姚 渡

（江西天然氣能源投資有限公司，南昌 330096）

液化石油氣（LPG）在天然氣（LNG）時代的價值再利用

姚 渡

（江西天然氣能源投資有限公司，南昌 330096）

2010年前我國城市燃氣以天然氣和液化石油氣（LPG）為主，2010年以后，城市燃氣逐步過渡到天然氣為主導(dǎo)氣源的時代。目前，國內(nèi)的天然氣供應(yīng)仍顯不足，液化石油氣依托天然氣管網(wǎng)資源，依托較為成熟的LPG混空氣工藝，依然具有再利用價值。本文首先闡述了液化石油氣與天然氣的組成及物理性質(zhì)，然后分析了液化石油氣與天然氣市場應(yīng)用現(xiàn)狀，最后分別論證了液化石油氣與天然氣互換的技術(shù)可行性、液化石油氣基礎(chǔ)設(shè)施再利用的可行性。

液化石油氣；天然氣；混空氣工藝

在“十三五”規(guī)劃中，“加強生態(tài)文明建設(shè)”被首次列為十大目標(biāo)之一，而天然氣以清潔、環(huán)保等突出優(yōu)點，成為加強生態(tài)文明建設(shè)、構(gòu)建綠色中國不可或缺的資源。目前，天然氣已形成以西氣東輸、川氣東送、陜京線和沿海主干道為大動脈，連接四大進口戰(zhàn)略通道、主要生產(chǎn)區(qū)、消費區(qū)的全國主干管網(wǎng)。近年來，天然氣市場不斷改革與發(fā)展，國內(nèi)天然氣需求旺盛，消費量逐年快速增長，城市燃氣逐步由液化石油氣過渡到天然氣為主導(dǎo)氣源的時代。

本文將根據(jù)液化石油氣與天然氣近年來消費量變化規(guī)律，分析液化石油氣市場與天然氣市場現(xiàn)狀，探索液化石油氣與天然氣相結(jié)合的運營新模式。

1 液化石油氣與天然氣的組分及物理性質(zhì)

液化石油氣是經(jīng)高壓或低溫形成的液化氣體，從油氣田、煉油廠或乙烯廠石油氣中開采、提煉獲得，主要成分是丙烷、正丁烷、異丁烷，它含有少量的乙烷、大于碳5的有機化合物和不飽和烴等。沸點是-42℃，爆炸極限為1.5%～9.5%。液態(tài)熱值為45.22～50.23 MJ/kg、氣態(tài)熱值為87.92～100.50 MJ/kg。

天然氣是存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體，主要成分為甲烷，它含有少量的乙烷、丙烷、丁烷、硫化氫、二氧化碳、氮、水氣、一氧化碳，此外其中還有微量的稀有氣體、氦、氬等。沸點是-162℃、爆炸極限為5%～15%。熱值大約為36.22 MJ/kg。

2 液化石油氣與天然氣市場應(yīng)用現(xiàn)狀

液化石油氣和天然氣作為城市燃氣的重要組成部分，均具熱值高、無塵煙、無炭渣、操作使用方便等優(yōu)點，都是市場化程度相對較高的能源品種。早年因全球石油行業(yè)的帶動，液化石油氣比天然氣更早進入城市終端，并形成了中央集中供應(yīng)（即瓶裝供應(yīng)）與區(qū)域性管道供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)模式，其安全性能、便利性也已完全被用戶接受。此時天然氣產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展中，無論是利用技術(shù)、設(shè)備制造，還是貿(mào)易、運輸體系等，均處于不完善之中。2000年前后，因原油價格持續(xù)上漲和天然氣市場的不斷改革與發(fā)展，2004年液化石油氣與天然氣消費量逐漸發(fā)生了反轉(zhuǎn)，天然氣開始逐步取代液化石油氣在燃氣市場的地位，我國進入以天然氣為主導(dǎo)氣源的時代。2014年之前的十年天然氣消費量平均增長率是16.6%，液化石油氣消費量平均增長值為4.1%。但是2015年，在燃氣終端市場競爭加劇的形勢下，我國天然氣消費量增速明顯放緩，全年消費量為1 910億m3，同比增長3.7%，創(chuàng)近10年新低，發(fā)展遭遇瓶頸。同年，液化石油氣（LPG）消費量增幅卻高達18%。同樣的發(fā)展環(huán)境下，液化石油氣與天然氣在2015年消費量發(fā)生了差異性變化。

這種變化發(fā)生的主要原因有：一是國際油價大幅度下跌，導(dǎo)致LPG銷售價格下降，管道天然氣受調(diào)價體制約束，價格高居不下，在2013年《國家發(fā)改委關(guān)于調(diào)整天然氣價格的通知》中，天然氣門站價格出現(xiàn)不降反升的現(xiàn)象，導(dǎo)致商業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域已有的價格優(yōu)勢喪失，使不少天然氣用戶轉(zhuǎn)向使用LPG燃料或其他燃料。二是國內(nèi)天然氣輸氣主干管網(wǎng)已初步形成，但調(diào)峰儲配設(shè)施并未成熟，出現(xiàn)了用氣高峰時限氣的局面。三是省市管網(wǎng)規(guī)劃的很多支線，因修建難度和經(jīng)濟性原因尚未完工，以至于農(nóng)村、山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)都以液化石油氣作為主要能源。另外，天然氣另一種形式的產(chǎn)品液化天然氣（LNG）市場，相對液化石油氣在熱值經(jīng)濟性與使用便捷程度都不具備優(yōu)勢，過渡期內(nèi)民用、商業(yè)、工業(yè)用戶改造意愿不大。

從長遠看，全球的原油產(chǎn)量未見減產(chǎn)趨勢，原油價格很有可能長期處于低位運行，熱值較高的液化石油氣相對天然氣及其他形式的商品仍具有競爭性，未來液化石油氣作為過渡氣源和調(diào)峰儲配氣源將持續(xù)影響燃氣行業(yè)。

3 液化石油氣與天然氣互換的技術(shù)可行性

液化石油氣與天然氣之間具備互換性，人們不但要考慮同一燃具熱負荷在互換前后的變化差異，還要考慮管網(wǎng)輸送過程的便利性（即LPG氣相管道輸送的冷凝問題）。目前通常采用液化石油氣混合空氣的做法，具體步驟是：液態(tài)LPG送入氣化器內(nèi)強行氣化，導(dǎo)出后經(jīng)干燥、調(diào)壓輸送至混合器內(nèi)，混合器按比例與空氣進行混合，使混合氣與天然氣在華白數(shù)、燃燒勢、熱值及露點等方面趨為一致，最后經(jīng)調(diào)壓至輸配管網(wǎng)。

這種液化石油氣與空氣混合配制的混合氣體，只需控制好液化石油氣與空氣的混合比例，以大慶煉油廠液化石油氣為例，混合比下限為液化氣：空氣=40:60，上限為液化氣：空氣=46:54[1]。其燃燒特性接近天然氣，在置換時不需調(diào)整燃燒器、調(diào)壓器和噴嘴等流通設(shè)備的孔徑。另外，混合氣露點相比氣態(tài)液化石油氣大大降低，中壓燃氣管網(wǎng)中不會有再液化現(xiàn)象存在，從而解決LPG氣相管道輸送的冷凝問題。

4 液化石油氣基礎(chǔ)設(shè)施再利用的可行性分析

4.1 充分利用未通管輸天然氣小城鎮(zhèn)中已有的液化天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，開展城市燃氣前期工作

目前，我國許多經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，如小城鎮(zhèn)、農(nóng)村、城鄉(xiāng)集散地等大多采用瓶裝液化天然氣配送和液化天然氣強制氣化兩種供應(yīng)模式。鋼瓶配送方式最為普及，但有致命的不安全性和不便捷性，是逐漸要被淘汰的；液化天然氣強制氣化模式，由于純LPG氣相露點較高，在管道輸送時，如環(huán)境溫度低于氣相露點會被冷凝，因此影響管道供氣范圍。這兩種供氣模式雖然有較高的普及率，但都不能直接與天然氣管網(wǎng)對接互換，并不是過渡期最合理的氣源和供氣模式。

另外，許多燃氣公司采用了一種LNG氣化站或瓶組站的供氣模式，其優(yōu)點是：前期投入小、建站速度較快、可與今后天然氣管網(wǎng)對接。缺點是：會與當(dāng)?shù)匾夯烊粴夤拘纬筛偁庩P(guān)系，并在不具備絕對價格優(yōu)勢和經(jīng)濟性的情況下收取初裝費，很難被當(dāng)?shù)赜脩艚邮?，其大多處于拒絕或處于觀望狀態(tài)，為此燃氣公司出現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)金流不足，導(dǎo)致收支難以平衡。運行過程也會發(fā)生儲罐或瓶組內(nèi)壓力過高而放空形成的浪費。這種方式過于直接且其水土不服，如果沒有足夠注冊資本金，容易形成惡性循環(huán)，也不是過渡期最合理的氣源和供氣模式。

最后一種供氣模式是：天然氣企業(yè)聯(lián)合當(dāng)?shù)匾夯蜌馄髽I(yè)，利用其已有的土地、基礎(chǔ)設(shè)施、用戶等一切資源。在供氣工藝上增加一套混空氣設(shè)備，將液化石油氣氣化后與空氣按預(yù)定的比例等壓混合，形成合格混合氣后送入中壓管網(wǎng)。這種方式上馬快，投資較LNG氣化站或瓶組站方式要小，完全可以滿足供氣壓力要求，供氣范圍和半徑較第二種相當(dāng)，可與天然氣隨時互換。這種方式的最大優(yōu)點是：聯(lián)合液化石油氣公司充分利用其擁有的土地、基礎(chǔ)設(shè)施與客戶資源，能夠有效地避免競爭與重復(fù)投資，是過渡期最合理的氣源和供氣模式。

4.2 充分利用已有的中、大型液化石油氣儲配設(shè)施，降低天然氣管網(wǎng)調(diào)峰、應(yīng)急成本，提高供應(yīng)保障能力

隨著中國城市化的快速發(fā)展，能源的安全穩(wěn)定供應(yīng)既是民生問題，也是城市穩(wěn)定發(fā)展的前提。近年來能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，天然氣已逐漸成為城市的主要能源之一，目前大多數(shù)城市天然氣供應(yīng)確實存在高峰供應(yīng)不上、上游管道搶修停供等問題。為有效解決城市供應(yīng)存在的缺陷，目前普遍可采用地下儲氣庫調(diào)峰、液化天然氣（LNG）調(diào)峰、液化石油氣（LPG）調(diào)峰三種。

地下儲氣庫調(diào)峰是目前最有效的調(diào)峰措施，按地質(zhì)構(gòu)造劃分，地下儲氣庫分為：衰竭油氣田儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫、廢棄礦儲氣庫。從經(jīng)濟性來說，衰竭油氣田儲氣庫是最好的，其單位有效庫容量的投資約為含水層儲氣庫的1/2～3/4，為鹽穴儲氣庫的1/3，其運行費用約為含水儲氣庫的3/5～3/4，約為鹽穴儲氣庫的1/5。衰竭油氣田儲氣庫也是世界使用最廣泛、運行最久的一種儲氣庫。但地下儲氣庫調(diào)峰相對于液化天然氣（LNG）調(diào)峰、液化石油氣（LPG）調(diào)峰在投資額和建設(shè)周期上是不具備優(yōu)勢的，最重要的一點是地下儲氣庫調(diào)峰的建設(shè)，需要更為苛刻的客觀條件。

國內(nèi)液化天然氣（LNG）調(diào)峰配站主要分為：集群罐儲存方式、子母罐儲存方式、常壓罐儲存方式三種。集群罐儲存方式是指采用多臺面積為150 m3（200 m3）的立式儲罐排列布置，將制造廠整體制造完工的真空粉末絕熱壓力儲罐，運抵用戶現(xiàn)場，并聯(lián)組成較大總儲液量的儲存方式。子母罐儲存方式是指多臺（3臺以上）子罐并聯(lián)組成的內(nèi)罐，并列組裝在一座大型外罐（也稱母罐）之中，以滿足低溫液體儲存站大容積儲液量的要求。在大多數(shù)情況下，大項LNG儲罐都采用常壓罐儲存方式，其最大工作壓力為10～30 kPa，屬于全冷凍式儲罐。這三種建站方式，各有其優(yōu)缺點[2]。但其LNG低溫液體特性和城市調(diào)峰、儲配缺口，導(dǎo)致其造價高昂。一般情況下，集群罐儲存方式（34臺150 m3立式儲罐）造價在6 323萬元、子母罐儲存方式（2座2 500 m3子母罐）造價在4 800萬元、常壓罐儲存方式（一座5 000 m3常壓罐）造價在2 700萬元。

液化石油氣（LPG）調(diào)峰方式是選用液化石油氣（LPG）為氣源，利用城市已有的中、大型液化石油氣儲配設(shè)施，增加大型混空設(shè)備，將液化石油氣（LPG）主要成分甲烷和空氣混合，使其華白指數(shù)與管道中的天然氣華白指數(shù)相仿。這種調(diào)峰方式優(yōu)點：一是LPG產(chǎn)量高，近年來因油價下跌，LPG價格處于低位。二是便于儲存和運輸，可以通過成品油管或罐車將LPG輸送到需要的城市，儲存方式既可帶壓儲存，也可在-40℃的溫度下常壓儲存。三是建設(shè)周期短、投資少、運行成本低。

綜上所述，地下儲氣庫調(diào)峰是最有效的調(diào)峰措施，但選址建庫條件苛刻，液化天然氣（LNG）調(diào)峰儲配站與液化石油氣（LPG）調(diào)峰儲氣各有其優(yōu)缺點，但在城市天然氣調(diào)峰儲配站數(shù)量不足的情況下，利用已有的中、大型液化石油氣儲配設(shè)施，發(fā)展建設(shè)大型混空站。一方面，將天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和液化石油氣基礎(chǔ)設(shè)施有效地結(jié)合起來，拓展了城市管網(wǎng)，提高城市管網(wǎng)調(diào)峰、儲備能力。另一方面，發(fā)展建設(shè)大型混空站相對于液化天然氣（LNG）調(diào)峰配站，降低投資金額、節(jié)約運營成本，減少了城市燃氣企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營負擔(dān)。

5 結(jié)語

1963年四川巴渝輸氣管道的建成，拉開了中國天然氣管道發(fā)展的序幕。截至2014年，我國已建成天然氣管道8.5萬km，建成了陜京一線、二線、三線，西氣東輸一線、二線，川氣東送等主干線。近年來，我國天然氣需求旺盛，在長輸管道建設(shè)蓬勃發(fā)展的帶動下，沿途區(qū)域性管網(wǎng)建設(shè)也不斷被推向高潮。但值得注意的是，盡管天然氣產(chǎn)量實現(xiàn)年均12%的高速增長，國內(nèi)的天然氣供應(yīng)仍顯不足，自2007年開始，中國成為天然氣凈進口國。另外，管道天然氣的發(fā)展很大程度上影響了液化石油氣的消費格局，許多已通管輸天然氣的城市，液化石油氣基礎(chǔ)設(shè)施處于停產(chǎn)或閑置狀態(tài)。因此，利用較為成熟的LPG混空氣工藝，將液化石油氣與空氣的混合氣，作為天然氣進一步向山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)拓展及管網(wǎng)調(diào)峰的儲備，在國家能源安全和燃氣企業(yè)效益等方面意義重大。

1 王雨冬.液化石油氣混空氣混氣參數(shù)及工藝的研究[D].濟南：山東大學(xué)，2005.

2 劉志仁.大型液化天然氣調(diào)峰站儲罐的選擇[J].煤氣與熱力，2009，29（2）：14-18.

The Value Reuse of Liquefied Petroleum Gas (LPG) in the Natural Gas (LNG) Era

Yao Du
(Jiangxi Natural Gas Energy Investment Co., Ltd., Nanchang 330096, China)

Before 2010, China's urban gas was dominated by natural gas and liquefied petroleum gas (LPG). After 2010,the city gas gradually transited to natural gas as the dominant gas source. At present, the domestic natural gas supply is still insufficient, liquefied petroleum gas, relying on natural gas pipeline network resources, relying on more mature LPG mixed air technology, still has the re-use value. This paper describes the composition and physical properties of liquefied petroleum gas and natural gas, and then analyzes the liquefied petroleum gas and natural gas application market,feasibility, finally demonstrates the liquefied petroleum gas and natural gas exchange technology of liquefied petroleum gas infrastructure recycling feasibility.

liquefied petroleum gas; natural gas; mixed air process

F426.22

A

1008-9500(2017)09-0071-04

2017-07-02

姚渡（1988-），男，江西南昌人，助理工程師，從事天然氣安全運營工作。