芻議城市燃氣工程規(guī)劃

徐興閣

摘要：燃氣管道的規(guī)劃設(shè)計是城市建設(shè)中一個重要環(huán)節(jié)，也是一個十分重要又造福千家萬戶的大工程。我們在規(guī)劃設(shè)計階段必須結(jié)合管道的實際運行情況，施工現(xiàn)場條件等多方面的因素綜合考慮。本文從城市燃氣規(guī)劃設(shè)計的角度出發(fā)，為了既滿足安全穩(wěn)定供氣，又平衡各地區(qū)用廠的正常運行工況，并滿足各類事故工況。對城市燃氣管道規(guī)劃設(shè)計，特別是燃氣管道暗埋中存在的問題進行了相關(guān)的分析。

關(guān)鍵詞：燃氣工程；氣源；供氣方式

隨著沿海城市工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展及城市快速拓展，特別實施LNG（Lique-fied Natural Gas，液化天然氣）項目以來，城市燃氣的經(jīng)營規(guī)模日益壯大。

1 燃氣利用現(xiàn)狀

城市化進程的快速發(fā)展，而燃氣市場由幾家企業(yè)獨立經(jīng)營，各自為政、自成系統(tǒng)，不能進行集中的統(tǒng)一調(diào)度管理。并且有的公司退出后，地下管網(wǎng)狀況不明，運行中矛盾多，浪費嚴重，輸配系統(tǒng)整體布局不科學，配置不合理。

城市的燃料供應(yīng)結(jié)構(gòu)中，煤炭在一次性消費能源中仍處于主導(dǎo)地位。而這樣一個能源消費結(jié)構(gòu)和以之帶來的環(huán)境污染問題，破壞城市的生態(tài)環(huán)境，對城市的居住環(huán)境產(chǎn)生重要的影響，直接影響到經(jīng)濟、能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。一方面天然氣占一次能源比例過低，沒有得到合理、高效利用，使能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務(wù)加大。另一方面天然氣資源得不到充分保證，導(dǎo)致其市場開發(fā)和應(yīng)用的困難。城市作為能源輸人型積聚地，要合理優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，逐步降低煤炭消費比重，大力發(fā)展天然氣。在積極爭取氣源的基礎(chǔ)上，充分利用優(yōu)質(zhì)、高能、低污染的天然氣資源，擴大天然氣應(yīng)用領(lǐng)域，努力提高天然氣在城市能源中所占的比重。

2 氣源

目前國內(nèi)城市燃氣常采用的氣源有煤制氣、重油制氣、液化石油氣、天然氣四種。煤制氣包括焦爐氣、直立爐氣、水煤氣、發(fā)生爐氣以及二段爐氣，從目前各煤制氣公司運營狀況看，普遍存在投資大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，管理環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)成本高，虧損嚴重的問題，而且對于煤源以外供為主的城市，在落實煤源及運輸?shù)确矫娑即嬖谝欢ǖ睦щy。

重油制氣大致可分為熱裂解法、催化裂解法、商分氧化法及加氫裂解法等，目前國內(nèi)使用的制氣方法以前兩種為主，其中熱裂解法產(chǎn)生的煤氣熱值較高，一般采用與低熱值煤氣混合供應(yīng)的方式，但氣化效率較低。催化裂解制氣則存在隨著產(chǎn)氣量增大，副產(chǎn)品焦油難于處理的問題，從最近情況看，我國油品價格放開后，重油供應(yīng)渠道增多，但因重油中硫含量較高，對環(huán)境有一定污染。

液化石油氣目前在我國城市氣供應(yīng)中占第一位，占全國供應(yīng)總氣量的60%以上。液化石油氣供應(yīng)方式主要是瓶裝供應(yīng)，近年來，隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，許多城市和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)逐步改為管道供應(yīng)方式。液化石油氣最大的優(yōu)點是投資省、上馬快、工藝流程簡單、燃氣質(zhì)量高、穩(wěn)定、無環(huán)境污染等。根據(jù)調(diào)查，液化石油的供應(yīng)前景是好的，國內(nèi)有煉油廠、石化廠、油田等生產(chǎn)的液化石油氣約600萬噸/年，用于城市燃料的204萬噸/年，其他300 - 400萬噸/年為各生產(chǎn)廠自用燃料或其他工業(yè)用燃料或原料，近年來各生產(chǎn)廠把自用部分調(diào)濟出廠并投放市場。同時國外進口液化石油氣約340萬噸/年，大部分也作為民用燃料，所以液化石油氣可畝國內(nèi)、國外兩個市場供給，液化石油氣氣源是非常充足的。

目前，國內(nèi)燃氣行業(yè)因受成本及環(huán)保等因素限制，許多原采用煤制氣為氣源的城市都在進行氣源轉(zhuǎn)換，逐步向成本較低、環(huán)保效益好的液化石油氣及天然氣過渡。因此，從規(guī)劃角度看，在天然氣到來之前，因地制宜地發(fā)展多種形式的液化石油氣供應(yīng)，即實現(xiàn)了遠期以天燃氣為主的目標，又不妨礙近期燃氣用戶的發(fā)展，各個城市也比較容易接受。

3 關(guān)于輸配系統(tǒng)壓力級制及供氣方式的確定

燃氣輸配系統(tǒng)的壓力級制是輸配系統(tǒng)的關(guān)鍵，與城市的供氣規(guī)模、供應(yīng)方式、儲氣調(diào)峰設(shè)施密切相關(guān)，而且受到現(xiàn)狀輸配系統(tǒng)壓力級制以及城市發(fā)展狀況的制約，其中現(xiàn)狀輸配系統(tǒng)壓力級制主要涉及到現(xiàn)狀系統(tǒng)的置換改造問題，而供氣規(guī)模、儲氣調(diào)峰設(shè)施的設(shè)置則直接影響壓力級制的確定。作為城市輸氣干線，在確定其負荷水平時應(yīng)考慮的長遠一些，在管網(wǎng)壓力級制上要留有一定余地，以便輸氣能力能適應(yīng)遠期負荷發(fā)展的需要；對于中壓管網(wǎng)壓力級制的確定，涉及因素較多，一方面受上一級高壓管網(wǎng)工作壓力制約，反過來又影響高壓管網(wǎng)的輸送能力，另一方面又影響到儲氣容積的確定，因此確定中壓管網(wǎng)壓力級制的基本原則應(yīng)是在滿足各類用戶供氣壓力和管網(wǎng)經(jīng)濟性的前提下，合理確定中壓管網(wǎng)的起點壓力。

目前城市輸配系統(tǒng)主要供氣方式應(yīng)該是高中壓兩級系統(tǒng)，高中壓管道在輸配系統(tǒng)中的使用，既要充分利用上游供氣壓力，又要結(jié)合城市的實際情況，合理確定壓力級制，保證系統(tǒng)經(jīng)濟、合理，滿足城市發(fā)展的要求。城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)中高等級壓力的應(yīng)用，不僅對場站內(nèi)設(shè)備及運行影響較大，更重要的是高等級壓力的燃氣管道在輸配系統(tǒng)中如何應(yīng)用。

目前國內(nèi)各城市高壓儲氣設(shè)施以球罐為主，從高壓管道和球罐的單位儲氣量投資上看，高壓管道儲氣的費用高于球罐儲氣。但高壓管道在輸配系統(tǒng)中用于儲氣，在優(yōu)化系統(tǒng)方案的同時，還可以減少以下幾方面的投資：

3.1 輸配系統(tǒng)設(shè)置高壓管道后，對中壓管網(wǎng)形成兩點或兩點以上的供氣點，中壓管網(wǎng)的平均管徑比單點供氣會相應(yīng)減小，可降低中壓管道投資；

3.2 輸配系統(tǒng)中使用高壓管道進行配氣和儲氣，將不再設(shè)球罐及相應(yīng)附屬設(shè)施；

3.3 儲氣不采用球罐，儲罐的開罐檢查及運行維護等費用也能避免。

高壓燃氣管道應(yīng)用在城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)中，作為輸、配氣及儲氣設(shè)施的影響條件體現(xiàn)在以下4方面：

（1）上游供氣壓力能否達到高等級壓力。

（2）不考慮儲氣，只考慮輸、配氣，輸配系統(tǒng)是否需要高壓管道，如系統(tǒng)中考慮多點供氣，可采用高壓配氣。

（3）考慮高壓管道用作儲氣時，儲氣量的大小是選擇儲氣方式的主要因素。

（4）高壓管道沿線敷設(shè)條件。如為了儲氣，將原來低壓力等級提到高壓力等級，就需要確定有無敷設(shè)條件。

中低壓兩級系統(tǒng)由中壓管道、調(diào)壓設(shè)施、低壓管道、庭院及戶內(nèi)管組成，其調(diào)壓設(shè)施通過能力較大，可供應(yīng)2000-3000戶居民用氣，供氣半徑0.6-0.8公里，這種方式調(diào)壓設(shè)施數(shù)量少，維修管理方便，但低壓管道管徑大，用戶灶前壓力波動大。中壓一級系統(tǒng)由中壓干管、中壓支管、調(diào)壓設(shè)施、庭院及戶內(nèi)組成，分柜式、箱式和用戶調(diào)壓三種形式，這三種形式都是中壓支管直接進入小區(qū)內(nèi)或到樓前，其中柜式調(diào)壓方式于以往各城市普遍應(yīng)用的調(diào)壓站，不需建房，可在小區(qū)風露天設(shè)置，體積小，不需征地，一般供應(yīng)居民在1500戶左右，不跨小區(qū)供應(yīng)，這種調(diào)壓方式適用于用戶較為集中的多層住宅小區(qū)，低壓管道與庭院管道合并，可降低投資且維護管理較方便；箱式調(diào)壓方式是將調(diào)壓箱設(shè)于住宅樓外墻，這種因減少了低壓管道，投資較省，但調(diào)壓箱口徑小，只能供應(yīng)100戶左右，調(diào)壓箱數(shù)量較多，管理不便，這種方式，適用于向比較零散的多層住宅和平房供氣。

此外還有中壓直接入戶的中壓一級系統(tǒng)，燃氣經(jīng)中壓支管、中壓庭院管后，直接入戶，在戶內(nèi)調(diào)壓后向用戶供氣，這種供氣方式的最大優(yōu)點在于調(diào)壓裝置各戶分開，用戶之間影響較小，用氣高峰所表現(xiàn)出來的波動不明顯，燃具基本處在額定壓力下工作，運行工況較好，此種方式適用于向別墅區(qū)、高層和零星用戶供氣。

結(jié)語

一個城市燃氣規(guī)劃、設(shè)計應(yīng)充分考慮到多氣源互補、各管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置合理，與城市總體規(guī)劃、環(huán)境規(guī)劃相結(jié)合，選用優(yōu)質(zhì)氣源，確保城市燃氣用戶安全、穩(wěn)定、高效地使用燃氣，減少大氣污染，還城市一片藍天。

參考文獻：

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