海东方1-177521.500290.070.0331.7028.603420天然气②各种燃气的比例率为82.2%,比上年增加了0.7个百分点。当前城建设部《2005年城市建设统计公报》显示:到市燃气行业正处在一个大发展时期,人工煤气和液00年末,我国设市城市共64个,城市人口为化石油气作为城市燃气主要气源的局面将随着天35894×10人。2005年,在城市用气总量中,人工煤气供应总量为255.8×10°m3/a,天然气供应总量然气在城市燃气中的迅速增长发生根本性转变。为210.5×103m3/a,液化石油气供应总量为122③各种燃气的发展趋势10kg/a。各种燃气所占比例(按热量计)大致根据有关部门的统计,我国近年来的城市燃气为:人工煤气为25%,液化石油气为32%,天然气为发展的历史数据表明,天然气的应用增长速度比较43%。城市用气人口为29488x×10人,燃气普及快。近年来的城市燃气用气量见表3。表3我国近年来的城市燃气用气量年份1995年196年1997年1998年199年人工煤气用气量/(m3·a-1)127×103135x103126×103167×103132x103152×105天然气用气量/(m3·al67×1064×10°66×0「6×10·80×o:2×10液化石油气用气量/(t·a49×10·56×1055×10x7×1061×1o10s4x10200年200年200年204年人工煤气用气量/m3·a-)_137×0_19×10_202×10°214x103_256×10天然气用气量/(m3a)99x10126×10°142×oy169×1o20×1oy液化石油气用气/(t42")92×o"115xo16×127×1o122×103转换的方向同类之间燃气的转换。各种转换有不同的技术要现有城市燃气气源是以液化石油气、人工煤气、求、工程标准和质量控制体系。而目前转换的可能天然气为主,辅以LPG掺混气、沼气生物气等气方向中国煤化工兔为10T和12天源。按照互换性理论进行转换和改造是可行的方向然气和途径。转换既包括同一类的燃气转换,也包括不CNMHG以疋:x过以上转换后的B55·第28卷第4期煤气与热力w. watergasheat con10、12T气源可能同时在一个城市存在,它们之间GA.燃气互换性判别法、韦弗指数法法国德尔布仍存在着能否互换的问题况且我们的气源还不能互换性判别法英国燃气互换性判别法等不同体系。达到标准的10T、12T。如来自不同产地的LNG,与目前我国采用的是以法国德尔布互换性判别法为管输天然气相比,其组成和热值也有很大差别C2、基础的转换理论,以华白数和燃烧势两个主要控制C3、C4的含量不同,与管输天然气的互换性问题是指标来进行燃气互换的定义和分类,即华白数燃烧值得我们今后研究的内容。势两个指标分别相等的原则。对于特殊的气源需结4转换的依据合实际情况进行试验验证。4.1资源条件5转换的基本内容我国是个能源较缺乏的国家燃气气源的复51气源及储存设施的转换杂性决定了转换工作的复杂性。各个地方的气源不气源厂的制气设施一般都要废除,如有特殊需同尽量就地取材就近取气。即使是同一个地区或要仍可以保留(例如用作备用调峰气源)。气源厂城市也要根据实际情况,选择多种气源。例如北的储气设备,可以用来储存天然气由于大然气的压京有陕北天然气西气东输天然气华北油田天然力较高储存设备的利用要考虑经济性和技术性。气同时还要准备进口液化天然气;天津有陕北天然对于气源厂的再利用要着重考虑环境保护和卫生气西气东输天然气、大港油田天然气渤西海上天等问题。然气等。5.2输配系统的转换有些靠近煤矿的地区或城市,可经过分析论证52.1燃气管道仍釆用人工煤气;偏远的较分散的地区,可选用由于城市燃气源比较复杂燃气管道的管材LPG、CNG或LNG;二甲醚作为一种新的燃料用于嫒有铸铁管、钢管、塑料管、复合管等。每种管材在天市燃气的补充;农村的沼气也是近几年发展的对象;然气转换时都有不同的要求,特别是管道的接口,例如铸铁管有刚性接口、柔性接口,其密封材料性能不其他生物制气也在研究开发之中。同转换时应注意的问题也不同。在某种情况下管4.2政策依据道压力需要升高时,要注意管道的承压能力①能源的种类能源分为一次能源和二次能源。一次能源可以522输配设备①调压器:压力级制不同,切断和放散压力也进一步分为可再生能源和非再生能源两大类。可再不同。此外在转换过程中管道的杂质对结构形式生能源包括太阳能水力风力、生物质能潮汐能的影响需要特别注意橡胶膜和密封材料是否适应等非再生能源包括煤炭石油和天然气等能源。由也要重视。次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为②阀门及管道附件阀门及管道附件的转换二次能源例如电力蒸汽、人工煤气、汽油、柴油、重也要注意密封材料的问题,防止燃气泄漏是转换工油液化石油气酒精沼气、氢气和焦炭等。因地制作的重要议题。宜地选择合适的能源产品,对于城市和地区的发展③户内管道:户内管道有金属管和非金属管和繁荣具有特殊意义。金属管有镀锌钢管、铜管、不锈钢管等,非金属管有②环保因素铝塑复合管橡胶软管等。在转换时要注意管材的天然气属于清洁能源燃烧产物为二氧化碳和老化情况,也要注意接口的密封材料问题。水。大力发展以天然气为主的城市燃气,对于改善④燃气表:要注意燃气表所用的材料特别是能源结构、保护环境具有重要作用。橡胶膜的材质是否符合转换的需要。还要考虑燃气③领导的决策热值的增高引起燃气表的量程范围的变化问题,量发展适合本地区情况的燃气能源在符合技术程太计量精度性和经济性的前提下,领导的决策至关重要。5.3中国煤化工④理论依据5.3.CNMHG目前有不同的燃气转换理论,主要有美国A居民用户的转换工作是整个转换工作的重点和B56www.watergasheat.com王启,等:中国城市天然气转换综述第28卷第4期难点:涉及面广,每家每户都要参与天然气的转换表4家用燃气灶具测试内容与要求工作;用户的认识参差不齐,有一些用户不愿意配合检验项目压力条件国家标准要求转换工作给转换工作带来麻烦;用具的品种型号太队燃气入口到燃烧42kPa漏气量<0.07L/h多,在一个城市有数十种甚至上百种品牌产品的型号更是不计其数,转换时的用具改造难度很大;用密匚自动控制阅门42k漏气量<5Lh性5倍额定户使用的情况不同,用具的状况差别较大。从燃气入口到火乳压力不向外泄漏居民用户的燃气用具包括燃气灶具、燃气热水器燃气采吸器等。一种燃气用具可以适应一种气点火装置性能最高压力/点10次有8次以最低压力上点燃,不得连续2质的燃气,当进行转换时,燃气的燃烧特性发生改次失效,无爆燃变燃具运行点在燃烧特性曲线上发生偏离。在新熄火保护匚开阀时间最低压力的气源条件下运行,需要对燃气用具进行改造、更换装置性能「闭阀时间最高压力离焰最高压力等工作,这是燃气转换工作的基础和前提;要组织研究转换方案,进行经济性比较,选择合理的转换技术定/恕火/最高压力最低压力无无无流程;刈于不同用具可采用不同的方法;对于改造后的燃具要进行必要的测试,使燃具的基本安全性能工况火焰均匀性额定压力火始分布应均与黑烟最高压力无得到保证。①燃气灶具黄焰最高压力电极不应经常接触黄焰近年来燃气灶具的价格比较低对于已使用较圈气中一氧化碳体积分数<0.05%长时间的灶具(每个城市根据各自情况而定),在进(空气系数为1时)额定压力行天然气转换时尽量采取更换的办法,这样就不存额定热流量准确度额定压力所算热流量与额定在改造的问题避免了许多转换后的遗留问题流量偏差<±10%对于一些价格较高或者一些特殊用户需要改造b.家用燃气快速热水器的灶具要按照一定的要求进行改造。一般要求检执行标准为GB6932-2001《家用燃气快速热查灶具是否漏气,其他部件是否完好,在此前提下可水器》。试验压力见该标准有关条款。测试内容与更换火盖喷嘴点火器等。改造完的灶具要按一定要求见表51的标准进行验收,确保转换的安全。表5家用燃气快速热水锯测试内容与要求②燃气热水器燃气热水器与灶具具有相同之处能更换的尽匚检验项目压力条件」国家标准要求道阀门4.2P4<07量更换,确保安全。燃气系统其他阀门4.2kPa<0.55L/h对于需要改造的热水器要按照一定的要求改气密性燃气进气口至燃烧器燃气通路最高压力造,一般要求检查热水器是否漏气,其他部件是否完火孔应无漏气现象好,确保没有问题后,方可进行改造。热水器一般需连续启动10次,着火要对以下零部件进行改造:燃烧器喷嘴、燃烧器火点火装置性能最高压力、次数应不少于8次失最低压力效点火不应连续发生排点火装置要检查热交换器是否有堵塞情况如2次无爆燃现象有堵塞应及时清理。与灶具不同之处是热水器改造熄火保护开阀时间最低压力的难度较大,安全风险更大。装置性能闭阀时间最高压力③基本测试项目火焰状态额定压力火焰应清晰均匀黑烟最高压力火焰应不产生黑烟a.燃气灶具执行标准为GB16410-1996《家用燃气灶具》。燃烧中国煤化发生回火、熄火及使用的离焰现象试验压力见该标准有关条款。测试内容与要求见表HCNMHG使用时电极与热[23换器部位不得接触黄焰·B57·第28卷第4期煤气与热力www.watergasheat.com续衰5④开展大规模的宣传工作检验项目压力条件国家标准要求充分发挥报社、电台、电视台、居民社区、物业管烟气中一氧化碳体烟道式和强排式无理公司的积极作用采用多种形式广泛进行宣传使积分数(空气|额定压力|盛制平衡式无风状广大市民和工业商业用户理解支持天然气转换工态:≤0.10%作;掌握天然气的正确使用方法;了解哪些燃具可以烟道堵塞时烟气中改造后继续使用,哪些燃具不可以改造后继续使用一氧化碳体积分数额定压力烟道式:≤0.06%(空气系数为1时)哪些燃具必须强制淘汰;知道户内有哪些用气隱患,热负荷准确度额定压力折算热负荷与额定热应如何正确处理;理解转换工作的必要性和重要性,负荷偏差≤10%知晓如何做好配合工作,以形成良好的社会氛围,确热水产率额定压力不小于额定产热水能力的90%保安全、平稳完成天然气的转换工作对于以上指标,各个城市可以根据自己的实际⑤分期、分批分区实施转换情况制定具体的标准,并且应得到地方标准管理部天然气转换工作是一项庞大的系统工程,需要的人力物力巨大,合理地分期、分批、分区实施,对门的认可备案,以取得合法性。532工业及商业用户的转换确保天然气转换工作的顺利进行至关重要。相对于居民用户,工业和商业用户的转换要简⑥对转换效果进行检验分析和评价单一些,用户一般比较配合,而且涉及的范围相对较目前在国内,天然气的转换工作正在大规模地小。需要有一支专门的工作人员队伍来完成。进行之中,有很多城市已经完成。根据已完成天然对于改造后的用具同样要按照相应的标准进行气转换的城市的实际效果调查从总体来看比较成测试商业用户灶具执行以下标准:《中餐燃气炒菜功。但存在的问题也不少缺少具体的检验和评价灶》(cT28-2093)、《炊用燃气大锅灶》(CJT标准,使许多问题无法显现3030-1995)、《燃气蒸箱》(0JT187-2003),或者⑦转换后的运行管理和安全监督参照有关的企业标准。天然气转换后燃气的性质有较大的变化,在短对于工业炉窑要按照其工艺要求或产品说明书时间内很多问题可能无法发现,但经过较长时间的所规定的技术参数进行检测。运行后会逐步暴露出来,因此转换后的运行管理和6转换的流程安全监督是非常重要的工作。①前期准备值得强调的是,在整个天然气转换工作中,要得在天然气到来之前要对即将进行的天然气转到政府的支持使其成为政府造福于民的工程。实换工作做好思想上、政策上、经费上的准备。践证明,哪个城市政府支持力度大,哪个城市转换顺②转换的可行性研究利对现有设施进行调查摸底提前组织专门力量到每个用户家中进行安全检查,以消除用气隐患整参考文款:改违章,更新老旧阀门和老化的软管,规范安装热水[1]GBT13611206.城镇燃气分类和基本特性S器的烟道,同时收集用户的燃具品牌、型号等信息[2]GB16410-1996,家用燃气灶具[S][3]GBT16411-1996,家用燃气用具的通用试验方法宣传天然气转换知识、需要用户配合的有关要求、安全注意事项等提高用户的安全意识使用户掌握正[4]GB69322001,家用燃气快速热水器[S]确的使用方法。③制定转换方案作者简介:王启(1959男,陕西礼泉人,教每个城市在制定转换方案时,可以参照其他城授级高级工程师,学土,从事城市燃气燃市的经验吸取其教训,结合自己的实际情况制定合中国煤化工写开发工作。理的改造方案,对制定的改造方案要进行充分的论CNMH Gn证,确保其在政策、技术、经济等方面的可操作性。收稿日期:2007-06-05;修回日期:2007-07-04B58