吳曉明

（青海建筑職業(yè)技術學院，青海西寧 810012)

對于燃氣輸配方案來說，其對工程運行質(zhì)量及經(jīng)濟指標有著決定性的影響，因此在城市天然氣項目工程的設計工作中，必須要將其作為核心來對待。在對城市天然氣輸配方案進行選擇時，需要從多個方面來對不同方案進行技術性與經(jīng)濟性的比較，包括管道走向、項目年用氣量、工藝流程、調(diào)峰儲氣方式以及壓力級制等，以此確保所選的城市天然氣輸配方案能夠具備理想的性能價格比，進而為項目帶來更高的運行效益。為此，本文便分別將宜昌、淮南和蕪湖這三個地區(qū)的城市天然氣建設工程作為分析實例，以探討城市天然氣輸配方案的具體選擇。

1 項目用氣量分析

在城市天然氣輸配方案中，用氣量的高低對項目方案是否可行有著決定性的影響，同時也是決策者作出正確投資決定的重要依據(jù)。在對城市天然氣輸配方案的年用氣量進行計算時，需要用到氣化率和居民用氣量這兩個基礎性參數(shù)，通過大量調(diào)查可以了解到，我國江南及華東等地區(qū)的大部分中等城市中，其居民生活用氣量指標每年每人可達到1 675～1 884MJ，例如在蕪湖市，2015年至2018年，每人每年的人工燃氣用氣量指標是1 717MJ，而淮南市和宜昌市每人每年人工燃氣用氣量指標則分別為1 884MJ和1 800MJ，如果用戶采用LPG，則其每人每年的人工燃氣用氣量指標則可降低至1 675MJ。由此可見，如果中等城市中存在管道燃氣經(jīng)營，或是有較長用氣歷史，則需對其近三年的城市發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)以及用氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行參考來確定。如果城市中沒有管道燃氣，則需結(jié)合城市居民的其他燃料耗熱水平、城市經(jīng)濟發(fā)展水平、氣候條件及居民生活習俗等來確定，同時還要參考與該城市相鄰近且耗熱狀況類似的其他城市的用氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析后方可確定。

在對氣化率這一基礎性參數(shù)進行確定時，需要全面調(diào)查項目所處地點的燃氣市場，了解燃氣開戶數(shù)、管道燃氣增長趨勢等，并且還要明確天然氣和可替燃料所具有的比價關系，確定民眾的消費水平及收入水平，同時還要關注政府在天然氣使用上所出臺的相關優(yōu)惠政策，該城市的近期、中期及遠期規(guī)劃目標等。除了要對天然氣售價、市場開拓難度、用戶消費能力、城市人口變化等情況進行考慮以外，還要對居民生活質(zhì)量的改善，用氣量及氣化率不斷增長等發(fā)展趨勢進行綜合考慮，將近期和遠期規(guī)劃進行有機結(jié)合，深入分析與比較上述調(diào)查資料，同時實施定量、定性兩種預測方法，將定量預測作為主要手段，以此預測未來5～10a的天然氣市場銷售及需求潛量，這樣才能對居民氣化率進行合理確定。通過開展深入的市場調(diào)查和預測，對淮南、蕪湖以及宜昌這三個城市天然氣輸配方案的居民用氣量指標進行初步設計，其在2019—2021年，居民用氣量指標為每人每年1 884MJ，而在2022—2024年的三年間，居民用氣量指標為每人每年2 093MJ，在2025年以后的遠期規(guī)劃中，居民用氣量指標為每人每年2 303MJ，并且依據(jù)城市發(fā)展情況，還調(diào)整了工業(yè)、民用及商用等用戶的氣化率，以此實現(xiàn)對這些項目建設投資及年用氣量的大幅削減，從而為城市天然氣輸配方案的性能價格比的最優(yōu)化選擇打下了堅實的基礎。

2 燃氣輸配系統(tǒng)儲氣方案的選擇

2.1 調(diào)配系統(tǒng)儲氣方案對比分析

當前，位于上游的天然氣管道企業(yè)只能對其下游用氣城市的月與季節(jié)的調(diào)峰問題進行解決，而對于用氣城市來說，要通過對儲氣設施進行建設來實現(xiàn)日、時調(diào)峰。球缸儲氣與管道儲氣是主要的兩種儲氣方式，在對調(diào)峰儲氣方案進行確定時，往往要選擇或組合這兩種儲氣方式。對于蕪湖、宜昌以及淮南這三個用氣城市，其均通過管道儲氣方式或是球罐和管道共同儲氣方式來實現(xiàn)調(diào)峰儲氣。通過對管徑、容積及壓力條件有不同差異情況下的上述兩種方案的技術經(jīng)濟性進行論證，可以確定宜昌與淮南都是通過管道和球罐共同儲氣方案來實現(xiàn)日、時調(diào)峰的。而蕪湖的用氣量在一期較低，所以通過管道儲氣進行調(diào)峰，但在二期則需由管道和球罐共同儲氣來進行調(diào)峰，這樣可節(jié)省投資，并可保證功能完整，能夠較為容易的實施，可使前期投資壓力得到有效緩解。

2.2 不同方案的投資影響分析

項目投資規(guī)模的大小在很大程度上受到所選調(diào)峰儲氣方案的影響。在歐美國家，通常是利用管道儲氣來作為儲氣調(diào)峰方案的，不過要想選擇管道儲氣調(diào)峰方案，則需有兩大前提條件得到滿足，其一是項目建設資金必須保證充足，其二是門站入口壓力需要超過3MPa，供氣壓力只有達到2.5MPa以上時，才能確保該方案的技術經(jīng)濟性可行。對于上述兩個前提條件，我國城市還尚不能滿足，而且城市管網(wǎng)中長輸管道有著較低的進氣供氣壓力，如果選擇管道儲氣調(diào)峰方案，則要應用非常大的管徑，但這會使項目投資大幅增加，并且選線困難性極大。因此，在門站交氣壓力較低時，需要將球罐和管道共同儲氣調(diào)峰為最佳方案。

3 燃氣輸配系統(tǒng)壓力級制方案的選擇

3.1 確定輸配壓力

城市天然氣的供氣依賴于高壓管道，而且高壓管道具有儲氣和輸氣兩種功能，因此在選擇高壓管道時，必須要根據(jù)近期實際用氣量以及遠期規(guī)劃目標來確定。當前，門站交氣壓力只有1.6MPa，因此宜昌、蕪湖以及淮南這三個城市的天然氣高壓管道選取中，其近期輸氣壓力值設定為1.6MPa，而設計壓力則確定為2.5MPa，以確保后續(xù)發(fā)展有足夠空間。

3.2 常用管網(wǎng)輸配壓力級制分析

輸氣配氣是中壓管網(wǎng)的重要功能之一，其在燃氣輸配系統(tǒng)中的占比較大，并且管徑大小以及輸配壓力級制會對輸配管網(wǎng)投資有直接影響。輸配壓力級制主要分為中-低壓兩級系統(tǒng)以及中壓一級系統(tǒng)。對于中-低壓兩級系統(tǒng)，其敷設較為容易，不過維護與管理難度較大，如果輸氣量相同，則其投資額要比中壓一級系統(tǒng)高。而中壓一級系統(tǒng)則有著較高的輸氣能力，其不需要較大管徑，可降低10%至20%的管道長度，因此能夠節(jié)約管材，有效節(jié)省投資，并且其可通過柜式或箱式裝置來進行調(diào)壓供氣，可確保供氣壓力穩(wěn)定，這能夠使用具燃燒效率提高3%左右，因此可使一氧化碳的排放量有效減少。在宜昌、淮南和蕪湖三個城市中，其既需要對天然氣輸配管網(wǎng)進行新建，同時還要對現(xiàn)有的燃氣管網(wǎng)進行改造，通過結(jié)合其供氣情況及近中遠期的發(fā)展規(guī)劃，在燃氣管網(wǎng)新建部分，需要應用中壓一級系統(tǒng)來進行調(diào)壓供氣，而現(xiàn)有燃氣管網(wǎng)則需通過中-低壓兩級系統(tǒng)來進行供氣，等到報廢后對管道進行新建時，再選擇中壓一級系統(tǒng)供氣方案。

在對輸配運行壓力進行確定時，需要結(jié)合蕪湖、宜昌兩城的遠期規(guī)劃目標，以使天然氣壓力得到充分利用，將中壓管網(wǎng)的設計壓力值設定為0.4MPa，而在近期運行中，管網(wǎng)壓力則應設定為0.35MPa，在實施水力計算時則需以起點壓力 0.35MPa來計算與校核。對于淮南來說，其中壓管網(wǎng)的設計壓力以及水力計算時的起點壓力則設定為0.25MPa，通過加大高中壓管道的壓差來最大限度地提升高壓管道儲氣能力。

4 結(jié)語

總而言之，城市天然氣輸配方案的選擇不僅關乎整個工程的運行質(zhì)量和經(jīng)濟指標，而且也對城市居民的日常用氣有著很大影響。在選擇天然氣輸配方案時，必須要明確項目的用氣量與氣化率，并結(jié)合城市在近、中、遠期的發(fā)展規(guī)劃目標來選擇具有最優(yōu)技術經(jīng)濟可行性的實施方案，以確保整個項目的建設能夠獲得應有的經(jīng)濟與經(jīng)濟效益。