蘭州中石油昆侖燃?xì)庥邢薰?馮世忠

0 前言

蘭州燃?xì)饨?jīng)過 20年的建設(shè)發(fā)展已形成最大小時(shí)供氣量超過20萬m3、日供氣能力達(dá)500萬m3的輸供氣規(guī)模，輸配管網(wǎng)形成了南北對(duì)峙、東西分輸?shù)墓飧窬郑瑸樘m州市天然氣的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但由于采暖鍋爐、壁掛爐用戶在冬季高峰期間，所占比例達(dá)到 65%以上，造成供氣的峰谷差偏離很大，加之冬季很容易受到極端天氣變化的影響，致使用氣負(fù)荷出現(xiàn)較大幅度的增長。而蘭州城市輸配系統(tǒng)氣源單一、且無調(diào)峰能力，在用氣量接近設(shè)計(jì)供氣能力且的情況下很容易出現(xiàn)供氣壓力、日供氣量、小時(shí)供氣量不足，給冬季城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)用戶的正常供氣帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和新的更高要求。因此當(dāng)上游供氣量不能滿足蘭州城市冬季用氣需求時(shí)，以及蘭州城市供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法保障正常供氣時(shí)，必須有切實(shí)可行的措施來降低對(duì)社會(huì)的負(fù)面影響，盡最大可能保證城市居民用氣和重點(diǎn)用戶用氣，以維護(hù)社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

1 供氣現(xiàn)狀和分析

1.1 供氣現(xiàn)狀

蘭州城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)已覆蓋城關(guān)、七里河、安寧、西固四大城區(qū)，截至 2010年底，蘭州天然氣輸配系統(tǒng)共建成門站1座、配氣站6座、高壓閥室2座、區(qū)域調(diào)壓站/柜65座、專用調(diào)壓柜/箱3447臺(tái)，管線2 224 km，形成了具有門站、配氣站、高壓輸氣管道、市區(qū)次高—中—低三級(jí)配氣管道及調(diào)壓站(箱柜)等設(shè)施的較為完善的供氣格局，2011年初實(shí)際最高日供氣量已達(dá)到440.76萬m3，小時(shí)供氣量已達(dá)22.16萬m3。

目前有居民用戶55.2萬戶、鍋爐用戶1 451家(共計(jì)3 815 t)、餐飲業(yè)用戶2 311家、茶爐用戶374家、工業(yè)用戶54家、加氣站22座。各類用戶最高日用氣比率見表1。

表1 各類用戶最高日用氣比率

1.2 管網(wǎng)供氣能力及冬季用氣量預(yù)測分析

經(jīng)過對(duì)歷年蘭州天然氣輸氣狀況的認(rèn)真分析和用氣情況測算：

(1)冬季平均溫度在-9 ℃的情況下，最高日用氣量為420~460萬m3，最大小時(shí)用氣量達(dá)到20~22萬m3/h，其中：西區(qū)最大日用氣量為80萬m3/d，最大小時(shí)用氣量為 4萬 m3/h；東區(qū)最大日用氣量為340~380萬m3/d，最大小時(shí)用氣量為16~18萬m3/h。

(2)西市區(qū)管網(wǎng)由河口、西固中壓管網(wǎng)以及藍(lán)天浮法玻璃有限公司次高壓、LNG工廠、小坪山加氣站、大灘加氣站等專線組成，根據(jù)分析測算結(jié)果，西市區(qū)管網(wǎng)供氣能力可達(dá)64 000 m3/h，測算最大用氣量為36 340 m3/h，占供氣能力的56.78%，西市區(qū)管網(wǎng)供氣能力能滿足西市區(qū)今冬最大預(yù)測用氣量。

(3)東市區(qū)管網(wǎng)由安寧、鹽場九洲、雁灘、七里河城關(guān)四個(gè)供氣片區(qū)組成，根據(jù)分析測算結(jié)果，東市區(qū)管網(wǎng)供氣能力為236 000m3/h、大于最大測算用氣量184 270 m3/h，最大預(yù)測氣量占上游調(diào)壓設(shè)施及管網(wǎng)供氣能力的78.08%，因此東市區(qū)供氣能力能滿足今冬最大預(yù)測用氣量。

(4)上游至柳泉門站管線管徑為DN500，長度為1 200 m，供氣能力在現(xiàn)有1.6 MPa時(shí)瞬時(shí)量約為22.5萬m3；柳泉門站進(jìn)站管道一路為DN300帶流量孔板的管路，另一路為 DN400的旁通管路，在瞬時(shí)量達(dá)到一定值時(shí)必須適時(shí)啟、閉旁通供氣；當(dāng)柳泉門站出站壓力為1.6 MPa時(shí)，經(jīng)長輸管線到東崗門站進(jìn)站最低壓力為1.17 MPa，壓降較大。

1.3 對(duì)歷史供氣狀況的分析

在近幾年天然氣冬季大氣量輸供過程中，上游的穩(wěn)定足量供氣起著決定性作用。如2005年12月至 2006年元月在上游輸氣設(shè)備出現(xiàn)故障和蘭州氣溫持續(xù)降至-14℃時(shí)，由于受上游對(duì)我公司日指定量的限制和突出的供需矛盾，最大瞬時(shí)流量曾無法滿足用戶的實(shí)際需求，長輸管線壓力一度降低到1.0 MPa以下，多次采取限停氣措施。特別是缺乏調(diào)峰能力的蘭州天然氣輸配管網(wǎng)的安全穩(wěn)定受到了嚴(yán)重威脅，在停用大部分工業(yè)用戶和400 t采暖鍋爐用戶情況下，長輸管線壓力最低降至0.73 MPa，輸配管網(wǎng)幾乎瀕臨全線停氣的境地，對(duì)管網(wǎng)和輸氣設(shè)備的影響極大。相反地，在2007年至2008年冬季，受蘭州歷史罕見的持續(xù)-20 ℃嚴(yán)寒天氣影響，日用氣量超出預(yù)測，輸配管網(wǎng)和供氣措施經(jīng)歷了前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)，由于蘭州長輸管線東延伸段的貫通投運(yùn)，更重要的是得到了上游供氣的極大保障，使得蘭州天然氣冬季大氣量供應(yīng)安全平穩(wěn)渡過。

綜上所述，蘭州市城市輸配管網(wǎng)雖然完全能夠滿足最大22萬m3/h的供氣要求，但上游供氣能力、城市長輸管線供氣壓力、流量在大氣量供氣高峰成為核心和焦點(diǎn)問題，因此冬季供氣高峰期間必須協(xié)調(diào)上游對(duì)城市長輸管線供氣壓力進(jìn)行提壓，并切實(shí)采取相應(yīng)措施保障城市日供氣量和小時(shí)供氣量。

2 存在的問題

冬季用氣增幅和用戶用氣季節(jié)的不均勻性發(fā)生顯著變化后，嚴(yán)峻的供氣形勢要求對(duì)冬季高峰供氣做出客觀分析、預(yù)測并制定相應(yīng)供氣保障措施，特別是正確應(yīng)對(duì)和處置強(qiáng)降溫、局地暴雪以及大范圍強(qiáng)冷空氣活動(dòng)帶來的寒潮給冬季供氣帶來的不利因素。

為此積極與上游澀寧蘭蘭州輸氣分公司協(xié)調(diào)，力爭上游供氣充足、實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理調(diào)配、保障安全穩(wěn)定供氣。

從歷年用氣量分析，冬季用氣量受氣溫影響較大，隨著溫度急劇下降和低溫時(shí)間加長，高峰用氣量增大，且溫度越低，用氣量越大，持續(xù)時(shí)間越久。正常情況下每年12月份至次年元月份用氣量最大，是安全輸供氣最關(guān)鍵的非常時(shí)期。今年冬季主要存在以下突出的供需矛盾：

(1)上游日供氣量不足。日供氣量供應(yīng)不足，長輸管線壓力持續(xù)處在臨界狀態(tài)，一旦低于臨界壓力，危及整個(gè)輸配管網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成管網(wǎng)系統(tǒng)癱瘓、全市停氣的嚴(yán)重后果。因此上游日供氣量得到保障時(shí)，長輸管線壓力相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)下游影響較??；一旦上游供氣不足，長輸管線壓力急劇下降，極可能造成管網(wǎng)系統(tǒng)癱瘓。

(2)上游小時(shí)供氣量不足。小時(shí)供氣量不足，造成長輸管線壓力波動(dòng)大，上游供氣量小于實(shí)際用氣量，輸氣管道壓力下降，末端局部用戶及大用戶供氣被迫中斷，對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，并可能引發(fā)燃?xì)獍踩鹿省Ｒ虼松嫌涡r(shí)供氣量得到保障，高峰用戶用氣量可得到保證，管線壓力不下降或下降不明顯；小時(shí)供氣量不能保障，則無法保證冬季用戶大氣量的需求。

(3)供氣壓力得不到保障。根據(jù)同上游簽定的生產(chǎn)運(yùn)行協(xié)議，交接壓力為1.20~1.60 MPa，鑒于今年冬季日用氣量和小時(shí)用氣量預(yù)測增幅較大，長輸管線供氣壓力有可能低于1.2 MPa，對(duì)整個(gè)供氣系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅，且市區(qū)管網(wǎng)末端存在供氣壓力嚴(yán)重不足的問題。

為了保證管網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和各類用戶的冬季生產(chǎn)生活用氣，冬季上游日供氣量、小時(shí)高峰供氣量、最低供氣壓力必須加強(qiáng)同上游的銜接協(xié)調(diào)，最大限度滿足冬季用氣需求，盡可能減少供氣不利因素，減少工業(yè)、鍋爐、加氣站等用戶限停氣的被動(dòng)局面。同時(shí)也要積極慎重地做好蘭州市各類用戶用氣的動(dòng)態(tài)調(diào)控，確保輸配管網(wǎng)的安全運(yùn)行，確保用戶的用氣安全，確保社會(huì)和諧穩(wěn)定。

3 供氣保障對(duì)策

經(jīng)對(duì)冬季高峰期各類用戶日用氣量預(yù)測分析，當(dāng)上述三個(gè)問題出現(xiàn)時(shí)將會(huì)造成供氣不足，因此冬季調(diào)峰供氣必須做到統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，確保技術(shù)保障得力、前期準(zhǔn)備充分、監(jiān)控分析到位、組織實(shí)施快捷、調(diào)度指令暢通、銜接協(xié)調(diào)高效，按照“保民用、壓工業(yè)、保重點(diǎn)、壓一般”的原則進(jìn)行調(diào)峰調(diào)控。

(1)采取限停供氣措施，降低用氣的小時(shí)或者瞬時(shí)高峰負(fù)荷。限停氣的次序依次為工業(yè)、鍋爐、加氣站。控制氣量必須在確保民用戶正常的前提下，首先停用普通工業(yè)用戶，氣量控制不足時(shí)對(duì)采暖鍋爐用戶按噸位大小和區(qū)域劃分實(shí)施限氣，仍無法解決供需矛盾時(shí)擴(kuò)大停氣時(shí)間和停氣范圍，并對(duì)加氣站等其它用戶采取限氣措施。

(2)設(shè)置長輸管線警戒壓力，為限停氣措施的啟動(dòng)做好預(yù)警，經(jīng)過多年實(shí)踐和用氣負(fù)荷分析，結(jié)合人員響應(yīng)集結(jié)出動(dòng)的時(shí)間，確定長輸管線警戒輸供壓力為1.2 MPa。

(3)統(tǒng)一調(diào)度指揮，確保責(zé)任落實(shí)。公司成立冬季調(diào)峰供氣指揮部，各基層分(子)公司分別成立冬季調(diào)峰供氣分指揮部，層層認(rèn)真落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，建立健全公司、分(子)公司、基層科級(jí)建制單位等三級(jí)值班制度，做好停供氣操作、應(yīng)急出動(dòng)的各項(xiàng)準(zhǔn)備。

(4)適時(shí)科學(xué)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，提高管網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，保證管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。一是主要供氣的門站、配氣站、區(qū)域調(diào)壓站.柜全部提高出站壓力并實(shí)施雙路供氣；二是重點(diǎn)站場在負(fù)荷過大時(shí)采取手動(dòng)旁通供氣；

(5)加強(qiáng)日常尤其是高峰時(shí)段的供氣壓力監(jiān)控和分析。高峰供氣時(shí)段主要集中在晚高峰的兩小時(shí)內(nèi)，建立每10 min記錄一次主要站場的出站壓力和流量，及時(shí)分析上游輸氣狀況和輸配站場、管線運(yùn)行參數(shù)，并每小時(shí)對(duì)比分析一次當(dāng)日與前日、小時(shí)供氣量與用氣量參數(shù)變化。通過SCADA系統(tǒng)嚴(yán)密監(jiān)控輸配系統(tǒng)主要供氣站場的供氣工況，隨時(shí)監(jiān)測各門站、配氣站、市內(nèi)高中(低)壓調(diào)壓站進(jìn)出站壓力、流量變化情況，隨時(shí)反饋和傳達(dá)供氣信息。

(6)加強(qiáng)站場巡回檢查，高低峰期加大對(duì)主要設(shè)備、調(diào)壓器運(yùn)行工況(包括進(jìn)出口壓力、流量變化、閥口開度)及鍋爐、壁掛爐等的巡回檢查，對(duì)壓力的波動(dòng)要及時(shí)掌握和分析。一是加大調(diào)壓器、過濾器的清理及三壓檢測頻次，對(duì)易臟的過濾器視情況加大清理頻次，保證調(diào)壓器運(yùn)行正常。二是有針對(duì)性地做好設(shè)備易損件、閥門、管件等各類物資和備品備件的管理和儲(chǔ)備，做好防凍保溫工作，確保搶修物資和備品備件質(zhì)優(yōu)量足，各類設(shè)備完好、運(yùn)行正常。

(7)建立完善的應(yīng)急保障體系，沉著應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。當(dāng)小時(shí)瞬時(shí)量、上游管道壓力已無法滿足冬季用氣需求的情況下，必須采取控制日用氣量和控制最大小時(shí)用氣量兩種氣量控制方式來緩解供需矛盾。一是降低日用氣量負(fù)荷。當(dāng)上游無法滿足日用氣量需求時(shí)，首先停用LNG工廠，然后按照停限供氣原則停供部分用戶，以降低日用氣量負(fù)荷，以控制10萬m3為一個(gè)階梯按供需差實(shí)施。當(dāng)上游持續(xù)控制氣量或氣溫持續(xù)降溫時(shí)，鍋爐用戶將反復(fù)停用，循環(huán)進(jìn)行，具體停氣噸位根據(jù)供需差額確定，依此類推。按照每400 t鍋爐用戶每天停供10~12 h。每次停供鍋爐用戶按供氣片區(qū)均勻分配，便于及時(shí)實(shí)施并盡量減少由此對(duì)用戶產(chǎn)生的影響。二是降低小時(shí)用氣量。當(dāng)出現(xiàn)日用氣量滿足而小時(shí)高峰用氣量不能滿足的情況，此時(shí)采取降低小時(shí)用氣量的措施。這需要結(jié)合實(shí)際輸配狀況，在具體停供過程中根據(jù)實(shí)際分析測算互相穿插進(jìn)行。具體停供措施見表2。

表2 天然氣冬季高峰供氣小時(shí)氣量控制計(jì)劃

日最高用氣量滿足而高峰小時(shí)用氣量有可能不滿足的情況，主要產(chǎn)生在早 6:00~9:00、中11:00~14:00、晚 17:30~20:30三個(gè)時(shí)段。此時(shí)對(duì)加氣站停止加氣可降低小時(shí)流量5 000 m3，停供200 t鍋爐可降低小時(shí)流量5 000 m3，且應(yīng)按控制量大小和實(shí)際情況確定停供鍋爐的噸位并實(shí)施，以達(dá)到“削峰”的目的。

(8)有效借助新聞媒體，做好對(duì)用戶的宣傳和解釋工作。

4 結(jié)語

天然氣的正常安全供應(yīng)，各類供氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)乎千家萬戶生產(chǎn)生活的重大事情，關(guān)乎社會(huì)與企業(yè)的和諧穩(wěn)定，因此必須按照天然氣供應(yīng)高峰“保民用、壓工業(yè)、保重點(diǎn)、壓一般”的原則，結(jié)合城市輸配系統(tǒng)的供氣特點(diǎn)、用戶結(jié)構(gòu)形式，建立切實(shí)可行的對(duì)策保障措施，才能確保冬季高峰燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。